Procédé pour la fabrication de grains globulaires de poudre sans fumée On connaît un procédé de fabrication de poudre sans fumée dans lequel on solidifie des gouttelettes d'une masse composée de poudre sans fumée et de solvant tandis qu'el les se trouvent en suspension dans un milieu non solvant pour la poudre. Un tel procédé de fabrication de poudre est dénommé pro cédé pour poudre globulaire . On connaît aussi des variantes du procédé de base pour la fabrication de poudre globulaire, qui per mettent de contrôler la nature, l'uniformité et les propriétés balistiques de la poudre pro duite.
Bien que le procédé pour poudre globu laire ait donné grandement satisfaction pour la production de grains de poudre convenant pour le chargement des munitions pour armes de petit calibre, c'est-à-dire dans le cas où le diamètre des grains individuels de poudre reste dans les valeurs comprises entre 0,25 et 0,625 mm, il n'a pas été posible jusqu'ici de produire des grains de poudre globulaire de plus grand diamètre, c'est-à-dire de plus de 0,625 mm sur une plus grande échelle.
Bien que l'on sache déjà que le contrôle de la violence de l'agitation permet d'influen- cer la granulation du produit (plus l'agitation est violente, plus sont petits les grains et vice versa), il n'a été possible jusqu'ici de produire que des lots dans lesquels un faible pourcen tage seulement des grains étaient de grand diamètre et bien arrondis. Les efforts faits pour produire des grains de grand diamètre par réduction de la vitesse d'agitation du maté riel habituellement employé pour la poudre globulaire ont donné des lots de grains dans lesquels pratiquement aucun grain n'était suf fisamment sphérique pour satisfaire aux con ditions exigées pour la poudre globulaire.
La présente invention permet de remédier aux inconvénients ci-dessus indiqués des pro cédés antérieurs de production de poudre sans fumée sous forme de grains globulaires.
Elle a pour objet un procédé pour la fabri cation de grains globulaires de poudre sans fumée, caractérisé en ce qu'on fragmente une solution visqueuse de poudre sans fumée en corps individuels, on met en suspension et agite les corps ainsi obtenus dans un milieu exerçant une action tout au plus faiblement solvante sur les constituants de la solution de poudre, on réduit la viscosité de la solution visqueuse dans les corps indivduels en suspen sion, on maintient cette viscosité réduite jus qu'à ce que les corps aient pris une forme quasi sphérique, et on durcit les corps ainsi façonnés tout en les maintenant à l'état de suspension.
Pour réduire le désagrément et la lenteur de l'opération consistant à amener les corps obtenus par fragmentation à la forme sphéri que, il est désirable que ces corps approchent, d'aussi près que possible en pratique, de la forme finale ; en conséquence, des cylindres ayant un diamètre sensiblement égal à leur longueur constituent l'une des formes idéales pour lesdits corps. On peut produire de tels cylindres par extrusion de la solution vis queuse à travers un orifice rond et par décou page successif de tronçons ayant la longueur appropriée. Le tronçonnement peut se faire au sein même du milieu de suspension. De pré férence, on tronçonne le jet de solution vis queuse extrudé à sa sortie de l'orifice d'extru sion, ce dernier étant disposé au sein du milieu de suspension.
En fait, la technique de frag mentation en corps par tronçonnage de la so lution visqueuse extrudée est avantageuse pour la fabrication aussi bien des grains de grande dimension que pour celle des grains ordinaires, car le volume des corps mous individuels (et par conséquent celui des grains obtenus fina lement) peut être uniformément contrôlé entre des tolérances très étroites.
On peut aussi produire des corps de vo lume suffisamment uniforme dans l'appareil employé pour la fabrication de la poudre glo bulaire ordinaire en agitant un coagulat d'une solution à viscosité élevée dans un milieu non solvant et en contrôlant la violence de l'agita tion pour régler la dimension des corps qui se forment par fragmentation de la masse, étant entendu que, plus l'agitation est violente, les autres variables restant constantes, plus est élevé le degré de fragmentation. La fragmen tation réalisée de cette manière pour obtenir un rendement élevé en grains de grand diamè tre exige que la viscosité de la solution vis queuse soit assez élevée pour que les grains ne prennent pas leur forme définitive avant le traitement au cours duquel leur viscosité est réduite.
Pendant que les corps se trouvent en sus pension dans le milieu de suspension, il im porte que les forces d'agitation soient juste suffisantes pour maintenir la suspension et qu'elles ne soient pas d'une violence telle qu'el les produisent la subdivision des corps en sus pension. Un certain degré de subdivision et un certain degré de coalescence des corps ini- tialement formés sont presque inévitables, mais ils peuvent être réduits par les précautions ob servées d'une manière générale dans la fabri cation de la poudre globulaire, précautions comprenant en particulier l'addition à la sus pension d'un colloïde protecteur.
Pour que les corps obtenus par fragmenta tion, mis en suspension pour la première fois, présentent la consistance requise pour céder facilement sous l'effet de la tension interfaciale s'exerçant dans le milieu de suspension, en vue d'obtenir des grains de forme sphérique, il est nécessaire de réduire la viscosité des corps, par exemple par introduction d'une certaine quantité de solvant additionnel dans le milieu de suspension ; ce solvant n'étant pas soluble dans le milieu est absorbé par les corps en sus pension et les ramollit. Un autre moyen con siste à ramollir les corps en suspension en chauffant la suspension sous une pression suf fisante pour empêcher la vaporisation du solvant.
Après le traitement de ramollissement, les corps commencent à céder aux forces de ten sion interfaciale s'exerçant dans le milieu de suspension et prennent finalement la forme sphérique. A . ce moment, pour durcir les corps, on peut en extraire le solvant tout en continuant une agitation modérée. <I>Exemple</I> On fragmente une masse formée de 3,8 par ties d'acétate d'éthyle pour une partie de nitro cellulose, avec les stabilisateurs habituels, à une température de 68o C dans un bain d'eau contenant en solution les produits auxiliaires et notamment les colloïdes communément em ployés dans la fabrication de la poudre globu laire.
La fragmentation se produit sous l'effet d'une agitation modérée (savoir à 32,5 tours par minute avec le dispositif qui, pour la fabri cation de la poudre globulaire ordinaire, est habituellement utilisé à 40 tours par minute).
On ajoute au bain d'eau, contenant en sus pension les corps dont la forme n'est pas en core définitive, de l'acétate d'éthyle à raison de 10 % du poids de la nitro-cellulose. On introduit l'acétate d'éthyle additionnel dans le bain d'eau sous forme d'émulsion constituée par 40 parties d'acétate d'éthyle, 120 parties d'eau et 2 parties de colloïde protecteur. On réduit l'agitation à 28,75 tours par minute et on continue pendant une heure et demie,
laps de temps à la fin duquel les corps sont prati quement ronds. Ensuite, on chauffe la suspen sion à 99o C et on la maintient à cette tempé rature jusqu'à ce que le solvant (acétate d'éthyle) se soit suffisamment évaporé pour que les grains sphériques deviennent durs.
Les grains résultants sont des sphères pres- que parfaites ; 58 % des sphères obtenues ont un diamètre supérieur à 0,7 mm.
Une vitesse d'agitation encore plus faible au moment de la fragmentation a pour conséquence une aug mentation de la dimension des grains ; par exemple, en effectuant la fragmentation à 30 tours par minute, 79 % des grains produits ont un diamètre supérieur à 0,7 mm.
Au lieu d'introduire le solvant additionnel sous forme d'émulsion, comme dans le présent exemple, on peut l'ajouter au bain d'eau sous forme non diluée, pourvu qu'il soit finement dispersé dans ledit bain.
Process for the production of globular grains of smokeless powder A process for manufacturing smokeless powder is known in which droplets of a mass composed of smokeless powder and solvent are solidified while they are in suspension in a non-solvent medium for the powder. Such a powder manufacturing process is called a globular powder process. Variants of the basic process for the manufacture of globular powder are also known, which make it possible to control the nature, uniformity and ballistic properties of the powder produced.
Although the globular powder process has given great satisfaction in the production of powder grains suitable for loading small arms ammunition, i.e. in the case where the diameter of the individual powder grains remains. in values between 0.25 and 0.625 mm, it has not been possible so far to produce globular powder grains of larger diameter, that is to say of more than 0.625 mm over a larger ladder.
Although it is already known that controlling the violence of the agitation makes it possible to influence the granulation of the product (the more violent the agitation, the smaller the grains and vice versa), it has not been hitherto possible to produce only batches in which only a small percentage of the kernels were of large diameter and well rounded. Efforts to produce large diameter grains by reducing the stirring speed of the material usually employed for globular powder resulted in batches of grain in which virtually no grain was spherical enough to meet the required conditions. for the globular powder.
The present invention makes it possible to overcome the above-mentioned drawbacks of prior processes for producing smokeless powder in the form of globular grains.
It relates to a process for the manufacture of globular grains of smokeless powder, characterized in that a viscous solution of smokeless powder is fragmented into individual bodies, the bodies thus obtained are suspended and stirred in an exerting medium. at most a weakly solvent action on the constituents of the powder solution, the viscosity of the viscous solution is reduced in the individual bodies in suspension, this reduced viscosity is maintained until the bodies have assumed a quasi-form. spherical, and the thus shaped bodies are hardened while maintaining them in the state of suspension.
In order to reduce the inconvenience and the slowness of the operation consisting in bringing the bodies obtained by fragmentation to the spherical shape, it is desirable that these bodies approach, as closely as practically possible, the final shape; consequently, cylinders having a diameter substantially equal to their length constitute one of the ideal shapes for said bodies. Such cylinders can be produced by extruding the screw solution through a round orifice and by successively cutting off sections of the appropriate length. The sectioning can be done within the suspension medium itself. Preferably, the jet of solution extruded at its outlet from the extrusion orifice is cut into sections, the latter being placed within the suspension medium.
In fact, the technique of body fragmentation by cutting the extruded viscous solution is advantageous for the production of both large and ordinary grains, since the volume of the individual soft bodies (and therefore that of the grains finally obtained) can be uniformly controlled within very tight tolerances.
Sufficiently uniform volume bodies can also be produced in the apparatus employed for the manufacture of ordinary globular powder by stirring a coagulate of a high viscosity solution in a non-solvent medium and controlling the force of the stirring. tion to regulate the size of the bodies which form by fragmentation of the mass, it being understood that the more violent the agitation, the other variables remaining constant, the greater the degree of fragmentation. The fragmentation carried out in this way to obtain a high yield of large diameter grains requires that the viscosity of the viscous solution be high enough so that the grains do not take their final shape before the treatment in which their viscosity is reduced. .
While the bodies are suspended in the medium of suspension, it is important that the forces of agitation are just sufficient to maintain the suspension and that they are not of such violence as they produce the subdivision. bodies in addition to pension. A certain degree of subdivision and a certain degree of coalescence of the bodies initially formed is almost inevitable, but they can be reduced by the precautions generally observed in the manufacture of the globular powder, precautions including in particular the addition to the above pension of a protective colloid.
In order for the bodies obtained by fragmentation, suspended for the first time, to have the consistency required to give way easily under the effect of the interfacial tension exerted in the suspension medium, in order to obtain grains of spherical, it is necessary to reduce the viscosity of the bodies, for example by introducing a certain quantity of additional solvent into the suspension medium; this solvent, not being soluble in the medium, is absorbed by the supernatant bodies and softens them. Another means is to soften the suspended bodies by heating the suspension under sufficient pressure to prevent vaporization of the solvent.
After the softening treatment, the bodies begin to yield to interfacial tensile forces in the suspension medium and eventually assume the spherical shape. AT . At this time, to harden the bodies, the solvent can be extracted therefrom while continuing moderate agitation. <I> Example </I> A mass formed of 3.8 parts of ethyl acetate for one part of nitro cellulose is fragmented, with the usual stabilizers, at a temperature of 68 ° C. in a water bath containing in solution, the auxiliary products and in particular the colloids commonly used in the manufacture of the globular powder.
The fragmentation occurs under the effect of moderate agitation (namely at 32.5 revolutions per minute with the device which, for the manufacture of ordinary globular powder, is usually used at 40 revolutions per minute).
Ethyl acetate in an amount of 10% of the weight of the nitro-cellulose is added to the water bath, containing in addition the bodies whose shape is not yet final. The additional ethyl acetate is introduced into the water bath in the form of an emulsion consisting of 40 parts of ethyl acetate, 120 parts of water and 2 parts of protective colloid. Stirring is reduced to 28.75 revolutions per minute and continues for an hour and a half,
period of time at the end of which the bodies are practically round. Then, the suspension is heated to 99 ° C and maintained at this temperature until the solvent (ethyl acetate) has evaporated sufficiently for the spherical grains to become hard.
The resulting grains are almost perfect spheres; 58% of the spheres obtained have a diameter greater than 0.7 mm.
An even slower stirring speed at the time of fragmentation results in an increase in grain size; for example, by carrying out the fragmentation at 30 revolutions per minute, 79% of the grains produced have a diameter greater than 0.7 mm.
Instead of introducing the additional solvent in emulsion form, as in the present example, it can be added to the water bath in undiluted form, provided that it is finely dispersed in said bath.