EP0008265A1 - Procédé de fabrication de plaques de poudre partiellement revêtues d'inhibiteur de combustion - Google Patents
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- C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
- C06B21/0083—Treatment of solid structures, e.g. for coating or impregnating with a modifier
Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing powder plates, partially coated with combustion inhibitor.
- Propellant blocks are known, the outer surface of which is partially coated with a combustion inhibitor material.
- French patent n ° 2 276 555 filed on June 27, 1974 in the name of the Applicant describes for example propellant blocks whose external surface comprises linear protuberances whose summits are coated with a layer of combustion inhibitor. These protrusions define between them notches which reduce the combustion thickness of these blocks.
- the main purpose of the combustion inhibitor applied to the tops of these protrusions is to reduce the initial combustion surface of the propellant block, so that the overpressure generated at the start of combustion is limited, a goal which is also achieved by implementation of the techniques described in French patent n ° 2 299 519 filed on January 31, 1975 in the name of the plaintiff.
- This combustion inhibitor can be applied by coating with a combustion inhibitor resin composition or by dipping in such a resin.
- combustion inhibitor For such a partial coating of combustion inhibitor to be effective, it is necessary that the latter be broken up into a large number of elements of combustion inhibitors of relatively small dimensions, of the order of magnitude of thickness of these plates. As a result, the application of such elements of combustion inhibitors is very difficult, if not impossible, to be carried out by conventional coating or soaking means.
- the object of the present invention is to provide a method making it possible, in a very easy and very rapid manner, to partially inhibit powder plates having in particular a small thickness relative to their other dimensions, such plates being intended for particular to the pyrotechnic loading of weapons with propulsion tube.
- the serigraphic screens used in the printing field are generally prepared from a fine mesh canvas covered by a mask consisting of a photosensitive resin.
- the openings of this mask are obtained by photoengraving. This technique makes it possible to make very small openings whose edges are remarkably sharp.
- the combustion inhibitor composition has a viscosity greater than 5,000 poises, and preferably between 10,000 and 20,000 poises.
- the inhibitor composition is deposited on the powder plate practically without spreading thereon, thus forming combustion inhibitor elements whose contours are perfectly clear. Therefore, during the mass production of such plates, one obtains for each of them a perfect definition of the combustion surface, and therefore, excellent regularity of the combustion surface of these plates.
- the combustion inhibitor composition is produced from an organic binder which can be polymerized by humidity.
- a binder is advantageously chosen from polyurethane resins with polybutadien or polyether chains and silicone resins.
- binders are compatible with the pyrotechnic compositions used for the plates and, on the other hand, have excellent properties as a combustion inhibitor.
- the powder plate 1 constituting the elementary charge of a pyrotechnic charge, for example for projectiles of tube weapons, has a small thickness relative to its other dimensions.
- a powder plate 1 is thus obtained covered by elements 7 of combustion inhibitor material (see Figures 4 and 5).
- the elements 7 of combustion inhibitor material are constituted by identical rectahgles arranged in parallel rows.
- the screen printing screen 3 is itself prepared in the following manner: There is, on a fine mesh fabric 8 made for example of polyester, polyamide or stainless steel, a layer of photosensitive resin 9 of a type known per se. Openings 4 are then made in this photosensitive resin layer 9 by a photoengraving process. This photoengraving is carried out by applying to the photosensitive resin layer 9 a cover comprising openings identical to the openings 4 to be produced and exposing the assembly to light. The exposed parts are then removed by a chemical process known per se.
- composition 5 of combustion inhibitor material Before applying the composition 5 of combustion inhibitor material to the screen printing screen 3, the latter is stretched a few tenths of a millimeter above the surface 2 of the powder plate 1, as indicated in FIG. 1.
- the composition of the combustion inhibitor material 5 used must be sufficiently fluid to be able to easily pass through the meshes of the fabric 8. This composition must also be sufficiently viscous so that it does not spread over the surface 2 of the plate 1 after having passed through the openings 4 and the fabric 8 of the screen printing screen 3.
- the combustion inhibitor composition 5 must have a viscosity greater than 5000 poises, the best results being obtained when this viscosity is between 10,000 and 20,000 poises approximately.
- the composition of the combustion inhibitor material 5 generally comprises a resin constituted by a base binder added with a curing agent.
- This composition comprises, on the other hand, inorganic fillers to ensure the thermal resistance of the inhibitor and to adjust the viscosity of the composition to the values indicated above.
- This composition is essentially distinguished from the inks usually used in screen printing by the fact that it does not contain any solvent making it possible to adjust and maintain the viscosity of the ink before and during the scraping operation, certain solvents being liable to attack the surface of the powder plate 1.
- certain screen printing inks with solvent may be suitable, for example polyester-based inks, provided that at least one of the inks is added to these inks propellant stabilizers, for example 5% ethyl-centralite for double base propellants.
- the base binder of the combustion inhibitor composition 5 is polymerizable with moisture.
- moisture-polymerizable resins there are in particular resins consisting of molecules whose chains terminate in isocyanate groups.
- resins consisting of molecules whose chains terminate in isocyanate groups.
- polyurethane resins with polybutadien or polyether chains are preferred.
- silicone resins it is also possible to use silicone resins.
- this surface is preferably degreased beforehand, for example by means of dichloroethylene.
- the outline of the combustion inhibitor elements 7 thus deposited on the plate 1 is particularly clear, provided that the thickness of the screen printing screen 3 is less than about 0.2 millimeter.
- the nature of the powder constituting the plate 1 is not critical. However, it is preferable that the latter is a homogeneous powder, such as for example a double-base propellant, constituted by a mixture of nitrocellulose, nitroglycerin and additives, this propellant being able to be covered by a thin layer of primer facilitating adhesion. subsequent to the inhibitor or which may be superficially impregnated with a combustion moderator.
- a homogeneous powder such as for example a double-base propellant, constituted by a mixture of nitrocellulose, nitroglycerin and additives, this propellant being able to be covered by a thin layer of primer facilitating adhesion. subsequent to the inhibitor or which may be superficially impregnated with a combustion moderator.
- the number, shape and dimensions of the combustion inhibitor elements 7 applied to the plates 1 is not critical. These parameters depend, in fact, on the application planned for loading, and in particular on the desired modification for the initial combustion surface of these plates.
- the preferred application of the invention is the partial inhibition of the propellant plates for the propellant charges of tube weapons, such as cannons and rocket launchers.
- the propellant plates 1 have a thickness generally less than 2.5 millimeters, and the largest dimension of the combustion inhibitor elements 7 is of the same order of magnitude as the aforementioned thickness. Furthermore, in such an application, there are a large number of these combustion inhibitor elements 7 on the propellant plates 1, distributed regularly, so as to cover more than 50% of the surface 2 of these plates 1. thus significantly reduces the initial combustion surface of these plates 1.
- the screen printing screen being able to be constituted by a multi-perforated sheet of nickel or stainless steel.
- the method according to the invention is applicable to the partial inhibition of powder plates intended for pyrotechnic charges other than those of tube weapons.
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Abstract
Le procédé consiste à recouvrir partiellement des plaques de poudre par un matériau inhibiteur de combustion. On prépare une composition visqueuse (5) de matériau inhibiteur de combustion, on positionne sur la plaque de poudre (1) un écran sérigraphique (3) constitué d'une toile (8) et d'une couche de resine (9) dans laquelle sont menagées des ouvertures (4), on applique sur cet écran (3) la composition visqueuse (5) d'inhibiteur de combustion et on râcle cette composition sur cet écran au moyen d'un râcloir (6), après quoi on retire l'écran (3) pour permettre la polymérisation de la composition (5) d'inhibiteur de combustion déposée (7) sur la plaque de poudre (1). Application aux chargements pyrotechniques en plaques pour armes à tube de propulsion.
Description
- La présente invention concerne un procédé de fabrication de plaques de poudre, partiellement revêtues d'inhibiteur de combustion.
- On connait des blocs de propergol dont la surface extérieure est revêtue partiellement par un matériau inhibiteur de combustion. Ainsi, le brevet français n°2 276 555 déposé le 27 juin 1974 au nom de la Demanderesse, décrit par exemple des blocs de propergol dont la surface extérieure comporte des protubérances linéaires dont les sommets sont revêtus par une couche d'inhibiteur de combustion. Ces protubérances définissent entre elles des entailles qui diminuent l'épaisseur de combustion de ces blocs.
- L'inhibiteur de combustion appliqué sur les sommets de ces protubérances a principalement pour but de diminuer la surface de combustion initiale du bloc de propergol, de sorte qu'on limite la surpression engendrée au début de la combustion, but qui est également atteint par la mise en oeuvre des techniques décrites dans le brevet français n° 2 299 519 déposé le 31 janvier 1975 au nom de la demanderesse.
- Cet inhibiteur de combustion peut être appliqué par enduction d'une composition de résine inhibitrice de combustion ou encore par trempage dans une telle résine.
- On connait également des chargements propulsifs constitués par des plaques de poudre d'épaisseur faible relativement aux autres dimensions, destinées notamment à la propulsion des roquettes, et la Demanderesse a découvert que de telles plaques de poudre pouvaient être utilisées au chargement de munitions pour armes à tubes telles que canon à culasse, obusier, canon sans recul et lance-roquette, à la condition que ces plaques de poudre soient revêtues partiellement d'un inhibiteur de combustion.
- Pour qu'un tel revêtement partiel d'inhibiteur de combustion soit efficace, il est nécessaire que ce dernier soit morcelé en un grand nombre d'éléments d'inhibiteurs de combustion de dimensions relativement faibles, de l'ordre de grandeur de l'épaisseur de ces plaques. Il en résulte que l'application de tels éléments d'inhibiteurs de combustion est très difficile, voir impossible, à réaliser par les moyens d'enduction ou de trempage classiques.
- Le but de la présente invention est de fournir un procédé permettant de réaliser, d'une manière très aisée et très rapide, l'inhibage partiel de plaques de poudre présentant notamment une épaisseur faible relativement à leurs autres dimensions, de telles plaques étant destinées en particulier au chargement pyrotechnique d'armes à tube de propulsion.
- Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé en ce que :
- - on prépare une composition visqueuse de matériau inhibiteur de com-. bustion ;
- - on applique, sur l'une des faces de la plaque de poudre, un écran sérigraphique comportant une série d'ouvertures régulièrement réparties sur cet écran ;
- - on applique sur cet écran la composition visqueuse d'inhibiteur de combustion, et on racle cette composition sur cet écran, après quoi,
- - on retire l'écran pour permettre la polymérisation de la composition d'inhibiteur de combustion déposée sur la plaque de poudre.
- Les écrans sérigraphiques utilisés dans le domaine de l'imprimerie sont préparés, généralement, à partir d'une toile à mailles fines recouverte par un masque constitué par une résine photosensible. Les ouvertures de ce masque sont obtenues par photogravure. Cette technique permet de réaliser des ouvertures de très faibles dimensions dont les bords sont remarquablement nets.
- Il est par conséquent possible, grâce au procédé conforme à l'invention, de revêtir partiellement des plaques de poudre par un grand nombre d'éléments en matériau inhibiteur de combustion répartis régulièrement sur la surface de telles plaques.
- Par ailleurs, un très grand nombre d'opérations de revêtement peuvent être réalisées à partir de l'écran précité, de sorte que le procédé conforme à l'invention est particulièrement adapté à la fabrication en grande série.
- Selon une version préférée de l'invention, la composition d'inhibiteur de combustion présente une viscosité supérieure à 5 000 poises, et de préférence, comprise entre 10 000 et 20 000 poises.
- Dans de telles conditions de viscosité, la composition d'inhibiteur se dépose sur la plaque de poudre pratiquement sans s'y étaler, en formant ainsi des éléments d'inhibiteur de combustion dont les contours sont parfaitement nets. De ce fait, lors de la fabrication en grande série de telles plaques, on obtient pour chacune d'entre elles une parfaite définition de la surface de combustion, et par suite, une excellente régularité de la surface de la combustion de ces plaques.
- De préférence également, la composition d'inhibiteur de combustion est réalisée à partir d'un liant organique polymérisable à l'humidité. Un tel liant est choisi avantageusement parmi les résines polyuréthanes à chaînes polybutadiènes ou polyéthers et les résines silicones.
- Ces liants sont compatibles avec les compositions pyrotechniques utilisées pour les plaques et, d'autre part, présentent d'excellentes propriétés en tant qu'inhibiteur de combustion.
- D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront encore dans la description.
- Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :
- - La figure 1 est une vue en coupe d'une plaque de poudre au dessus de laquelle est disposé un écran sérigraphique,
- - La figure 2 est une vue en plan de l'écran sérigraphique,
- - La figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant l'application de la composition d'inhibiteur de combustion,
- - La figure 4 est une vue en coupe d'une plaque de poudre, partiellement revêtue par un inhibiteur de combustion,
- - La figure 5 est une vue de dessus de la plaque de poudre représentée sur la figure 4.
- En référence à la figure 1, la plaque de poudre 1, constituant la charge élémentaire d'un chargement pyrotechnique par exemple pour projectiles d'armes à tube, présente une épaisseur faible relativement à ses autres dimensions.
- Pour revêtir cette plaque 1, partiellement par un matériau inhibiteur de combustion, on procède comme suit :
- - on prépare, tout d'abord, une composition visqueuse de matériau inhibiteur de combustion,
- - on positionne au voisinage de la face 2 de la plaque de poudre 1, un écran sérigraphique 3 comportant une série d'ouvertures 4 régulièrement réparties sur cet écran (voir figures 1 et 2),
- - on applique ensuite, sur cet écran 3, la composition visqueuse 5 d'inhibiteur de combustion et on racle cette composition sur l'écran 3 au moyen d'une raclette 6 (voir figure 3).
- On obtient ainsi une plaque de poudre 1 recouverte par des éléments 7 de matériau inhibiteur de combustion (voir figures 4 et 5). Dans cet exemple, les éléments 7 de matériau inhibiteur de combustion sont consitutués par des rectahgles identiques disposés en files parallèles.
- L'écran sérigraphique 3 est lui-même préparé de la façon suivante : On dispose, sur une toile 8 à mailles fines réalisée par exemple en polyester, polyamide ou en acier inoxydable, une couche de résine photosensible 9 de type connu en soi. On réalise ensuite dans cette couche de résine photosensible 9 des ouvertures 4 par un procédé de photogravure. Cette photogravure est exécutée en appliquant sur la couche de résine photosensible 9 un cache comportant des ouvertures identiques aux ouvertures 4 à réaliser et en exposant l'ensemble à la lumière. Les parties ainsi exposées sont ensuite éliminées par un procédé chimique connu en soi.
- Avant d'appliquer la composition 5 de matériau inhibiteur de combustion sur l'écran sérigraphique 3, ce dernier est tendu à quelques dizièmes de millimètres au dessus de la surface 2 de la plaque de poudre 1, comme indiqué sur la figure 1.
- La composition du matériau inhibiteur de combustion 5 utilisée doit être suffisamment fluide pour pouvoir traverser facilement les mailles de la toile 8. Cette composition doit aussi être suffisamment visqueuse pour qu'elle ne s'étale pas sur la surface 2 de la plaque 1 après avoir traversé les ouvertures 4 et la toile 8 de l'écran sérigraphique 3. L'expérience a montré, à cet effet, que la composition d'inhibiteur de combustion 5 devait posséder une viscosité supérieure à 5000 poises, les meilleurs résultats étant obtenus lorsque cette viscosité est comprise entre 10 000 et 20 000 poises environ.
- La composition du matériau inhibiteur de combustion 5 comprend, généralement, une résine constituée par un liant de base additionné d'un agent de durcissement. Cette composition comprend, d'autre part, des charges inorganiques pour assurer la tenue thermique de l'inhibiteur et pour ajuster la viscosité de la composition aux valeurs indiquées ci-dessus.
- Cette composition se distingue essentiellement des encres utilisées habituellement en sérigraphie par le fait qu'elle ne renferme pas de solvant permettant d'ajuster et de maintenir la viscosité de l'encre avant et pendant l'opération de raclage, certains solvants étant susceptibles d'attaquer la surface de la plaque de poudre 1. Toutefois, il a été constaté que certaines encres sérigraphiques avec solvant peuvent convenir, par exemple les encres à base de polyester, à la conditions d'ajouter à ces encres au moins l'un- des stabilisants du propergol, par exemple 5% d'éthyl-centralite pour les propergols à double base.
- De préférence, le liant de base de la composition d'inhibiteur de combustion 5 est polymérisable à l'humidité.
- De cette façon, si le mélange des constituants de la composition 5 est réalisé en milieu anhydre, la polymérisation se trouve bloquée pendant toute l'opération d'application de la composition sur les plaques 1 et ce, jusqu'à ce que les plaques de poudre 1 recouvertes par les éléments 7 d'inhibiteur de combustion soient placées dans une atmosphère humide. La composition d'inhibiteur de combustion 5 préparée avant son application sur les plaques 1 peut ainsi être utilisée pendant toute la durée du cycle de fabrication en série d'une grande quantité de plaques de poudre 1 partiellement inhibées.
- Parmi les résines polymérisables à l'humidité, on trouve notamment les résines constituées de molécules dont les chaines se terminent par des groupements isocyanates. Parmi celles-ci, les résines polyuréthanes à chaines polybutadiènes ou polyéthers sont préférées. On peut cependant également utiliser des résines silicones.
- On donne ci-après deux exemples de compositions d'inhibiteur de combustion 5 pouvant être utilisées :
- Exemple 1 : inhibiteur à base de polyuréthane :
- - polybutadiène hydroxytéléchélique : 100 parties en poids
- - dialcool à chaîne courte : 10 parties en poids
- - diisocyanate : 20 parties en poids (le rapport fonctionnel NCO étant voisin de 2) OH
- - agents de réticulation, anti-oxydant et catalyseur
- - charges minérales contenat par exemple 50 parties d'oxyde de fer et de la silice ultrafine.
- Exemple 2 : inhibiteur à base de silicone nécessitant un primaire d'adhésion :
- - résine silicone de base (diméthyl polysiloxane) : 100 parties en poids
- - catalyseur : dibutyle dilaurate d'étain : 0,5 à 10 parties en poids
- - charges : borax à taux d'humidité constant : 0 à 4 parties en poids, silice : 3 à 6% en poids.
- Pour faciliter l'accrochage de la composition d'inhibiteur de combustion 4 sur la face 2 de la plaque de poudre 1, cette surface est, de préférence, dégraissée au préalable, par exemple au moyen de dichlo- réthylène.
- La raclette 6, utilisée pour permettre à la composition d'inhibiteur de combustion 5 de passer par les ouvertures 4 de l'écran sérigraphique 3, puis par les mailles de la toile 3, ne doit pas adhérer à la composition 5. A cet effet, il est avantageux d'-utiliser une reclette 6 en néoprène,
- On voit, sur la figure 3, que le passage de la raclette 6 permet d'appliquer la toile 8 sur la surface 2 de la plaque 1. Ce contact a pour effet d'imprimer sur la surface 2 de la plaque 1 les éléments 7 d'inhibiteur de combustion, comme indiqué sur les figures 4 et 5.
- Le contour des éléments 7 d'inhibiteur de combustion ainsi déposés sur la plaque 1 est particulièrement net, à condition que l'épaisseur de l'écran sérigraphique 3 soit inférieure à 0,2 millimètre environ.
- La nature de la poudre constituant la plaque 1 n'est pas critique. Il est préférable cependant que cette dernière soit une poudre homogène, comme par exemple un propergol double-base, constitué par un mélange de nitrocellulose, de nitroglycérine et d'additifs, ce propergol pouvant être recouvert par une fine couche de primaire facilitant l'adhésion ultérieure de l'inhibiteur ou pouvant âtre imprégnée superficiellement par un modérateur de combustion.
- De la description précitée du procédé conforme à l'invention, il ressort que ce procédé est particulièrement bien adapté à la production en grande série de chargements pyrotechniques en plaques partiellement revêtues d'inhibiteur de combustion.
- Le nombre, la forme et les dimensions des éléments 7 d'inhibiteur de combustion appliqués sur les plaques 1 n'est pas critique. Ces paramètres dépendent, en effet, de l'application prévue pour le chargement, et notamment de la modification désirée pour la surface de combustion initiale de ces plaques.
- L'application préférée de l'invention est l'inhibage partiel des plaques de propergol pour les chargements propulsifs d'armes à tube, telles que canons et lance-roquettes.
- Dans une telle application, les plaques de propergol 1 présentent une épaisseur généralement inférieure à 2,5 millimètres, et la plus grande dimension des éléments d'inhibiteur de combustion 7 est du même ordre de grandeur que l'épaisseur précitée. Par ailleurs, dans une telle application, on dispose sur les plaques de propergol 1 un grand nombre de ces éléments inhibiteurs de combustion 7, répartis de façon régulière, de manière à recouvrir plus de 50% de la surface 2 de ces plaques 1. On réduit ainsi notablement la surface de combustion initiale de ces plaques 1.
- De cette façon, on diminue d'une façon appréciable la pression maximum des gaz de combustion au début du tir, ce qui permet d'alléger considérablement la construction des tubes de canon, lance-roquette et analogue.
- Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples que l'on vient de décrire, et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention, l'écran sérigraphique pouvant être constitué par une feuille multiperforée de nickel ou d'acier inoxydable.
- Ainsi, le procédé conforme à l'invention est applicable à l'inhibage partiel de plaques de poudre destinées à des chargements pyrotechniques autres que ceux des armes à tube.
Claims (12)
1. Procédé de fabrication de chargements pyrotechniques à partir de plaques de poudre d'épaisseur sensiblement constante, caractérisé en ce que :
- l'on prépare une composition visqueuse de matériau inhibiteur de combustion,
- l'on positionne sur l'une des faces de la plaque de poudre un écran sérigraphique comportant une série d'ouvertures régulièrement réparties sur cet écran,
- l'on applique sur cet écran la composition visqueuse d'inhibiteur de combustion et on ràcle cette composition sur cet écran, après quoi,
- l'on retire l'écran pour permettre la polymérisation de la composition d'inhibiteur de combustion déposée sur la plaque de poudre.
2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque de poudre utilisée est constituée par une poudre homogène et de préférence par un propergol double base.
3. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la plaque de poudre utilisée présente une épaisseur inférieure à 2,5 millimètres environ.
4. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la composition d'inhibiteur de combustion présente une viscosité supérieure à 5 000 poises et de préférence comprise entre 10 000 et 20 000 poises.
5. Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que la composition d'inhibiteur de combustion est réalisée à partir d'une résine organique polymérisable à l'humidité.
6. Procédé conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que la résine est constitué de molécules dont les chaînes se terminent par des groupements isocyanates.
7. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la résine est choisie parmi les résines polyuréthanes à chaines polybutadiènes ou polyéthers et les résines silicones.
8. Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que la composition d'inhibiteur de combustion est constituée par une encre sérigraphique à base de polyester à laquelle est ajouté au moins l'un des stabilisants du propergol.
9. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'écran sérigraphique présente une épaisseur inférieure à 0,2 millimètre environ.
10. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'écran sérigraphique comporte un grand nombre d'ouvertures de forme géométrique disposées parallèlement les unes aux autres.
11. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 5 à 7, caractérisé en ce que l'application de la composition visqueuse d'inhibiteur de combustion et le raclage de cette composition sont effectués dans une atmosphère sèche.
12. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 5 à 7, caractérisé en ce qu'après le retrait de l'écran sérigraphique, la plaque de poudre partiellement revêtue d'inhibiteur de combustion est placée dans une atmosphère humide.
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| EP0008265A1 true EP0008265A1 (fr) | 1980-02-20 |
| EP0008265B1 EP0008265B1 (fr) | 1981-09-23 |
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