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Procédé de préparation de poudres pour charges propulsiver
Il est connu, de préparer despoudres pour charges propulsives partir de nitrocellulose, de nitroglycérine et, le cas échéant, d'autres composants, par des opérations de pétrissage, de lainage, de présage, avec et sans utilisa- tion de solvants volatils. Dans les procédés connus, la nitroglycérine est ajoutée par exemple à une pulpe aqueuse de nitrocellulose. Elle se dépose sur les fibres de nitro-
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cellulose en donnant lieu à la formation de ce que l'on appelle une masse brute pour poudre.
La masse brute pour poudre est ensuite déshydratée, gélatinisée et façonnée, dans utilisation, de solvants, par des opérations de laminage et de pressage. Si l'on utilise par contre des solvants volatils, les composants nécessaires sont alors par suite
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T.'Jer;55 Îi gonfler -5t à i'honv-=Ôii±à-seT dans un dispositif de ¯;étri3:.'.ag3.
Après façom"c.go< le solvant est éliminé le plus largement possible par chauffage, on partie sous vide. et après traitement dans de l'eau chaude. Récemment, on a fait connaître un. procédé suivant lequel il étai nécessaire d'incorporer la nitroglycérine dans l'opération de pétris- sage, non pas sous forme libre,. niais sous la forme d'une gélatine explosive,
c'est-à-dire d'un mélange gélatinisé constitué par 90 à 93 % de nitroglycérine ou d'une huile explosive et par 7 à 10 % d'une pyrroxyline pour dynamite.
On a maintenant trouvé un procédé qui, à coté d'une valeur élevée de la sécurité, assure un mode opératoire simple pour une bonne gélatinisation à coeur du produit et pour un temps de façonnage relativement court. Le procédé conforme à l'invention pour préparer des masses pour poudre à base de nitrocellulose, d'esters liquides de l'acide azotique et de poly-alcools, et le cas échéant de sels
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minéraux ou organiques renfernant de l'oxygène, réside dans le fait qu'on soumet d'abord à une opération de pétrissage
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un produit g:
µ1?tin' sé et ?réa3bles"nt mûri qui est prépara à partir de 15 % au moins (rapporté a la nitrocellulose sèche) de la nitrocellulose humectée d'alcool qui est nécessaire au total, des esters de l'acide azotique et, le cas échéant, à partir de 5 à 15 % environ du solvant, avec
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un mélange constitué par la nitrocellulose restantepar @ le solvant résiduel, par des additifs, par des gélatinisants et, le cas échéant, par les sels minéraux ou organiques ren- ' fermant de l'oxygène.
La préparation d'un concentrat préalable à partir de 15 % au moins de la nitrocellulose, de la totalité de la nitroglycérine et d'une partie du solvant, préparation - qui conduit au bout de peu de temps à un produit gélatinisé à translucidité uniforme, a d'une part pour conséquence qu'après peu de temps on obtient déjà un produit très bien préalablement mûri dont le façonnage ultérieur au bout d'un temps de pétrissage relativement court conduit à une poudre très bier. homogénéisée, tandis que par ailleurs les moments de danger qui se présentent lors du transport et de l'addi- tion de la nitroglycérine à la nasse de pétrissage- sont considérablement diminués du fait que la nitroglycérine en peu de temps se trouve transformée en une forme relativement plus insensible.
Le concentrat préalable indiqué a en outre pour avantage, grâce à sa teneur en solvants, d'être encore plus insensible qu'il ne l'est par exemple lorsqu'on utilise une gélatine explosive. Un avantage particulier du procédé est que la nitrocellulose utilisée pour la mise en pâte du concertrat préalable peut correspondre pleinement au type qui est prévu dans la recette de la poudre qui se forme. Le façonnage ultérieur dans le pétrin est prévu suivant la technique aux solvants.
Lorsqu'on utilise une nitrocellulose préalablement comprimée ivant le brevet mentionné précédemment, cellules? ' qui . commementionné, présente de bonnes propriétés solvantes, il en résulte lors de la fabrication de masses pour poudre suivant la présente invention de très bonnes conditions de
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façonnage et la poudre obtenue présente un aspect uniformé- ment lisse également lorsqu'on ajoute d'assez grandes quan- tités de sels tels que par exemple de la nitroguanidine, une densité apparente élevée et des puissances balistiques bonnes et uniformes.
Le choix des composants utilisés suivant la présente invention a lieu en fonction des recettes usuelles pour poudre , tandis qu'on utilise, comme esters liquides de l'acide azotique, par exemple de la nitroglycérine, du nitroglycol, du dinitrate de diglycol, comme solvants, en particulier de l'acétone, des mélanges d'acétone et d'alcool ,Du l'éther et d'alcool ; comme gélatinisants, des composés comme la centralite, l'acardite, le phtalate de dibutyle, la pitalate de dioctyle ou analogues, comme additifs, par exemple des sels de plomb, de la cryolithe, du dioxyde de titane et analogues, et comme sels oxygénés, par exemple de la nitroguanidine, du perchlorate, du nitrate d'ammonium et analogues.
L'invention est décrite plus en détail dans les exemples non-limitatifs qui suivent.
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EXEMPLE 1 ---------
Dans 100 parties de nitroglycérine, on introduit, tout en agitant, 20 parties d'une nitrocellulose humectée de 25 % d'alcool et préalablement comprimés qui présente une teneur en azote de 13,15 %, puis laisse mûrir pendant six heures environ. Il se forme une gélatine tronçonnable, @ presque translucide, qui, conjointement avec 110 parties d'une autre nitrooellulose (renfermant 13,15 % d'azote) et avec 120 parties de nitroguanidine, avec addition de 40 parties d'acétone et 30 parties d'alcool, est soumise à une opération de pétrissage qui demande 4 heures environ. Après la finition, on obtient une poudre hautement comprimée d'un poids spécifique élevé qui présente de bonnes propriétés chimiques (stabilité) et balistiques.
Si, suivant les procédés usuels jusqu'à présent, on entreprend la préparation de la poudre par pétrissage simultané de la totalité de la nitrocellulose, de la nitro- glycérine et des autres composants, un temps de pétrissage de 6 à 8 heures environ est alors nécessaire pour l'obten- tion d'une homogénéisation aussi bonne, tandis qu'il subsiste en plus un risque de dangers notablement accru.
EXEMPLE 2 on
Dans un malaxeur spécial,/place 85 parties de nitroglycérine et y incorpore à la température ambiante 15 parties de nitrocellulose (rapporté à la nitrocellulose sèche). On utilise une nitrocellulose préalablement comprimée, d'une teneur en azote de 13,15 %, qui est humectée avec 25 % d'alcool environ. Après un tempr d'agitation de 2 minutes, on ajoute la quantité totale de la nitrocellulose et continue d'agiter pendant 20 minutes encore. On verse le
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produit obtenu dans des caissons en aluminium et laisse reposer pendant six heures pour faire mûrir. On obtient une gélatine de teinte faiblement jaune-brunâtre, qui n'est plus translucide, mais est bien tronçonnable. Par charge du susdit malaxeur, on obtient 300 kg de ce concentrat préalable.
Dans un pétrin Werner & Pfleiderer, on soumet ensuite à un pétrissage préliminaire, pendant une demi- heure à la température ambiante, un mélange constitué par 35 parties de nitrocellulose (rapporté à la substance sèche), par 100 parties de nitroguanidine, par 3 parties de "centralite" et par une faible quantité de substances additionnelles usuelles. On ajoute ensuite la quantité totale du solvant, qui ne doit pas dépasser 13 % environ de la masse globale. comme solvant, on utilise un mélange d'acétone et d'alcool, la proportion des composants étant de deux parties d'acétone pour une partie d'alcool.
Après addition du solvant, on pétrit pendant 30 minutes, en chauffant. Ensuite, a lieu l'addition de 50 parties du concentrat préalable, après quoi on pétrit pendant 30 minutes de plus en chauffante puis pendant une heure, le chauffage étant arrêté, et pendant 30 à 60 minutes, le dispositif de refroidissement étant enclenché.
La durée globale du pétrissage est de 4 heures environ. Il est nécessaire de laisser reposer pendant 3 jours au moins à la température ambiante la masse ainsi préparée, qui est déversée dans des récipients en aluminium.
Une masse pour poudre ainsi préparée et trans- formée en ruban a été pressée en une poudre de calibre 7 avec les dimensions de matrice ci-après :
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Diamètre extérieur 12,0 mm
Epaisseur du ruban 1,0 mm
Cercle partiel 6,5 mm
Le boudin pour poudre obtenu était d'une surface lisse et les trous irréprochables. Les boudins pour poudre ont été coupés à une longueur de 24,3 mm. Le séchage, le triage et le graphitage ont eu lieu de la manière usuelle.
Un échantillon de la poudre ainsi fabriquée a été mis à feu dans une bombe sous pression de 1.450 cm3 et on a alors déterminé la durée de la combustion. Les résultats sont indiqués ci-après sous (1) et l'on a indiqué en plus sous (2), à titre comparatif, les résultats de mise à feu d'une fabrication faite en utilisant une gélatine explosive (93/7) suivant le procédé connu mentionné ci-dessus.
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Humidité Calories : Densité Combustion en 96 A Pression
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<tb> Humidité <SEP> Calories <SEP> Densité <SEP> Combustion <SEP> en <SEP> % <SEP> . <SEP> Pression <SEP>
<tb>
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en 96 (Blanchi) ############################################ : au kg/cm ¯¯¯¯¯¯¯ : ¯¯¯¯¯¯¯¯ 20 z¯¯¯ ' bzz 5p¯¯¯ au¯¯¯ bzz¯¯¯ ' : 80 30/80 ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ) (1) 0,29 1 : 9?5 1 ; 1,682 6,44 ' j ?,04 ' ( ?,12 ' ' µ ?,04 ' ( ?,02 j 6,85 j 6,25 1 : 6,89 1 : 2661 (1) 0$29 9'%5 1,682 6,44 '7,04 ' 'J,12' ' '7,0 ' ?,02 ' 6,85 6,25 6,89 2661 (2) . 3. ' 965 1,671 7,38 8,49 %, 82 : %,'4-3 : 6,67 6,18 5,84 7,07 2656 ...'1 Ù µ Ù µ Ù Ù . 'llll
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Il y a lieu de faire ressortir la densité plus élevée et l'uniformité de la combustion, tandis que, lors de la fabrication normale (2), la combustion a son maximum à 30 % et diminue ensuite fortement (dégressivité).
EXEMPLE 3
D'une manière analogue à celle décrite dans l'exemple 2, on prépare un concentrat préalable pour poudre 85/15, à partir de dinitrate de diglycol et, quant au reste, de composition identique (nitrocellulose humectée d'alcool, renfermant 25 % d'alcool et 13,15 % d'azote). La gélatine obtenue ne se différencie pas du concentrat préalable pré- paré avec de la nitroglycérine.
Avec ce concentrat préalable pour poudre, on prépare la même masse pour poudre dans le pétrin Werner & Pfleiderer. La composition et le mode de pétrissage sont les mêmes que dans l'exemple 2. Là masse de pétrissage pour poudre ainsi préparée était un peu plus solide, mais quant au reste ne pouvait être extérieurement différenciée de la masse renfermant de la nitroglycérine qui est indiquée dans l'exemple 2. Ensuite, ont lieu un stockage de trois jours à la température ambiante et un pressage subséquent en une poudre de calibre 7.
Matrice : 12,0/1,0/6,5 (comme dans l'exemple 2)
Température de la masse transformée en ruban ; 29
Pression de pressage : 210 à 240 kg/cm2
Durée du pressage : 22 minutes.
Le boudin obtenu était pratiquement sans défauts.
La pression et la durée du pressage étaient un peu plus élevées que dans l'exemple 2, ce qui est compréhensible à
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cause de la résistance un peu plus grande et de la ténacité un peu plus grande constatée déjà en palpant la masse pétrie.
La suite du traitement, la coupe, le séchage, le triage et le graphitage ont eu lieu également comme décrit dans l'exemple 2.
Le résultat du contrôle était satisfaisant sous tous rapports.
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Process for preparing powders for propellant charges
It is known to prepare powders for propellants from nitrocellulose, nitroglycerin and, where appropriate, other components, by kneading, wooling, omening operations, with and without the use of volatile solvents. In known processes, nitroglycerin is added, for example, to an aqueous nitrocellulose pulp. It is deposited on the fibers of nitro-
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cellulose resulting in the formation of what is called a raw powder mass.
The raw powder mass is then dehydrated, gelatinized and shaped, in use, of solvents, by rolling and pressing operations. If, on the other hand, volatile solvents are used, then the necessary components are therefore
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T.'Jer; 55 Îi inflate -5t to i'honv- = Ôii ± à-seT in a device of ¯; etri3:. '. Ag3.
Afterwards the solvent is removed as largely as possible by heating, leaving under vacuum. And after treatment in hot water. Recently, a process has been disclosed in which it is necessary to incorporate nitroglycerin in the kneading process, not in free form, but in the form of an explosive gelatin,
that is to say of a gelatinized mixture consisting of 90 to 93% of nitroglycerin or of an explosive oil and of 7 to 10% of a pyrroxylin for dynamite.
A process has now been found which, besides a high value of safety, ensures a simple procedure for good gelatinization in the core of the product and for a relatively short processing time. The process according to the invention for preparing powder masses based on nitrocellulose, liquid esters of nitrogenous acid and polyalcohols, and where appropriate salts
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mineral or organic containing oxygen, lies in the fact that we first submit to a kneading operation
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a product g:
µ1? tin 'sé et? réa3bles "nt matured which is prepared from at least 15% (relative to the dry nitrocellulose) of the nitrocellulose moistened with alcohol which is required in total, from the esters of the nitrogen acid and, where appropriate, from about 5 to 15% of the solvent, with
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a mixture consisting of the nitrocellulose remaining by @ the residual solvent, by additives, by gelatinizers and, where appropriate, by inorganic or organic salts containing oxygen.
The preparation of a preliminary concentrate from at least 15% of the nitrocellulose, of all the nitroglycerin and part of the solvent, preparation - which leads after a short time to a gelatinized product with uniform translucency, on the one hand has the consequence that after a short time a very well matured product is already obtained, the subsequent shaping of which after a relatively short kneading time results in a very fine powder. homogenized, while on the other hand the moments of danger which arise during the transport and the addition of the nitroglycerin to the kneading trap are considerably reduced because the nitroglycerin in a short time is transformed into a form relatively more insensitive.
The prior concentrate indicated also has the advantage, thanks to its solvent content, of being even more insensitive than it is, for example, when an explosive gelatin is used. A particular advantage of the process is that the nitrocellulose used for the pulping of the preliminary concentrate can fully correspond to the type which is provided for in the recipe of the powder which forms. Subsequent shaping in the kneader is planned using the solvent technique.
When using a previously compressed nitrocellulose in accordance with the aforementioned patent, cells? ' who . mentioned, has good solvent properties, this results in, during the manufacture of masses for powder according to the present invention, very good conditions of
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processing and the powder obtained exhibits a uniformly smooth appearance also when quite large amounts of salts such as, for example, nitroguanidine are added, a high bulk density and good and uniform ballistic powers.
The choice of the components used according to the present invention is made in accordance with the usual powder recipes, while the liquid esters of nitrogenous acid are used, for example, nitroglycerin, nitroglycol, diglycol dinitrate, as solvents. , in particular acetone, mixtures of acetone and alcohol, Ether and alcohol; as gelatinizers, compounds such as centralite, acardite, dibutyl phthalate, dioctyl pitalate or the like, as additives, for example lead salts, cryolite, titanium dioxide and the like, and as oxygenated salts , for example nitroguanidine, perchlorate, ammonium nitrate and the like.
The invention is described in more detail in the non-limiting examples which follow.
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EXAMPLE 1 ---------
Into 100 parts of nitroglycerin are introduced, while stirring, 20 parts of a nitrocellulose moistened with 25% alcohol and previously compressed which has a nitrogen content of 13.15%, then left to mature for about six hours. An almost translucent, cut-off gelatin is formed which, together with 110 parts of another nitrooellulose (containing 13.15% nitrogen) and with 120 parts of nitroguanidine, with the addition of 40 parts of acetone and 30 parts. alcohol, is subjected to a kneading operation which takes approximately 4 hours. After finishing, a highly compressed powder with a high specific weight is obtained which has good chemical (stability) and ballistic properties.
If the preparation of the powder is carried out by the simultaneous kneading of all the nitrocellulose, the nitroglycerin and the other components, following the usual methods hitherto, then a kneading time of approximately 6 to 8 hours is required. necessary for obtaining such a good homogenization, while in addition there remains a significantly increased risk of danger.
EXAMPLE 2 on
In a special mixer, place 85 parts of nitroglycerin and incorporate 15 parts of nitrocellulose (referred to dry nitrocellulose) at room temperature. A previously compressed nitrocellulose is used, with a nitrogen content of 13.15%, which is moistened with approximately 25% alcohol. After stirring for 2 minutes, the total amount of nitrocellulose is added and stirring continues for a further 20 minutes. We pour the
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product obtained in aluminum boxes and allowed to stand for six hours to mature. A gelatin with a slightly yellow-brownish hue is obtained, which is no longer translucent, but can be cut. Per load of the aforesaid mixer, 300 kg of this preliminary concentrate are obtained.
In a Werner & Pfleiderer kneader, is then subjected to preliminary kneading, for half an hour at room temperature, a mixture consisting of 35 parts of nitrocellulose (based on the dry substance), per 100 parts of nitroguanidine, per 3 parts of "centrality" and by a small amount of usual additional substances. The total amount of solvent is then added, which should not exceed approximately 13% of the overall mass. as the solvent, a mixture of acetone and alcohol is used, the proportion of the components being two parts of acetone to one part of alcohol.
After addition of the solvent, it is kneaded for 30 minutes with heating. Then the addition of 50 parts of the preliminary concentrate takes place, after which it is kneaded for another 30 minutes while heating and then for an hour, the heating being stopped, and for 30 to 60 minutes, the cooling device being switched on.
The overall kneading time is approximately 4 hours. It is necessary to leave the mass thus prepared for at least 3 days at room temperature, which is poured into aluminum containers.
A powder mass thus prepared and formed into a sliver was pressed into a 7 gauge powder with the following die dimensions:
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External diameter 12.0 mm
1.0 mm tape thickness
Partial circle 6.5 mm
The powder roll obtained had a smooth surface and the holes were perfect. The powder strands were cut to a length of 24.3mm. Drying, sorting and graphiting took place in the usual manner.
A sample of the powder thus produced was ignited in a 1,450 cc pressure bomb and the duration of the combustion was then determined. The results are indicated below under (1) and it has been indicated in addition under (2), by way of comparison, the results of firing of a production made using an explosive gelatin (93/7) according to the known method mentioned above.
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Humidity Calories: Density Combustion in 96 A Pressure
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<tb> Humidity <SEP> Calories <SEP> Density <SEP> Combustion <SEP> in <SEP>% <SEP>. <SEP> Pressure <SEP>
<tb>
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in 96 (Bleached) ###########################################: per kg / cm ¯¯¯¯¯¯¯: ¯¯¯¯¯¯¯¯ 20 z¯¯¯ 'bzz 5p¯¯¯ aū¯¯ bzz¯¯¯': 80 30/80 ¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯) (1) 0.29 1: 9? 5 1; 1.682 6.44 'j?, 04' (?, 12 '' µ?, 04 '(?, 02 j 6.85 j 6.25 1: 6.89 1: 2661 (1) $ 0 29 9'% 5 1.682 6.44 '7.04' 'J, 12' '' 7.0 '?, 02' 6.85 6.25 6.89 2661 (2). 3. '965 1.671 7.38 8.49% , 82:%, '4-3: 6.67 6.18 5.84 7.07 2656 ...' 1 Ù µ Ù µ Ù Ù. 'Llll
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The higher density and uniformity of combustion should be emphasized, while in normal manufacturing (2) the combustion peaks at 30% and then decreases sharply (degressivity).
EXAMPLE 3
In a manner analogous to that described in Example 2, a preliminary concentrate for powder 85/15 is prepared from diglycol dinitrate and, as for the remainder, of identical composition (nitrocellulose moistened with alcohol, containing 25% alcohol and 13.15% nitrogen). The gelatin obtained does not differ from the concentrate previously prepared with nitroglycerin.
With this pre-concentrate for powder, the same powder mass is prepared in the Werner & Pfleiderer mixer. The composition and the kneading method are the same as in Example 2. The powder kneading mass thus prepared was a little more solid, but the rest could not be externally differentiated from the mass containing nitroglycerin which is indicated. in Example 2. Then, storage for three days at room temperature and subsequent pressing into a 7-gauge powder takes place.
Matrix: 12.0 / 1.0 / 6.5 (as in example 2)
Temperature of the mass transformed into a ribbon; 29
Pressing pressure: 210 to 240 kg / cm2
Pressing time: 22 minutes.
The sausage obtained was practically flawless.
The pressing pressure and time was a bit higher than in Example 2, which is understandable to
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because of the somewhat greater resistance and the somewhat greater tenacity already observed by palpating the kneaded mass.
Further processing, cutting, drying, sorting and graphiting also took place as described in Example 2.
The result of the check was satisfactory in all respects.