CA2204840C - Procede continu de fabrication sans solvant de produits pyrotechniques composites thermodurcissables - Google Patents
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Abstract
La présente invention se rapporte au domaine de la fabrication en continu de produits pyrotechniques composites. Dans un mélangeur (1) on mélange un liant liquide (3) thermodurcissable avec une charge épaississante (4) de manière à obtenir un pré-mélange (2) visqueux et non réactif a température ambiante qui peut être ensuite mélangé à des charges oxydantes (17) pour donner, après extrusion et découpage, des produits intermédiaires (24) non encore réticulés mais possèdant des côtés géometriques stables. La structure des produits (24) est figée ultérieurement par réticulation du liant dans un four (26). L'invention permet la fabrication industrielle continue en série de petits chargements pyrotechniques composites réticulés sans contrainte de "vie de pot" puisque le liant est non évolutif à température ambiante.
Description
, . . CA 02204840 1997-0~-08 La presente invention se rapporte au domaine des produits pyrotechniques composites et notamment des poudres composites pour armes à tube, des propergols composites pour moteurs de fusée et des explosifs composites pour chargements de munitions. Plus precisement l'invention concerne un procede continu de fabrication sans solvant de tels produits pyrotechniques comportant un liant thermodurcissable.
Les produits pyrotechniques composites constitues par un liant organique et par une charge énergetique pulverulente qui peut être une charge minerale comme par exemple le nitrate d'ammonium, le perchlorate d'ammonium ou le perchlorate de potassium ou encore une charge l~ organique et notamment une nitramine comme par exemple l'hexogène, l'octogène, la nitroguanidine ou le
Les produits pyrotechniques composites constitues par un liant organique et par une charge énergetique pulverulente qui peut être une charge minerale comme par exemple le nitrate d'ammonium, le perchlorate d'ammonium ou le perchlorate de potassium ou encore une charge l~ organique et notamment une nitramine comme par exemple l'hexogène, l'octogène, la nitroguanidine ou le
2,4,6,8,10,12 hexanitro-2,4,6,8,10,12 hexaazatetracyclo (5 5,0.0 5,9-o 3~11) dodécane encore appelé hexanitro-hexaaza-isowurtzitane sont très recherchés par l'homme de métier en raison de leur grande stabilité chimique et de leur faible vulnérabilité aux impacts et aux agressions thermiques.
Par ailleurs, pour des raisons de sécurite et de 2~ reproductibilité des fabrications, l'homme de métier préfère les procédés continus aux procédés discontinus.
Les liants utilisables pour la fabrication de produits pyrotechniques composites peuvent être des liants thermoplastiques ou des liants thermodurcissables.
Les liants thermoplastiques presentent l'intérêt de se prêter relativement facilement à une mise en oeuvre
Par ailleurs, pour des raisons de sécurite et de 2~ reproductibilité des fabrications, l'homme de métier préfère les procédés continus aux procédés discontinus.
Les liants utilisables pour la fabrication de produits pyrotechniques composites peuvent être des liants thermoplastiques ou des liants thermodurcissables.
Les liants thermoplastiques presentent l'intérêt de se prêter relativement facilement à une mise en oeuvre
3~ en continu grâce au fait qu'ils se ramollissent par CA 02204840 1997-0~-08 élévation de la température. Ainsi la demande de brevet francais FR-A-2 723 086 décrit un procédé de fabrication en continu et sans solvant de produits pyrotechniques composites à base de liants de type thermoplastique.
Néanmoins les liants de type thermoplastique présentent l'inconvénient de conduire à des produits qui ont une mauvaise tenue en température en raison même du ramollissement du liant lorsqu'il y a élévation de la température. Or pour certaines applications, comme par exemple les armes à grande cadence de tir, l'homme de métier a besoin de produits pyrotechniques présentant une bonne tenue en température.
De ce point de vue les produits pyrotechniques à
liant thermodurcissable offrent l'avantage de présenter une bonne tenue en température.
Mais, en raison même du fait que leur liant se durcit de manière irréversible à chaud par réticulation, ces produits présentent l'inconvénient de ne pas bien se prêter aux procédés continus.
Ces produits sont donc souvent mis en oeuvre au moyen de procédés discontinus. Alnsi le brevet US-A-4 128 441 décrit un procédé de fabrication discontinue par "coulée" de blocs de propergols. Ce procédé convient bien pour fabriquer des gros chargements pour moteurs de fusée, mais ne convient pas pour fabriquer industrlellement en series de petits objets.
i0 Le brevet US-A- 4,405,534 decrit quant à lui un procédé de fabrication d'explosifs composites par compression à froid de granulés d'explosifs enrobés par un film en polyuréthanne rendu plastique grâce à la présence de plastifiants. Ce procédé, hormis le fait qu'il soit discontinu, présente l'inconvénient , CA 02204840 1997-0~-08 supplémentaire de nécessiter la présence d'une forte teneur en plastifiant ce qui n'est pas toujours favorable au plan énergétique.
Il a été proposé par la demande W094/05607 un procédé semi-continu de fabrication avec solvant pour de tels produits, mais la nécessité d'avoir recours a un solvant qu'il faut ensuite éliminer limite l'intérêt de ce procédé.
Lorsque l'homme de métier veut mettre en oeuvre avec des liants thermodurcissables un procédé continu sans solvant il est confronté au probleme de la courte "vie de pot" de ces compositions qui fait qu'apres mélange des ingrédients de la composition, il ne dispose que de tres peu de temps pour effectuer la mise en forme géométrique du produit avant que la réticulation du liant ne rende impossible tout travail mécanique de la pâte contenant les différents ingrédients.
Il a bien été proposé d'allonger la "vie de pot" en retardant la réticulation finale par exemple par addition fractionnée de l'agent réticulant comme décrit dans le brevet US-A-4,657,607 ou encore en utilisant un double systeme de liants dont un des systèmes n'est réticulable que par un apport énergétique different de la chaleur comme decrit dans la demande de brevet EP-A-0 367 445.
Neanmoins les possibilités d'application de ces techniques sont limitées et l'homme de métier ne dispose pas d'un procédé général de fabrication en continu et sans solvant de produits pyrotechniques composites à
liant thermodurcissable.
CA 02204840 1997-0~-08 L'objet de la présente invention est précisément de proposer un tel procede ainsi qu'une installation industrielle permettant la mise en oeuvre de ce procede.
~ C
L'invention concerne donc un procede continu de fabrication sans solvant de produits pyrotechniques composites termines dont les constituants de depart comprennent notamment un liant liquide qui est reticulable a une temperature superieure a 40~C et au moins une charge energetique oxydante solide, ledit procede consistant notamment :
i) a mélanger les constituants de départ des dits produits de maniere a obtenir une pâte composite homogene de viscosité suffisante pour pouvoir conserver des cotes géométriques stables, ii) a mettre la pâte ainsi obtenue sous forme de produits intermediaires ayant les cotes geometriques des produits termines, iii) a figer la forme et la composition des produits intermediaires ainsi obtenus par réticulation du liant, et étant caracterisé en ce que :
iv) ledit liant liquide de depart est d'abord mélange a une charge epaississante solide sous forme pulvérulente de maniere a obtenir un pre-mélange de consistance graisseuse qui est ensuite mélangé aux dites charges energetiques, ,5 ~ , CA 02204840 1997-0~-08 ~.
v) les opérations de mélange et de mise en forme sont conduites à une température inférieure à
40~C
5Par rapport aux procédés connus de l'art antérieur, l'originalité majeure du procédé selon l'invention réside dans le fait qu'à l'exception de la phase finale au cours de laquelle la structure et la composition des produits intermédiaires sont figées par réticulation, les différentes opérations sont conduites à une température a laquelle le liant est, au plan chimique, quasiment non évolutif. Ainsi la formulation de la composition des produits est parfaitement reproductible dans la mesure où elle est intégralement effectuée en début de procédé sans nécessiter aucun ajustement ultérieur. L'homme de métier n'est confronté à aucune condition de "vie de pot" et les produits intermédiaires dont les cotes géométriques seraient imparfaites peuvent être recyclés dans la fabrication.
2~
Il faut enfin observer que grace a l'emploi de charges épaississantes solides qui donnent au liant liquide non évolutif une tenue mécanique suffisante, aucun plastifiant n'est nécessaire dans le cadre du présent procédé qui permet ainsi d'obtenir des produits pyrotechniques de tres hautes performances.
On peut également dire que contrairement aux procédés antérieurs qui utilisent un liant thermodurcissable évolutif en cours de procédé dont on cherche a abaisser la viscosité par l'emploi d'un solvant et/ou d'un plastifiant, le procédé selon l'invention utilise un liant thermodurcissable liquide non évolutif en cours de procédé dont on élève la viscosité apparente par emploi de charges ; ~ CA 02204840 1997-0~-08 épaississantes.
Selon une première variante preféree de l'invention ladite charge épaississante solide est constituée par un materiau poreux dont la granulometrie est comprise entre 0,1 et 10 ~m (microns) et dont la surface specifique est comprise entre 60 et 500 m2/g.
Avantageusement ce materiau possedera egalement des propriétés modificatrices de combustion et sera choisi dans le groupe constitué par le noir de carbone, la silice colloïdale, l'alumine, l'oxyde de titane ou le polynorbornène.
Selon cette premiere variante le rapport pondéral entre ladite charge épaississante et ledit liant réticulable est compris entre 0,05 et 0,25.
Selon une seconde variante préferee de l'invention ladite charge épaississante solide est constituee par un polymere thermoplastique a motifs hydrocarbones pouvant comporter, en plus des atomes de carbone et d'hydrogene, des atomes d'oxygene et d'azote et dont la masse moléculaire moyenne en poids est comprise entre 3x105 et 3X106 .
Un premier groupe de polymeres thermoplastiques utilisables comme charge épaississante solide dans le cadre de la presente invention est ainsi constitué par les copolymeres styrene/butadiene/styrene, styrene/iso-prene/styrene, styrene/ethylene/butylene/styrene et sty-rene/éthylene/propylene.
Un second groupe de polymeres thermoplastiques utilisables comme charges épaississantes solides dans le cadre de la présente invention est constitué par les ,5 polyuréthannes à motifs polyéthers et polycarbonates et ~ CA 02204840 1997-0~-08 par les copolymères blocs polyéthers/polyamides.
Selon cette seconde variante le rapport pondéral entre ladite charge épaississante et ledit liant 5 réticulable est compris entre 10:90 et 50:50.
En plus des charges énergétiques oxydantes solides on pourra également incorporer au pré-mélange, constitué
par le liant liquide et lesdites charges épaississantes, au moins une charge énergétique réductrice solide comme, par exemple, de l'aluminium ou du bore en poudre.
Ce n'est que lorsque les opérations de melange et de mise en forme des produits intermediaires sont terminees et sont jugées satisfaisantes que l'on fait evoluer le liant en provoquant sa reticulation par chauffage à une température supérieure à 40~C de manière à obtenir des produits terminés réticulés.
~0 Le procédé selon l'invention permet ainsi d'obtenir en continu, sans contrainte de temps liée à des questions de "vie de pot" et sans emploi de solvants ou de plastifiants indésirables au plan énergétique, des produits pyrotechniques composites à liant réticulé. Ces 25 produits trouvent leurs applications préférentielles comme poudres propulsives en brins ou en sticks pour les munitions destinées aux armes à tube, comme blocs de propergols pour les moteurs de roquettes et de fusées, comme chargements explosifs pour les munitions explosives ou encore comme chargements pyrotechniques pour les générateurs de gaz destines aussi bien aux applications militaires qu'aux applications civiles comme la sécurité automobile.
, ~ CA 02204840 1997-0~-08 .
L'invention concerne également une installation convenant particulièrement bien à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
S Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend dans le sens de progression de la matière :
i) un laminoir à cisaillement constitué par deux rouleaux cylindriques de longueur lo identique port.~nt des rainures hélicoïdales et dont les axes sont parallèles et situés dans un même plan horizontal en étant espaces de manière à laisser subsister une fente entre les deux rouleaux qui tournent en sens contraire l'un de l'autre, ii) une pompe volumétrique qui amène à
l'extrémité, d'entree de matière du laminoir le pre-melange constitue par le liant liquide et la charge epaississante, iii) au moins une tremie doseuse déversant, entre l'extrémité d'entrée de matière et l'extrémite de sortie de matière du laminoir, les charges énergétiques solides sur les rouleaux de ce dernier, iv) un disposltif de granulation de la pâte homogène ainsi constituée qui est situé à
l'extrémité de sortie du laminoir, v) une extrudeuse dans laquelle sont repris les granulés provenant du dispositif de granulation, CA 02204840 1997-0~-08 vi) un dispositif de découpage en produits - intermédiaires des joncs extrudés sortant de l'extrudeuse, vii) un tapis roulant qui assure le transport et le passage dans un four thermique des produits intermédiaires ainsi découpés.
On donne ci-après une description détaillée de la mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention en se référant à la figure 1 qui représente, de manière schématique, l'installation préférée présentée ci-dessus. La figure 2 représente, pour des raisons de clarté, une vue de dessus simplifiée du laminoir à
cisaillement utilisé.
L'invention consiste donc à mélanger, à température ambiante les constituants de départ d'une composition pyrotechnique composite réticulable jusqu'à obtention d'une pâte composite homogène présentant une viscosité
suffisante pour pouvoir, toujours à température ambiante, être mise sous forme de produits intermédiaires présentant déjà, de manière stable, la forme et les dimensions finales du produit terminé que l'on veut obtenir. La forme et la composition de ces produits intermédiaires sont alors figés par réticulation à chaud de manière à obtenir les produits terminés voulus.
Pour ce faire on commence, comme représenté à la figure 1 par fabriquer dans un mélangeur à bras multiples 1 un pré-mélange 2 constitué principalement par le liant 3 thermodurcissable à l'état liquide et par des charges solides épaississantes 4.
~ CA 02204840 1997-0~-08 . ,~
Il est impératif dans le cadre de la presente invention que le liant thermodurcissable soit liquide à
temperature ambiante et que sa réticulation ne puisse commencer qu'à une température supérieure à 40~C de manière à être certain que, tant que l'on restera à une temperature ambiante inferieure à 40~C, ce liant demeurera non evolutif au plan chimique.
On entend dans la présente description par "liant liquide" l'ensemble des constituants réactifs liquides qui, après réticulation, donneront le liant réticulé
solide.
La réaction de réticulation peut être du type réaction de polycondensation, auquel cas les liants seront notamment du type polyuréthannes, polyesters ou polyamides.
La réaction de réticulation peut être du type reaction de polyaddition avec ouverture d'insaturations ethyleniques, auquel cas les liants seront notamment du type polyalkylènes, polyacrylates ou polymethacrylates.
Dans ce dernier cas la composition devra contenir des catalyseurs de reticulation, comme par exemple des peroxydes.
Comme il a dejà eté indique plus haut dans la description, lesdites charges epaississantes peuvent être constituees par des materiaux solides poreux de faible granulometrie. Dans ce cas on utilisera avantageusement comme charges epaississantes certains additifs employes habituellement comme modificateurs de combustion comme le noir de carbone ; le procede selon l'invention offre dans ce cas l'avantage de permettre l'obtention en continu de compositions pyrotechniques déjà connues mais qui n'étaient accessibles que par des procédés discontinus.
, CA 02204840 1997-0~-08 Les dites charges épaississantes peuvent également être constituées par des polymères thermoplastiques solides de haute masse moléculaire de manière à obtenir un produit final dont le liant est constitué par un alliage de polymères thermoplastiques et de polymères réticulés. Ce type d'alliages permet l'obtention de produits composites présentant des caractéristiques mécaniques particulièrement élevées.
Le pré-mélange 2 ainsi constitué pourra également contenir d'autres additifs de la composition finale. Il devra avoir la consistance d'une graisse épaisse de manière à pouvoir être transporte en continu au moyen d'une pompe volumetrique tout en adherant, sans couler, à la surface d'un cylindre tournant avec une vitesse angulaire de quelques dizaines de tours par minute.
Ce pre-melange est donc transporte au moyen d'une pompe de circulation 34, par exemple une pompe à
~0 engrenage, dans une reserve 35 munie d'un couvercle-piston 36. Le pre-mélange est alors repris par une pompe doseuse 5 à engrenage pour être conduit, dans un appareillage où seront effectuees les opérations de melange avec les charges énergetiques solides et de mise 2~ en forme de la pâte composite ainsi obtenue sous forme de produits intermediaires possedant dejà les cotes geometriques des produits terminés. Ces deux operations peuvent être effectuees dans un appareillage unique comme par exemple une extrudeuse bi-vis dont la tête d'extrusion sera associee à un dispositif de decoupage.
Mais, preferentiellement, ces deux operations seront effectuées par deux appareillages distincts placés l'un a la suite de l'autre.
- . CA 02204840 1997-0~-08 Le pré-melange 2 est transporte par la pompe 5 dans un melangeur qui peut être un mélangeur traditionnel comme un co-malaxeur "BUSS" mais qui, preferentiellement et comme representé à la figure 1, est un laminoir à
cisaillement 6 constitue par deux rouleaux cylindriques 7 et 8 de longueur identique et portant des rainures helicoïdales. Les axes 9 et 10 de ces deux cylindres sont parallèles et situés dans un même plan horizontal en étant espacés de manière à laisser une fente 11 entre les deux rouleaux. Les axes 9 et 10 sont supportés par des blocs supports 12 et 13, le bloc 12 étant un bloc moteur entraînant en rotation les deux cylindres 7 et 8 qui tournent en sens contraire l'un de l'autre à des vitesses différentes. Un tel laminoir à cisaillement est connu de l'homme de métier et décrit dans de nombreuses publications, par exemple dans la demande de brevet FR-A-2 723 086 déjà citée.
La pompe 5 amène ainsi le pré-mélange 2 sur le rouleau 7 qui tourne le plus vite, le pré-mélange formant sur ce rouleau une feuille qui enrobe ce dernier. Le pré-mélange est amené à l'extrémité 14 d'entrée de matière du laminoir 6.
Au moins une trémie doseuse 16 déverse, entre l'extrémité d'entrée de matière 14 et l'extrémité de sortie de matière 15 du laminoir 6, les charges énergétiques solides 17 sur la feuille de pré-mélange enrobant le rouleau 7. Ces charges énergétiques solides sont alors intimement mélangées au pré-mélange 2 grâce à
l'action de cisaillement du laminoir 6 de manière à
former sur le rouleau 7 une feuille de pate composite homogène qui présente déjà une viscosité suffisante pour pouvoir conserver des cotes géométriques stables.
- . CA 02204840 1997-0~-08 Les charges énergétiques solides seront principalement constituées par les charges oxydantes de la composition qui peuvent être des charges minérales comme par exemple le perchlorate d'ammonium, le perchlorate de potassium ou le nitrate d'ammonium, ou des charges organiques et notamment des nitramines comme l'hexogène, l'octogène, la nitroguanidine ou l'hexanitro-hexaazaisowurtzitane.
A côté des charges oxydantes solides, il pourra y avoir des charges energetiques reductrices solides comme l'aluminium ou le bore et même des additifs solides qui n'auraient pas ete incorpores au pre-melange 2.
Dans ce cas les differentes charges pourront être apportees soit en melange par une tremie unique, soit separement par une succession de tremies.
La feuille de pâte composite ainsi obtenue est recuperee sous forme de granules 19 par un dispositif de granulation 18 situe à l'extremite de sortie 15 du laminoir 6. Preferentiellement comme represente sur la figure 1, les extremités de sortie des rouleaux 7 et 8 ne sont pas rainurées mais sont lisses.
'5 Les granulés 15 sont alors repris en continu dans une extrudeuse 20, par exemple une extrudeuse à deux vis, munie d'une tête d'extrusion 21 pour être profilés en joncs 23 entraînés par un tapis roulant 25.
Un dispositif de découpage 22 decoupe les joncs profilés 23 sortant de la tête d'extrusion 21 en produits intermédiaires 24 possédant déjà les cotes définitives des produits terminés. Le dispositif de découpage 22 a un déplacement asservi a la vitesse de progression du tapis 25 sur lequel reposent les joncs CA 02204840 1997-0~-08 23.
Il est à observer que jusqu'à cette opération de découpage, aucun chauffage de la composition pyrotechnique n'a eu lieu, l'extrudeuse 20 pouvant même être refroidie. Le liant de la composition pyrotechnique n'a donc pas évolué et les produits intermédiaires 24 peuvent, s'il sont jugés non satisfaisants, être recyclés dans le circuit de fabrication.
Ces produits intermédiaires 24, lorsqu'ils sont jugés satisfaisants, sont alors repris en continu par le tapis roulant 25 qui assure leur transport et leur passage dans un four thermique 26 où leur forme géométrique et leur composition sont définitivement l~ figées par réticulation de leur liant, à une température supérieure à 40~C. Avec les compositions usuelles connues de l'homme de métier la réticulation sera souvent effectuée à une température voisine de 120~C
pendant environ 5 minutes.
2~
Les produits terminés 27 sortant du four 26 peuvent alors être conditionnés dans leur emballage 28.
Le procédé selon l'invention permet ainsi de ~5 fabriquer en séries continues des produits pyrotechniques composites à liant réticule, et notamment des produits de petites dimensions, sans contrainte de "vie de pot", sans solvant et sans plastifiant indesirable.
,o Les exemples qui suivent illustrent certaines possibilites de mise en oeuvre de l'invention.
Dans ces exemples, on a utilise les abreviations ,5 suivantes :
' 1 CA 02204840 1997-0~-08 PBHT = liant a base de polybutadiène à
- terminaisons hydroxyles reticulé par un polyisocyanate.
PAG = liant a base de polyazoture de glycidyle à terminaisons hydroxyles réticulé par un polyisocyanate S.B.S. = copolymère styrene/butadiene/styrenes S.I.S. = copolymère styrene/isoprène/styrène PE-PA = copolymère bloc polyéther/polyamide RDX = hexogène PA = perchlorate d'ammonium Tous les pourcentages indiqués dans les exemples 15 sont des pourcentages en masse, les pourcentages indiqués pour le liant incluant les additifs éventuels utilisés.
ExemPles l à 3 On a fabriqué par le procédé continu selon l'invention des brins de poudre cylindriques multiperforés à 7 trous et à l9 trous à partir des trois compositions suivantes :
Composition l Composition 2 Composition 3 liant PBHT : 9% PBHT : l0,5% PAG : 13%
30 charge S.I.S 6% PE-PA : 4,5% PE-PA : 7%
épaississante charge RDX 85% RDX 85% RDX 80%
oxydante ' ~ CA 02204840 1997-0~-08 granulométrie 100 ~m 150 ~m 80 ~m de la charge oxydante 5 charge réductrice 0 0 0 Pour une température de matière de 35~C lors de l'extrusion, les géométries suivantes ont été obtenues :
7 trous 19 trous Composition 1 web (mm) 0,34 t O ~ 01 1,48 + 0,01 d (mm) 0,29 1 0,005 0,40 _ 0,01 15 Composition 2 web (mm) o,35 ~ 0,01 1,51 _ 0,01 d (mm)3,30 _ 0,005 o,40 + 0,005 Composition 3 web (mm) 0,34 ~ 0,01 1,49 t O ~ 01 d (mm)0,31 t 0,005 o,39 + 0,01 web = épaisseur à brûler d = diamètre des trous ExemPles 4 à 6 On a fabriqué par le procédé continu selon l'invention des blocs de propergols cylindriques à canal central pour moteurs de petits missiles à partir des trois compositions suivantes :
Composition 4 Composition 5 ComPosition 6 liant PBHT : 10% PBHT : 12,2% PBHT : 10,5%
' . CA 02204840 1997-0~-08 charge polynorbor- noir de car- alumine po-épaissis- nène = 4% bone reuse sante (150m2/g) 1,8% (80m2/g:3 5%) charge PA : 85% PA / 85% PA : 85%
oxydante charge Al : 1% Al : 1% Al : 1%
réductrice La filière était une filière cylindrique de diamètre extérieur 3Omm et de diamètre intérieur 14mm.
Sur 10 mètres de propergol extrudé en continu pour chacune des compositions, les variations dimensionnelles obtenues après découpage et réticulation à chaud sont les suivantes :
Exemp 1 e 4 ExemP 1 e 5 Exemp 1 e 6 20 diamètre extérieur en mm 30,5 ~ 0,002 30,0 + 0,02 29,9 + 0,02 diamètre intérieur en mm 13,8 + 0,003 13,9 1 0,02 14,05 + o,02 longueur en mm 121 1 0,1 120,5 + 0,15 120,4 + 0,1 Exemp 1 e 7 On a fabriqué par le procédé continu selon l'invention des bandes d'explosif composite d'épaisseur comprise entre 2 et 5mm à partir de la composition suivante :
. CA 02204840 1997-0~-08 , ~ .
- liant PBHT = 11%
- charge épaississante = SIS = 4%
- charge oxydante : RDX (3~m et 90~m) =85%
On extrude en continu 10 mètres de bande de largeur 90mm avec des epaisseurs de 2,3 et 5mm. Après reticulation du liant la variation dimensionnelle des bandes etait de :
épaisseur épaisseur épaisseur d'extrusion d'extrusion d'extrusion 2 mm 3 mm 5 mm epaisseur en mm 1,98 + 0,01 2,95 + 0,015 4,99 + 0,02 largeur en mm 89,5 + 0,05 90,2 + 0,06 89,8 + 0,04 Exemple 8 On a fabriqué par le procédé continu selon l'invention des blocs de propergols pour generateur pyrotechnique de gaz à partir de la composition suivante :
~5 - liant PBHT : 15,8%
- charge epaississante = SBS : 9,2%
- charge oxydante : PA (90~m, 15~m, 3~m) : 73%
,0 - charge reductrice : Al = 2%
Les blocs avaient la forme de cylindres pleins de dimensions :
- diametre : 30mm + 0,025mm -- longueur : 9Omm + O,lOmm Ces blocs ont été tirés au banc d'essai et ont donné les résultats suivants :
- vitesse de combustion a 13 MPa = 25,3mm/s - exposant de pression = 0,35
Néanmoins les liants de type thermoplastique présentent l'inconvénient de conduire à des produits qui ont une mauvaise tenue en température en raison même du ramollissement du liant lorsqu'il y a élévation de la température. Or pour certaines applications, comme par exemple les armes à grande cadence de tir, l'homme de métier a besoin de produits pyrotechniques présentant une bonne tenue en température.
De ce point de vue les produits pyrotechniques à
liant thermodurcissable offrent l'avantage de présenter une bonne tenue en température.
Mais, en raison même du fait que leur liant se durcit de manière irréversible à chaud par réticulation, ces produits présentent l'inconvénient de ne pas bien se prêter aux procédés continus.
Ces produits sont donc souvent mis en oeuvre au moyen de procédés discontinus. Alnsi le brevet US-A-4 128 441 décrit un procédé de fabrication discontinue par "coulée" de blocs de propergols. Ce procédé convient bien pour fabriquer des gros chargements pour moteurs de fusée, mais ne convient pas pour fabriquer industrlellement en series de petits objets.
i0 Le brevet US-A- 4,405,534 decrit quant à lui un procédé de fabrication d'explosifs composites par compression à froid de granulés d'explosifs enrobés par un film en polyuréthanne rendu plastique grâce à la présence de plastifiants. Ce procédé, hormis le fait qu'il soit discontinu, présente l'inconvénient , CA 02204840 1997-0~-08 supplémentaire de nécessiter la présence d'une forte teneur en plastifiant ce qui n'est pas toujours favorable au plan énergétique.
Il a été proposé par la demande W094/05607 un procédé semi-continu de fabrication avec solvant pour de tels produits, mais la nécessité d'avoir recours a un solvant qu'il faut ensuite éliminer limite l'intérêt de ce procédé.
Lorsque l'homme de métier veut mettre en oeuvre avec des liants thermodurcissables un procédé continu sans solvant il est confronté au probleme de la courte "vie de pot" de ces compositions qui fait qu'apres mélange des ingrédients de la composition, il ne dispose que de tres peu de temps pour effectuer la mise en forme géométrique du produit avant que la réticulation du liant ne rende impossible tout travail mécanique de la pâte contenant les différents ingrédients.
Il a bien été proposé d'allonger la "vie de pot" en retardant la réticulation finale par exemple par addition fractionnée de l'agent réticulant comme décrit dans le brevet US-A-4,657,607 ou encore en utilisant un double systeme de liants dont un des systèmes n'est réticulable que par un apport énergétique different de la chaleur comme decrit dans la demande de brevet EP-A-0 367 445.
Neanmoins les possibilités d'application de ces techniques sont limitées et l'homme de métier ne dispose pas d'un procédé général de fabrication en continu et sans solvant de produits pyrotechniques composites à
liant thermodurcissable.
CA 02204840 1997-0~-08 L'objet de la présente invention est précisément de proposer un tel procede ainsi qu'une installation industrielle permettant la mise en oeuvre de ce procede.
~ C
L'invention concerne donc un procede continu de fabrication sans solvant de produits pyrotechniques composites termines dont les constituants de depart comprennent notamment un liant liquide qui est reticulable a une temperature superieure a 40~C et au moins une charge energetique oxydante solide, ledit procede consistant notamment :
i) a mélanger les constituants de départ des dits produits de maniere a obtenir une pâte composite homogene de viscosité suffisante pour pouvoir conserver des cotes géométriques stables, ii) a mettre la pâte ainsi obtenue sous forme de produits intermediaires ayant les cotes geometriques des produits termines, iii) a figer la forme et la composition des produits intermediaires ainsi obtenus par réticulation du liant, et étant caracterisé en ce que :
iv) ledit liant liquide de depart est d'abord mélange a une charge epaississante solide sous forme pulvérulente de maniere a obtenir un pre-mélange de consistance graisseuse qui est ensuite mélangé aux dites charges energetiques, ,5 ~ , CA 02204840 1997-0~-08 ~.
v) les opérations de mélange et de mise en forme sont conduites à une température inférieure à
40~C
5Par rapport aux procédés connus de l'art antérieur, l'originalité majeure du procédé selon l'invention réside dans le fait qu'à l'exception de la phase finale au cours de laquelle la structure et la composition des produits intermédiaires sont figées par réticulation, les différentes opérations sont conduites à une température a laquelle le liant est, au plan chimique, quasiment non évolutif. Ainsi la formulation de la composition des produits est parfaitement reproductible dans la mesure où elle est intégralement effectuée en début de procédé sans nécessiter aucun ajustement ultérieur. L'homme de métier n'est confronté à aucune condition de "vie de pot" et les produits intermédiaires dont les cotes géométriques seraient imparfaites peuvent être recyclés dans la fabrication.
2~
Il faut enfin observer que grace a l'emploi de charges épaississantes solides qui donnent au liant liquide non évolutif une tenue mécanique suffisante, aucun plastifiant n'est nécessaire dans le cadre du présent procédé qui permet ainsi d'obtenir des produits pyrotechniques de tres hautes performances.
On peut également dire que contrairement aux procédés antérieurs qui utilisent un liant thermodurcissable évolutif en cours de procédé dont on cherche a abaisser la viscosité par l'emploi d'un solvant et/ou d'un plastifiant, le procédé selon l'invention utilise un liant thermodurcissable liquide non évolutif en cours de procédé dont on élève la viscosité apparente par emploi de charges ; ~ CA 02204840 1997-0~-08 épaississantes.
Selon une première variante preféree de l'invention ladite charge épaississante solide est constituée par un materiau poreux dont la granulometrie est comprise entre 0,1 et 10 ~m (microns) et dont la surface specifique est comprise entre 60 et 500 m2/g.
Avantageusement ce materiau possedera egalement des propriétés modificatrices de combustion et sera choisi dans le groupe constitué par le noir de carbone, la silice colloïdale, l'alumine, l'oxyde de titane ou le polynorbornène.
Selon cette premiere variante le rapport pondéral entre ladite charge épaississante et ledit liant réticulable est compris entre 0,05 et 0,25.
Selon une seconde variante préferee de l'invention ladite charge épaississante solide est constituee par un polymere thermoplastique a motifs hydrocarbones pouvant comporter, en plus des atomes de carbone et d'hydrogene, des atomes d'oxygene et d'azote et dont la masse moléculaire moyenne en poids est comprise entre 3x105 et 3X106 .
Un premier groupe de polymeres thermoplastiques utilisables comme charge épaississante solide dans le cadre de la presente invention est ainsi constitué par les copolymeres styrene/butadiene/styrene, styrene/iso-prene/styrene, styrene/ethylene/butylene/styrene et sty-rene/éthylene/propylene.
Un second groupe de polymeres thermoplastiques utilisables comme charges épaississantes solides dans le cadre de la présente invention est constitué par les ,5 polyuréthannes à motifs polyéthers et polycarbonates et ~ CA 02204840 1997-0~-08 par les copolymères blocs polyéthers/polyamides.
Selon cette seconde variante le rapport pondéral entre ladite charge épaississante et ledit liant 5 réticulable est compris entre 10:90 et 50:50.
En plus des charges énergétiques oxydantes solides on pourra également incorporer au pré-mélange, constitué
par le liant liquide et lesdites charges épaississantes, au moins une charge énergétique réductrice solide comme, par exemple, de l'aluminium ou du bore en poudre.
Ce n'est que lorsque les opérations de melange et de mise en forme des produits intermediaires sont terminees et sont jugées satisfaisantes que l'on fait evoluer le liant en provoquant sa reticulation par chauffage à une température supérieure à 40~C de manière à obtenir des produits terminés réticulés.
~0 Le procédé selon l'invention permet ainsi d'obtenir en continu, sans contrainte de temps liée à des questions de "vie de pot" et sans emploi de solvants ou de plastifiants indésirables au plan énergétique, des produits pyrotechniques composites à liant réticulé. Ces 25 produits trouvent leurs applications préférentielles comme poudres propulsives en brins ou en sticks pour les munitions destinées aux armes à tube, comme blocs de propergols pour les moteurs de roquettes et de fusées, comme chargements explosifs pour les munitions explosives ou encore comme chargements pyrotechniques pour les générateurs de gaz destines aussi bien aux applications militaires qu'aux applications civiles comme la sécurité automobile.
, ~ CA 02204840 1997-0~-08 .
L'invention concerne également une installation convenant particulièrement bien à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
S Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend dans le sens de progression de la matière :
i) un laminoir à cisaillement constitué par deux rouleaux cylindriques de longueur lo identique port.~nt des rainures hélicoïdales et dont les axes sont parallèles et situés dans un même plan horizontal en étant espaces de manière à laisser subsister une fente entre les deux rouleaux qui tournent en sens contraire l'un de l'autre, ii) une pompe volumétrique qui amène à
l'extrémité, d'entree de matière du laminoir le pre-melange constitue par le liant liquide et la charge epaississante, iii) au moins une tremie doseuse déversant, entre l'extrémité d'entrée de matière et l'extrémite de sortie de matière du laminoir, les charges énergétiques solides sur les rouleaux de ce dernier, iv) un disposltif de granulation de la pâte homogène ainsi constituée qui est situé à
l'extrémité de sortie du laminoir, v) une extrudeuse dans laquelle sont repris les granulés provenant du dispositif de granulation, CA 02204840 1997-0~-08 vi) un dispositif de découpage en produits - intermédiaires des joncs extrudés sortant de l'extrudeuse, vii) un tapis roulant qui assure le transport et le passage dans un four thermique des produits intermédiaires ainsi découpés.
On donne ci-après une description détaillée de la mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention en se référant à la figure 1 qui représente, de manière schématique, l'installation préférée présentée ci-dessus. La figure 2 représente, pour des raisons de clarté, une vue de dessus simplifiée du laminoir à
cisaillement utilisé.
L'invention consiste donc à mélanger, à température ambiante les constituants de départ d'une composition pyrotechnique composite réticulable jusqu'à obtention d'une pâte composite homogène présentant une viscosité
suffisante pour pouvoir, toujours à température ambiante, être mise sous forme de produits intermédiaires présentant déjà, de manière stable, la forme et les dimensions finales du produit terminé que l'on veut obtenir. La forme et la composition de ces produits intermédiaires sont alors figés par réticulation à chaud de manière à obtenir les produits terminés voulus.
Pour ce faire on commence, comme représenté à la figure 1 par fabriquer dans un mélangeur à bras multiples 1 un pré-mélange 2 constitué principalement par le liant 3 thermodurcissable à l'état liquide et par des charges solides épaississantes 4.
~ CA 02204840 1997-0~-08 . ,~
Il est impératif dans le cadre de la presente invention que le liant thermodurcissable soit liquide à
temperature ambiante et que sa réticulation ne puisse commencer qu'à une température supérieure à 40~C de manière à être certain que, tant que l'on restera à une temperature ambiante inferieure à 40~C, ce liant demeurera non evolutif au plan chimique.
On entend dans la présente description par "liant liquide" l'ensemble des constituants réactifs liquides qui, après réticulation, donneront le liant réticulé
solide.
La réaction de réticulation peut être du type réaction de polycondensation, auquel cas les liants seront notamment du type polyuréthannes, polyesters ou polyamides.
La réaction de réticulation peut être du type reaction de polyaddition avec ouverture d'insaturations ethyleniques, auquel cas les liants seront notamment du type polyalkylènes, polyacrylates ou polymethacrylates.
Dans ce dernier cas la composition devra contenir des catalyseurs de reticulation, comme par exemple des peroxydes.
Comme il a dejà eté indique plus haut dans la description, lesdites charges epaississantes peuvent être constituees par des materiaux solides poreux de faible granulometrie. Dans ce cas on utilisera avantageusement comme charges epaississantes certains additifs employes habituellement comme modificateurs de combustion comme le noir de carbone ; le procede selon l'invention offre dans ce cas l'avantage de permettre l'obtention en continu de compositions pyrotechniques déjà connues mais qui n'étaient accessibles que par des procédés discontinus.
, CA 02204840 1997-0~-08 Les dites charges épaississantes peuvent également être constituées par des polymères thermoplastiques solides de haute masse moléculaire de manière à obtenir un produit final dont le liant est constitué par un alliage de polymères thermoplastiques et de polymères réticulés. Ce type d'alliages permet l'obtention de produits composites présentant des caractéristiques mécaniques particulièrement élevées.
Le pré-mélange 2 ainsi constitué pourra également contenir d'autres additifs de la composition finale. Il devra avoir la consistance d'une graisse épaisse de manière à pouvoir être transporte en continu au moyen d'une pompe volumetrique tout en adherant, sans couler, à la surface d'un cylindre tournant avec une vitesse angulaire de quelques dizaines de tours par minute.
Ce pre-melange est donc transporte au moyen d'une pompe de circulation 34, par exemple une pompe à
~0 engrenage, dans une reserve 35 munie d'un couvercle-piston 36. Le pre-mélange est alors repris par une pompe doseuse 5 à engrenage pour être conduit, dans un appareillage où seront effectuees les opérations de melange avec les charges énergetiques solides et de mise 2~ en forme de la pâte composite ainsi obtenue sous forme de produits intermediaires possedant dejà les cotes geometriques des produits terminés. Ces deux operations peuvent être effectuees dans un appareillage unique comme par exemple une extrudeuse bi-vis dont la tête d'extrusion sera associee à un dispositif de decoupage.
Mais, preferentiellement, ces deux operations seront effectuées par deux appareillages distincts placés l'un a la suite de l'autre.
- . CA 02204840 1997-0~-08 Le pré-melange 2 est transporte par la pompe 5 dans un melangeur qui peut être un mélangeur traditionnel comme un co-malaxeur "BUSS" mais qui, preferentiellement et comme representé à la figure 1, est un laminoir à
cisaillement 6 constitue par deux rouleaux cylindriques 7 et 8 de longueur identique et portant des rainures helicoïdales. Les axes 9 et 10 de ces deux cylindres sont parallèles et situés dans un même plan horizontal en étant espacés de manière à laisser une fente 11 entre les deux rouleaux. Les axes 9 et 10 sont supportés par des blocs supports 12 et 13, le bloc 12 étant un bloc moteur entraînant en rotation les deux cylindres 7 et 8 qui tournent en sens contraire l'un de l'autre à des vitesses différentes. Un tel laminoir à cisaillement est connu de l'homme de métier et décrit dans de nombreuses publications, par exemple dans la demande de brevet FR-A-2 723 086 déjà citée.
La pompe 5 amène ainsi le pré-mélange 2 sur le rouleau 7 qui tourne le plus vite, le pré-mélange formant sur ce rouleau une feuille qui enrobe ce dernier. Le pré-mélange est amené à l'extrémité 14 d'entrée de matière du laminoir 6.
Au moins une trémie doseuse 16 déverse, entre l'extrémité d'entrée de matière 14 et l'extrémité de sortie de matière 15 du laminoir 6, les charges énergétiques solides 17 sur la feuille de pré-mélange enrobant le rouleau 7. Ces charges énergétiques solides sont alors intimement mélangées au pré-mélange 2 grâce à
l'action de cisaillement du laminoir 6 de manière à
former sur le rouleau 7 une feuille de pate composite homogène qui présente déjà une viscosité suffisante pour pouvoir conserver des cotes géométriques stables.
- . CA 02204840 1997-0~-08 Les charges énergétiques solides seront principalement constituées par les charges oxydantes de la composition qui peuvent être des charges minérales comme par exemple le perchlorate d'ammonium, le perchlorate de potassium ou le nitrate d'ammonium, ou des charges organiques et notamment des nitramines comme l'hexogène, l'octogène, la nitroguanidine ou l'hexanitro-hexaazaisowurtzitane.
A côté des charges oxydantes solides, il pourra y avoir des charges energetiques reductrices solides comme l'aluminium ou le bore et même des additifs solides qui n'auraient pas ete incorpores au pre-melange 2.
Dans ce cas les differentes charges pourront être apportees soit en melange par une tremie unique, soit separement par une succession de tremies.
La feuille de pâte composite ainsi obtenue est recuperee sous forme de granules 19 par un dispositif de granulation 18 situe à l'extremite de sortie 15 du laminoir 6. Preferentiellement comme represente sur la figure 1, les extremités de sortie des rouleaux 7 et 8 ne sont pas rainurées mais sont lisses.
'5 Les granulés 15 sont alors repris en continu dans une extrudeuse 20, par exemple une extrudeuse à deux vis, munie d'une tête d'extrusion 21 pour être profilés en joncs 23 entraînés par un tapis roulant 25.
Un dispositif de découpage 22 decoupe les joncs profilés 23 sortant de la tête d'extrusion 21 en produits intermédiaires 24 possédant déjà les cotes définitives des produits terminés. Le dispositif de découpage 22 a un déplacement asservi a la vitesse de progression du tapis 25 sur lequel reposent les joncs CA 02204840 1997-0~-08 23.
Il est à observer que jusqu'à cette opération de découpage, aucun chauffage de la composition pyrotechnique n'a eu lieu, l'extrudeuse 20 pouvant même être refroidie. Le liant de la composition pyrotechnique n'a donc pas évolué et les produits intermédiaires 24 peuvent, s'il sont jugés non satisfaisants, être recyclés dans le circuit de fabrication.
Ces produits intermédiaires 24, lorsqu'ils sont jugés satisfaisants, sont alors repris en continu par le tapis roulant 25 qui assure leur transport et leur passage dans un four thermique 26 où leur forme géométrique et leur composition sont définitivement l~ figées par réticulation de leur liant, à une température supérieure à 40~C. Avec les compositions usuelles connues de l'homme de métier la réticulation sera souvent effectuée à une température voisine de 120~C
pendant environ 5 minutes.
2~
Les produits terminés 27 sortant du four 26 peuvent alors être conditionnés dans leur emballage 28.
Le procédé selon l'invention permet ainsi de ~5 fabriquer en séries continues des produits pyrotechniques composites à liant réticule, et notamment des produits de petites dimensions, sans contrainte de "vie de pot", sans solvant et sans plastifiant indesirable.
,o Les exemples qui suivent illustrent certaines possibilites de mise en oeuvre de l'invention.
Dans ces exemples, on a utilise les abreviations ,5 suivantes :
' 1 CA 02204840 1997-0~-08 PBHT = liant a base de polybutadiène à
- terminaisons hydroxyles reticulé par un polyisocyanate.
PAG = liant a base de polyazoture de glycidyle à terminaisons hydroxyles réticulé par un polyisocyanate S.B.S. = copolymère styrene/butadiene/styrenes S.I.S. = copolymère styrene/isoprène/styrène PE-PA = copolymère bloc polyéther/polyamide RDX = hexogène PA = perchlorate d'ammonium Tous les pourcentages indiqués dans les exemples 15 sont des pourcentages en masse, les pourcentages indiqués pour le liant incluant les additifs éventuels utilisés.
ExemPles l à 3 On a fabriqué par le procédé continu selon l'invention des brins de poudre cylindriques multiperforés à 7 trous et à l9 trous à partir des trois compositions suivantes :
Composition l Composition 2 Composition 3 liant PBHT : 9% PBHT : l0,5% PAG : 13%
30 charge S.I.S 6% PE-PA : 4,5% PE-PA : 7%
épaississante charge RDX 85% RDX 85% RDX 80%
oxydante ' ~ CA 02204840 1997-0~-08 granulométrie 100 ~m 150 ~m 80 ~m de la charge oxydante 5 charge réductrice 0 0 0 Pour une température de matière de 35~C lors de l'extrusion, les géométries suivantes ont été obtenues :
7 trous 19 trous Composition 1 web (mm) 0,34 t O ~ 01 1,48 + 0,01 d (mm) 0,29 1 0,005 0,40 _ 0,01 15 Composition 2 web (mm) o,35 ~ 0,01 1,51 _ 0,01 d (mm)3,30 _ 0,005 o,40 + 0,005 Composition 3 web (mm) 0,34 ~ 0,01 1,49 t O ~ 01 d (mm)0,31 t 0,005 o,39 + 0,01 web = épaisseur à brûler d = diamètre des trous ExemPles 4 à 6 On a fabriqué par le procédé continu selon l'invention des blocs de propergols cylindriques à canal central pour moteurs de petits missiles à partir des trois compositions suivantes :
Composition 4 Composition 5 ComPosition 6 liant PBHT : 10% PBHT : 12,2% PBHT : 10,5%
' . CA 02204840 1997-0~-08 charge polynorbor- noir de car- alumine po-épaissis- nène = 4% bone reuse sante (150m2/g) 1,8% (80m2/g:3 5%) charge PA : 85% PA / 85% PA : 85%
oxydante charge Al : 1% Al : 1% Al : 1%
réductrice La filière était une filière cylindrique de diamètre extérieur 3Omm et de diamètre intérieur 14mm.
Sur 10 mètres de propergol extrudé en continu pour chacune des compositions, les variations dimensionnelles obtenues après découpage et réticulation à chaud sont les suivantes :
Exemp 1 e 4 ExemP 1 e 5 Exemp 1 e 6 20 diamètre extérieur en mm 30,5 ~ 0,002 30,0 + 0,02 29,9 + 0,02 diamètre intérieur en mm 13,8 + 0,003 13,9 1 0,02 14,05 + o,02 longueur en mm 121 1 0,1 120,5 + 0,15 120,4 + 0,1 Exemp 1 e 7 On a fabriqué par le procédé continu selon l'invention des bandes d'explosif composite d'épaisseur comprise entre 2 et 5mm à partir de la composition suivante :
. CA 02204840 1997-0~-08 , ~ .
- liant PBHT = 11%
- charge épaississante = SIS = 4%
- charge oxydante : RDX (3~m et 90~m) =85%
On extrude en continu 10 mètres de bande de largeur 90mm avec des epaisseurs de 2,3 et 5mm. Après reticulation du liant la variation dimensionnelle des bandes etait de :
épaisseur épaisseur épaisseur d'extrusion d'extrusion d'extrusion 2 mm 3 mm 5 mm epaisseur en mm 1,98 + 0,01 2,95 + 0,015 4,99 + 0,02 largeur en mm 89,5 + 0,05 90,2 + 0,06 89,8 + 0,04 Exemple 8 On a fabriqué par le procédé continu selon l'invention des blocs de propergols pour generateur pyrotechnique de gaz à partir de la composition suivante :
~5 - liant PBHT : 15,8%
- charge epaississante = SBS : 9,2%
- charge oxydante : PA (90~m, 15~m, 3~m) : 73%
,0 - charge reductrice : Al = 2%
Les blocs avaient la forme de cylindres pleins de dimensions :
- diametre : 30mm + 0,025mm -- longueur : 9Omm + O,lOmm Ces blocs ont été tirés au banc d'essai et ont donné les résultats suivants :
- vitesse de combustion a 13 MPa = 25,3mm/s - exposant de pression = 0,35
Claims (11)
1. Procédé continu de fabrication sans solvant de produits pyrotechniques composites terminés dont les constituants de départ comprennent notamment un liant liquide qui est réticulable à une température supérieure à 40°C et au moins une charge énergétique oxydante solide, le procédé consistant notamment :
i) à mélanger les constituants de départ des dits produits de manière à obtenir une pâte composite homogène de viscosité suffisante pour pouvoir conserver des cotes géométriques stables, ii) à mettre la pâte ainsi obtenue sous forme de produits intermédiaires ayant les cotes géométriques des dits produits terminés, iii) à figer la forme et la composition des produits intermédiaires ainsi obtenus par réticulation du liant , caractérisé en ce que :
iv) ledit liant liquide de départ est d'abord mélangé à une charge épaississante solide sous forme pulvérulente de manière à obtenir un pré-mélange de consistance graisseuse qui est ensuite mélangé aux dites charges énergétiques, v) les opérations de mélange et de mise en forme sont conduites à une température inférieure à 40°C.
i) à mélanger les constituants de départ des dits produits de manière à obtenir une pâte composite homogène de viscosité suffisante pour pouvoir conserver des cotes géométriques stables, ii) à mettre la pâte ainsi obtenue sous forme de produits intermédiaires ayant les cotes géométriques des dits produits terminés, iii) à figer la forme et la composition des produits intermédiaires ainsi obtenus par réticulation du liant , caractérisé en ce que :
iv) ledit liant liquide de départ est d'abord mélangé à une charge épaississante solide sous forme pulvérulente de manière à obtenir un pré-mélange de consistance graisseuse qui est ensuite mélangé aux dites charges énergétiques, v) les opérations de mélange et de mise en forme sont conduites à une température inférieure à 40°C.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite charge épaississante solide est constituée par un matériau poreux dont la granulométrie est comprise entre 0,1 et 10µm et dont la surface spécifique est comprise entre 60 et 500m2/g.
3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit matériau est choisi dans le groupe constitué
par le noir de carbone, la silice colloïdale, l'alumine, l'oxyde de titane, le polynorbornène.
par le noir de carbone, la silice colloïdale, l'alumine, l'oxyde de titane, le polynorbornène.
4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite charge épaississante solide est constituée par un polymère thermoplastique à motifs hydrocarbonés pouvant comporter des atomes d'oxygène et d'azote dont la masse moléculaire moyenne en poids est comprise entre 3x10 5 et 3x10 6
5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite charge épaississante est choisie dans le groupe constitué par les copolymères styrène/
butadiène/styrène, styrène/isoprène/styrène, styrène/
éthylène/butylène/styrène, styrène/ethylène/propylène.
butadiène/styrène, styrène/isoprène/styrène, styrène/
éthylène/butylène/styrène, styrène/ethylène/propylène.
6. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite charge épaississante est choisie dans le groupe constitué par les polyuréthannes à base de polyéthers et de polycarbonates et par les copolymères blocs polyéthers/polyamides.
7. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que le rapport pondéral entre ladite charge épaississante et ledit liant réticulable est compris entre 10:90 et 50:50.
8. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que le rapport pondéral entre ladite charge épaississante et ledit liant réticulable est compris entre 0,05 et 0,25.
9. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, en plus des dites charges énergétiques oxydantes solides, est utilisée au moins une charge énergétique réductrice solide.
10. Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que ladite charge énergétique réductrice est constituée par de l'aluminium ou du bore en poudre.
11. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisée en ce qu'elle comprend dans le sens de progression de la matière :
i) un laminoir (6) à cisaillement constitué par deux rouleaux cylindriques (7,8) rainurés de longueur identique portant des rainures hélicoïdales et dont les axes sont parallèles et situés dans un même plan horizontal en étant espacés de manière à
laisser une fente (11) entre les deux rouleaux qui tournent en sens contraire l'un de l'autre, ii) une pompe volumétrique (5) qui amène à
l'extrémité d'entrée de matière (14) du laminoir (6) le pré-mélange (2) constitué
par le liant liquide et la charge épaississante, iii) au moins une trémie doseuse (16) déversant, entre l'extrémité d'entrée de matière (14) et l'extrémité de sortie de matière du laminoir (6), les charges énergétiques solides (17) sur les rouleaux de ce dernier, iv) un dispositif de granulation (18) pour la pâte homogène ainsi constituée qui est situé
sur l'extrémité de sortie (15) du laminoir, v) une extrudeuse (20) dans laquelle sont repris les granulés provenant du dispositif de granulation, vi) un dispositif de découpage (22) en produits intermédiaires (24) des joncs (23) extrudés sortant de l'extrudeuse, vii) un tapis roulant (25) qui assure le transport et le passage dans un four thermique (26) des produits intermédiaires ainsi découpés.
i) un laminoir (6) à cisaillement constitué par deux rouleaux cylindriques (7,8) rainurés de longueur identique portant des rainures hélicoïdales et dont les axes sont parallèles et situés dans un même plan horizontal en étant espacés de manière à
laisser une fente (11) entre les deux rouleaux qui tournent en sens contraire l'un de l'autre, ii) une pompe volumétrique (5) qui amène à
l'extrémité d'entrée de matière (14) du laminoir (6) le pré-mélange (2) constitué
par le liant liquide et la charge épaississante, iii) au moins une trémie doseuse (16) déversant, entre l'extrémité d'entrée de matière (14) et l'extrémité de sortie de matière du laminoir (6), les charges énergétiques solides (17) sur les rouleaux de ce dernier, iv) un dispositif de granulation (18) pour la pâte homogène ainsi constituée qui est situé
sur l'extrémité de sortie (15) du laminoir, v) une extrudeuse (20) dans laquelle sont repris les granulés provenant du dispositif de granulation, vi) un dispositif de découpage (22) en produits intermédiaires (24) des joncs (23) extrudés sortant de l'extrudeuse, vii) un tapis roulant (25) qui assure le transport et le passage dans un four thermique (26) des produits intermédiaires ainsi découpés.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9606397A FR2749008B1 (fr) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | Procede continu de fabrication sans solvant de produits pyrotechniques composites thermodurcissables |
| FR9606397 | 1996-05-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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