EP0052552B1 - Procédé de fabrication de poudres propulsives fines par granulation et poudres ainsi obtenues - Google Patents

Procédé de fabrication de poudres propulsives fines par granulation et poudres ainsi obtenues Download PDF

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EP0052552B1
EP0052552B1 EP81401750A EP81401750A EP0052552B1 EP 0052552 B1 EP0052552 B1 EP 0052552B1 EP 81401750 A EP81401750 A EP 81401750A EP 81401750 A EP81401750 A EP 81401750A EP 0052552 B1 EP0052552 B1 EP 0052552B1
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EP
European Patent Office
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solvent
process according
powders
nitrocellulose
powder
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EP81401750A
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German (de)
English (en)
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EP0052552A1 (fr
Inventor
Yves Bertrand
Rémy Favrot
Pierre Gaudilliere
Jean-Charles Perennou
Bernard Wiedemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Societe Nationale des Poudres et Explosifs
Original Assignee
Societe Nationale des Poudres et Explosifs
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Publication date
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Publication of EP0052552A1 publication Critical patent/EP0052552A1/fr
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0033—Shaping the mixture
    • C06B21/0066—Shaping the mixture by granulation, e.g. flaking
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S149/00—Explosive and thermic compositions or charges
    • Y10S149/118—Gel contains resin

Definitions

  • the present invention relates to the field of propellant powders in grains. More precisely, the present invention relates on the one hand to a new process for the production of fine granular powders by granulation of the basic energetic materials in a granulating tray, and on the other hand as new industrial products the fine propellant powders obtained thanks to this new process.
  • nitrocellulose-based powders produced according to the so-called solvent process.
  • nitrocellulose possibly mixed with other energy bases, is kneaded with solvents until it forms a homogeneous paste which is then spun with the press and cut into grains which are then wrung out, soaked, dried, smoothed and graphics if applicable.
  • This process is well described in the work of MM. Louis VENNIN, E. BURLOT and H. LECORCHE, "Les Poudres et Explosifs", published in 1932 at the Librairie Polytechnique Ch. BERANGER, pages 578 et seq.
  • porous powders are brighter than non-porous powders and that for many applications porous powders are sought despite the additional disadvantage of their manufacture.
  • the liveliness of a powder characterizes both its speed of combustion and the quantity of gas emitted in a given time of combustion.
  • This method has the advantage of allowing large production rates, but has the major drawback of consuming a lot of energy because it requires heating large amounts of water, moreover it has drawbacks in terms of pollution due to the large quantities of gum-containing water that is left as a by-product.
  • the object of the present invention is precisely to provide a simple and inexpensive method for manufacturing fine propellant powders in grains for small arms and which have good vicacity.
  • the method according to the invention consists in carrying out in a rotating apparatus the granulation of wet base materials (with a humidity level close to 20%), sprinkled with solvent, in carrying out a first partial drying of the granules thus obtained and in finishing the finishing of said granules in a rounder possibly in the presence of solvent.
  • the method according to the invention can be carried out batchwise or continuously depending on the needs and capacities of the available equipment.
  • the invention also relates, as a new industrial product, to propellant powders grains obtained using the process according to the invention.
  • the process according to the invention consists first of all in carrying out in a rotating apparatus the granulation of the finely ground base materials sprinkled with a solvent.
  • the finely ground base materials are thus agglomerated using the solvent in the form of granules of essentially spherical shape.
  • the rotating device is advantageously a "granulating tray” also sometimes called “granulating plate” widely used in the fertilizer or cement industry, but any equivalent device can also be used.
  • the granulator tray is regularly supplied with base material and the solvent is sprayed very finely onto the granules being formed.
  • the basic recovery materials are ground very finely, the average diameter of the ground particles being preferably less than 300 microns for weapons of common calibers.
  • the grinding takes place under water as well as the mixing of the ground materials and the unmilled materials.
  • the mixture of base materials is then drained to a humidity level of around 20% before passing over the granulating plate.
  • the agglomeration of the basic materials on the granulator tray is done using a solvent. All the solvents of one of the solid bases can be used, but preference is given, for reasons of convenience of recovery, to the solvents which are insoluble or poorly soluble in water. This is how we will use as solvents when we are in the presence of nitrocellulose, ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, esters such as ethyl acetate, acetate d isopropyl, isobutyl acetate, nitroparaffins such as nitromethane.
  • ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone
  • esters such as ethyl acetate, acetate d isopropyl, isobutyl acetate
  • nitroparaffins such as nitromethane.
  • a diluent is added to the solvent which must be non-solvent for nitrocellulose, but soluble in the solvent used.
  • diluent of light hydrocarbons such as white spirit or petrol A which is a petrol containing less than 1% of aromatic compounds and at least 80% of linear aliphatic hydrocarbons and the distillation temperature of which is between 40 and 100 ° C.
  • white spirit or petrol A which is a petrol containing less than 1% of aromatic compounds and at least 80% of linear aliphatic hydrocarbons and the distillation temperature of which is between 40 and 100 ° C.
  • the granules On leaving the granulator tray, the granules then undergo a first partial drying intended to remove part of the water and of the solvents and are then terminated in a rounder in the possible presence of solvent.
  • the first drying can be carried out either in a conventional dryer, or in equivalent installations such as for example a fluidized bed.
  • the granules are then finished in a rounder, this latter operation being absolutely necessary for obtaining a propellant powder in grains having acceptable properties.
  • Rounder means any rotating device, fitted or not brewing tools, in which the outer surface of the granules is worked. It is advantageous to use as a rounder a granulator plate similar to that used for the actual granulation, but it is also possible to use any other commercial device fulfilling the desired function. In the case of a discontinuous process, it is advantageously possible to use as a rounder the granulator plate used for the granulation of the basic materials.
  • the rounding treatment is advantageously carried out in the presence of solvent and possibly of diluent.
  • Advantage can be taken of the passage through the rounder to add the constituents which can be fixed to the surface of the grains such as for example combustion moderators or anti-static agents such as graphite.
  • the total watering rate in solvent, excluding diluent, between the granulator plate and the rounder is generally between 60 and 140% by weight relative to the weight of dry base material to be treated and is preferably between 80 and 120 %.
  • the solvent / diluent weight ratio is preferably between 90/10 and 70/30.
  • the granules leaving the rounder are wrung and dried.
  • Spinning consists essentially of removing the solvent and optionally the diluent and is preferably carried out at room temperature while drying essentially consists of removing the water contained in the granules and is preferably carried out with hot air.
  • the granules are then sieved, the granules having the desired particle size are stored while the others are recycled after possibly undergoing grinding under water.
  • a first sieving can advantageously take place after the first drying and before the treatment in the rounder.
  • FIG. 1 schematically represents an installation necessary for the continuous implementation of the method according to the invention.
  • a storage tank 21 contains the basic materials which must be ground in the crusher 23. After grinding, these materials are mixed in the hopper 24 with the materials which do not require prior grinding from the storage tank 22.
  • the mixture basic material is transported by means of a conveyor belt 25 onto a heavy belt 26 and from there into a crumbler 27 before falling into a granulator plate 11 sprayed with a solvent coming from the tank 35.
  • the granules formed are recovered on a conveyor belt 12 and pass over a sieve 13 before undergoing a first drying in a fluidized bed 14, they are then conveyed by a conveyor belt 15 in a rounder 16, at their exit from the rounder 16 the granules are transported by a conveyor belt 17 in a storage hopper 18 before undergoing the last treatments.
  • FIG. 2 is a diagram representing a possibility of complete implementation of the continuous process according to the invention.
  • the basic materials are stored in storage tanks 21 and 22.
  • the basic materials stored in the tank 21 are ground under water in the grinder 23 before being mixed in the mixer 24 with the materials coming from the tank 22.
  • the mixture of basic materials then undergoes partial elimination of the water in the dryer 26 so as to have a suitable humidity and then passes through the emitter 27 before being introduced into the granulator tray 11.
  • the tray 11 is sprayed with a liquid coming from a mixing tank 35 supplied from four tanks 31, 32, 33 and 34 respectively containing the plasticizer in solution, the solvent, the diluent and the stabilizer in solution.
  • a liquid coming from a mixing tank 35 supplied from four tanks 31, 32, 33 and 34 respectively containing the plasticizer in solution, the solvent, the diluent and the stabilizer in solution.
  • the granules are sieved on the sieve 13 and undergo a first drying in the fluidized bed 14 before being reprocessed in the rounder 16.
  • the rounder 16 is supplied with liquid from a tank mixture 36 containing solvent and diluent from tanks 32 and 33 as well as the combustion moderator from tank 37.
  • Graphite from a tank 38 is also added continuously to the rounder.
  • the granules are drained and then dried in the enclosure 41 before being screened on the screen 42.
  • the solvents are recovered and recycled to the mixing tank 35.
  • the granules having a correct particle size are stored in a hopper 43 while the finest granules are recycled into the mixer 24 and the largest granules are sent to the mill 23.
  • the invention also relates, as a new industrial product, to the fine propellant powders obtained by the process according to the invention. It is indeed one of the surprising aspects of the invention to allow the production of propellant powder grains of good liveliness without the use of soluble salt.
  • the grains of powders are obtained at the exit of the rounder and it is also surprising to note that the first passage on the granulator plate does not allow obtaining a propellant powder correctly adjusted but that it is only after a first drying and a treatment in the rounder that a product is obtained having the characteristics of a propellant powder usable in small and medium caliber commercial weapons and mainly in hunting rifles.
  • the powders according to the invention can be described as heterogeneous in the sense that when viewed in section under a microscope, a homogeneous mass is not observed but a slightly porous heterogeneous mass is observed in which the elements belonging to each of the materials are recognized individually. basic.
  • the base material has a humidity of 20%, and the solvent used is ethyl acetate with a watering rate of 98%.
  • These basic materials are granulated in a granulating tray having a diameter of 600 mm and a plate height of 200 mm.
  • the plane of rotation of the plate is inclined by 62 ° relative to the plane of the horizontal and the speed of rotation of the plate is 24 revolutions / minute.
  • the feed rate of the granulator tray is 6 kg / hour of dry counted base material.
  • the granules obtained are dried for 3 hours at room temperature and are then reprocessed in a second granulator tray similar to the first and under the same conditions of flow rate and speed of rotation.
  • the humidity is 20% and the solvent used is butyl acetate.
  • This cake is granulated in a granulating tray having a diameter of 1200 mm and a height of plate of 250 mm.
  • the plane of rotation of the plate is inclined by 57 ° relative to the plane of the horizontal and the speed of rotation is 20 revolutions per minute.
  • the feed rate is 12 kg / hour of dry counted base material with a watering rate of 72%.
  • the granules are dried for 3 hours at room temperature and are then reprocessed in a second granulator tray under similar conditions.
  • This example shows the influence of too high a moisture content in the base materials on the performance of the powder.
  • the moisture content of the wafer is 40%, the solvent used in the me t hyl ethyl ketone with a spray rate of 140%.
  • a powder is thus obtained having a potential of 1045 cal / g (4372 T / g) but whose grain vivacity for the particle size cutting between 800 and 1600 micrometers is too high for normal use in a hunting weapon.
  • This powder could be suitable for very specific applications, for example for very low lead charges.

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Description

  • La présente invention se rapporte au domaine des poudres propulsives en grains. Plus précisément la présente invention concerne d'une part un nouveau procédé de fabrication de poudres fines en grains par granulation des matières énergétiques de base dans un plateau granulateur, et d'autre part à titre de produits industriels nouveaux les poudres propulsives fines obtenues grâce à ce nouveau procédé.
  • On a cherché, autrefois, à fabriquer des poudres propulsives fines pour armes de petit calibre par granulation dans un appreil tournant de nitrocellulose en présence de quantités importantes d'eau. On obtient ainsi des grains de nitrocellulose qui sont récupérés et retraités à l'occasion d'une seconde granulation avec un solvant de la nitrocellulose. Le procédé de fabrication de ces poudres qui sont communément appelées »Bulk powders« est par exemple décrit dans l'ouvrage »The Chemistry of Powder and Explosives«, de Tenney L. Davis, Ph. D., édité à New-York en 1943 par John Wiley and Sons, Inc. Ce procédé de fabrication présente cependant l'inconvénient majeur de conduire à des poudres qui ne sont que partiellement gélatinisées et donc d'un emploi dangereux, en raison de la présence dans le grain de poudre de nitrocellulose non gélatinisée à l'étatfibreux.
  • Aussi les poudres partiellement gélatinisées ont elles été progressivement abandonnées au profit des poudres complètement gélatinisées.
  • C'est ainsi que les poudres propulsives fines pour armes de petit calibre sont, en règle générale, à notre époque, des poudres à base de nitrocellulose fabriquées selon le procédé dit avec solvant. Selon ce procédé la nitrocellulose, éventuellement en mélange avec d'autres bases énergétiques, est malaxée avec des solvants jusqu'à former une pâte homogène qui est ensuite filée à la presse et découpée en grains qui sont ensuite essorés, trempés, séchés, lissés et graphités le cas échéant. Ce procédé est bien décrit dans l'ouvrage de MM. Louis VENNIN, E. BURLOT et H. LECORCHE, »Les Poudres et Explosifs«, publié en 1932 à la Librairie Polytechnique Ch. BERANGER, pages 578 et suivantes. Ce procédé conduit à de très bonnes poudres mais est d'une mise en oeuvre lourde et onéreuse car il fait appel à une presse à filer et à des découpeuses et nécessite des investissements lourds pour des raisons de sécurité. Par ailleurs le passage de la pâte dans une presse à filer constitue un »goulot d'étranglement« dans le procédé qui limite les possibilités au niveau des débits.
  • Si l'on veut fabriquer une poudre poreuse par ce procédé il convient d'introduire dans la pâte au malaxage de grandes quantités de sel soluble, comme par exemple du nitrate de potassium, qui sera éliminé au moment du trempage, ce qui a pour inconvénient de donner comme sous-produit de grandes quantités d'eau salée qui sont une source de pollution. Or il se trouve que les poudres poreuses sont plus vives que les poudres non poreuses et que pour beaucoup d'applications on recherche des poudres poreuses malgré l'inconvénient supplémentaire que présente leur fabrication. La vivacité d'une poudre caractérise à la fois sa vitesse de combustion et la quantité de gaz émis dans un temps donné de combustion.
  • L'homme de métier est donc à la recherche d'un procédé de fabrication de poudres propulsives qui soit relativement simple, qui ne présente pas, si possible, de limitations trop importantes au niveau des débits et qui permette d'obtenir des poudres de vivacité correcte sans présenter les inconvénients inhérents aux procédés antérieurs de fabrication des poudres poreuses.
  • Diverses recherches ont déjà été faites pour tenter de s'affranchir de la presse et de la découpeuse. Ces recherches ont essentiellement abouti au procédé de fabrication des poudres dites »sphériques«. Selon ce procédé on fabrique un collodion de nitrocellulose qui est dispersé dans l'eau, on chauffe la dispersion aqueuse de manière à provoquer l'évaporation du solvant et on récupère des grains de nitrocellulose gélatinisée. Ce procédé est par exemple décrit dans les brevets français 1 268 986, 1 213 125, 1 195 187, 1 177 887, 1 168 167, ou encore dans les brevets américains 3 200 092, 3 235 420, 3 251 823, 3 563 977.
  • Ce procédé présente l'avantage de permettre de grands débits de fabrication, mais présente l'inconvénient majeur de consommer beaucoup d'énergie du fait qu'il nécessite de chauffer de grandes quantités d'eau, par ailleurs il présente des inconvénients sur le plan de la pollution en raison des grandes quantités d'eau contenant des gommes qui sont laissées comme sous-produit.
  • Le problème d'un procédé de fabrication de poudres propulsives vives fines qui soit simple, peu onéreux, qui ne présente pas ces inconvénients de pollution et qui permette de grands débits reste donc posé et n'a pas été jusqu'à présent résolu de façon entièrement satisfaisante.
  • La présente invention a précisément pour objet de fournir un procédé simple et peu onéreux de fabrication de poudres propulsives fines en grains pour armes de petit calibre et qui présentent une bonne vicacité.
  • Le procédé selon l'invention consiste à effectuer dans un appareil tournant la granulation des matières de base humides (avec un taux d'humidité voisin de 20%), arrosées de solvant, à effecteur un premier séchage partiel des granulés ainsi obtenus et à terminer la finition desdits granulés dans un arrondisseur en présence éventuellement de solvant. Le procédé selon l'invention peut être effectué en discontinu ou en continu selon les besoins et les capacités des appareillages disponibles.
  • L'invention concerne également, à titre de produit industriel nouveau, les poudres propulsives en grains obtenues à l'aide du procédé selon l'invention.
  • La description qui suit illustre de manière détaillée la mise en oeuvre de l'invention en se référant aux figures 1 et 2.
    • La figure 1 représente de façon schématique l'installation nécessaire à la mise en oeuvre en continu du procédé selon l'invention.
    • La figure 2 est un diagramme indiquant l'ensemble des opérations nécessaires dans un exemple de fabrication en continu selon l'invention.
  • Comme il a été dit plus haut le procédé selon l'invention consiste d'abord à effectuer dans un appareil tournant la granulation des matières de base finement broyées et arrosées par un solvant. Les matières de base finement broyées sont ainsi agglomérées à l'aide du solvant sous forme de granulés de forme essentiellement sphérique. L'appareil tournant est avantageusement un »plateau granulateur« encore appelé parfois »assiette à granuler« très utilisé dans l'industrie des engrais ou des ciments, mais on peut également utiliser tout appareil équivalent. Le plateau granulateur est alimenté de manière régulière en matière de base et le solvant est pulvérisé très finement sur les granulés en cours de constitution.
  • Le plateau se vide par débordement des granulés les plus gros qui s'y sont formés. Le diamètre des granulés sortant du plateau dépend des matières premières de départ et de leur broyage et peut être réglé comme suit:
    • - par le temps de séjour des granulés dans le plateau, temps qui est fonction à la fois de la vitesse de rotation du plateau et de son inclinaison: plus le plan de rotation du plateau est proche de la verticale et plus les granulés sont petits, on préférera en général une inclinaison selon laquelle le plan de rotation du plateau fait un angle voisin de 60° avec le plan horizontal,
    • - par le taux de solvant: plus il y a de solvant, plus gros sont les granulés.
  • Les matières de base agglomérées par le procédé selon l'invention sont constituées par les différentes bases énergétiques solides utilisables dans la fabrication de poudres propulsives en grains. On peut ainsi utiliser seules ou en mélange les bases suivantes:
    • - de la nitrocellulose provenant soit directement de la nitration de la cellulose, soit obtenue à partir de poudres régénérées,
    • - des poudres de récupération, qu'il s'agisse de poudres à simple base ou de poudre multibases,
    • - des déchets de fabrication des poudres à double base fabriquées selon le procédé dit »sans dissolvant« et encore appelées »poudres SD« et notamment les copeaux d'usinage des blocs de poudre SD,
    • - de la »galette« c'est à dire le mélange nitrocellulose-nitroglycérine utilisé pour la préparation des poudres SD.
  • Les matières de base de récupération sont, avant mise en oeuvre, broyées très finement, le diamètre moyen des particules broyées étant préférentiellement inférieur à 300 microns pour les armes de calibres courants. Pour des raisons de sécurité le broyage se fait sous eau ainsi que le mélange des matières broyées et des matières non broyées. Le mélange de matières de base est ensuite essoré jusqu'à un degré d'humidité voisin de 20% avant de passer sur le plateau granulateur.
  • L'agglomération des matières de base sur le plateau granulateur se fait à l'aide d'un solvant. Tous les solvants de l'une des bases solides peuvent être utilisés, mais on préférera, pour des raisons de commodité de récupération, les solvants insolubles ou peu solubles dans l'eau. C'est ainsi que l'on utilisera comme solvants lorsque l'on se trouve en présence de nitrocellulose, des cétones comme la méthyl éthyl cétone, la méthyl isobutyl cétone, les esters tels que l'acétate d'éthyle, l'acétate d'isopropyle, l'acétate d'isobutyle, des nitroparaffines comme le nitrométhane.
  • Le solvant doit être pulvérisé finement au dessus des granulés. On peut y ajouter en solution un stabilisant si celui-ci n'a pas été ajouté initialement aux matières de base et éventuellement un produit plastifiant. Selon une réalisation préférée de l'invention on ajoute au solvant un diluant qui doit être non solvant de la nitrocellulose, mais soluble dans le solvant utilisé. On peut citer à titre d'exemple comme diluant des hydrocarbures légers comme le white spirit ou l'essence A qui est une essence contenant moins de 1% de composés aromatiques et au moins 80% d'hydrocarbures aliphatiques linéaires et dont la température de distillation se situe entre 40 et 100° C. L'intérêt du diluant est de permettre un règlage plus facile des propriétés balistiques des granulés en évitant une gélatinisation trop poussée.
  • A leur sortie du plateau granulateur, les granulés subissent ensuite un premier séchage partiel destiné à éliminer une partie de l'eau et des solvants et sont ensuite terminés dans un arrondisseur en présence éventuellement de solvant.
  • Le premier séchage peut être effectué soit dans un séchoir classique, soit dans des installations équivalentes comme par exemple un lit fluidisé. Les granulés sont alors terminés dans un arrondisseur, cette dernière opération étant absolument nécessaire à l'obtention d'une poudre propulsive en grains possédant des propriétés acceptables. On entend par arrondisseur tout appareil tournant, muni ou non d'outils de brassage, dans lequel la surface extérieure des granulés est travaillée. On peut avantageusement utiliser comme arrondisseur un plateau granulateur analogue à celui utilisé pour la granulation proprement dite, mais on peut également utiliser tout autre appareil du commerce remplissant la fonction désirée. Dans le cas d'un procédé discontinu on pourra avantageusement utiliser comme arrondisseur le plateau granulateur ayant servi à la granulation des matières de base.
  • Le traitement en arrondisseur se fait avantageusement en présence de solvant et éventuellement de diluant. On peut avantageusement profiter du passage dans l'arrondisseur pour ajouter les constituants qui peuvent être fixés en surface des grains tels que par exemple les modérateurs de combustion ou les agents anti-statiques comme le graphite.
  • Le taux d'arrosage total en solvant, diluant exclus, entre le plateau granulateur et l'arrondisseur est en général compris entre 60 et 140% en poids par rapport au poids de matière de base sèche à traiter et se situe préférentiellement entre 80 et 120%. Dans le cas où un diluant est utilisé, le rapport pondéral solvant/diluant est préférentiellement compris entre 90/10 et 70/30.
  • Les granulés sortant de l'arrondisseur sont essorés et séchés. L'essorage consiste essentiellement à éliminer le solvant et éventuellement le diluant et se fait de préférence à température ambiante tandis que le séchage consiste essentiellement à éliminer l'eau contenue dans les granulés et se fait de préférence à l'air chaud. Les granulés sont alors tamisés, les granulés ayant la granulométrie souhaitée sont stockés tandis que les autres sont recyclés après avoir subi éventuellement un broyage sous eau. Un premier tamisage peut avantageusement se situer après le premier séchage et avant le traitement dans l'arrondisseur.
  • La figure 1 représente de façon schématique une installation nécessaire à la mise en oeuvre en continu du procédé selon l'invention.
  • Une cuve de stockage 21 contient les matières de base qui doivent être broyées dans le broyeur 23. Après broyage ces matières sont mélangées dans la trémie 24 avec les matières qui ne nécessitent pas un broyage préalable en provenance de la cuve de stockage 22. Le mélange de matières de base est transporté par l'intermédiaire d'une bande transporteuse 25 sur une bande pesante 26 et de là dans un émietteur 27 avant de tomber dans un plateau granulateur 11 arrosé par un solvant en provenance de la cuve 35.
  • Les granulés formés sont récupérés sur une bande transporteuse 12 et passent sur un tamis 13 avant de subir un premier séchage dans un lit fluidisé 14, ils sont ensuite véhiculés par une bande transporteuse 15 dans un arrondisseur 16, à leur sortie de l'arrondisseur 16 les granulés sont transportés par une bande transporteuse 17 dans une trémie de stockage 18 avant de subir les derniers traitements.
  • La figure 2 est un diagramme représentant une possibilité de mise en oeuvre complète du procédé en continu selon l'invention.
  • Les matières de base sont stockées dans des cuves de stockage 21 et 22. Les matières de base stockées dans la cuve 21 sont broyées sous eau dans le broyeur 23 avant d'être mélangées dans le mélangeur 24 aux matières en provenance de la cuve 22. Le mélange de matières de base subit ensuite une élimination partielle de l'eau dans le séchoir 26 de manière à avoir une humidité convenable et passe ensuite dans l'ietteur 27 avant d'être introduit dans le plateau granulateur 11.
  • Le plateau 11 est arrosé par un liquide en provenance d'une cuve de mélange 35 alimentée à partir de quatre cuves 31, 32, 33 et 34 contenant respectivement le plastifiant en solution, le solvant, le diluant et le stabilisant en solution. A leur sortie du plateau granulateur 11 les granulés sont tamisés sur le tamis 13 et subissent un premier séchage dans le lit fluidisé 14 avant d'être retraités dans l'arrondisseur 16. L'arrondisseur 16 est alimenté en liquide à partir d'une cuve de mélange 36 contenant du solvant et de diluant en provenance des cuves 32 et 33 ainsi que du modérateur de combustion en provenance d'une cuve 37. On ajoute également en continu dans l'arrondisseur du graphite en provenance d'un réservoir 38. A leur sortie de l'arrondisseur les granulés sont essorés puis séchés dans l'enceinte 41 avant d'être tamisés sur le tamis 42. Les solvants sont récupérés et recyclés vers la cuve de mélange 35. Les granulés ayant une granulométrie correcte sont stockés dans une trémie 43 tandis que les granulés les plus fins sont recyclés dans le mélangeur 24 et que les granulés les plus gros sont dirigés vers le broyeur 23.
  • Le procédé selon l'invention présente les avantages suivants:
    • - il est simple et court et nécessite beaucoup moins de main d'oeuvre qu'un procédé classique,
    • - il utilise des technologies éprouvées qui ne nécessitent que peu d'entretien,
    • - il est sûr car, dans la mesure où les matières de base sont humides, on ne manipule de poudre sèche qu'en fin de procédé à partir du séchage final. Sinon, pendant toutes les opérations précédant ce séchage la poudre contient de l'eau, ce qui limite considérablement les risques de prise en feu,
    • - il est économique puisqu'il ne nécessite que peu de main d'oeuvre et peu de matériels complexes, qu'il est bien adapté au travail en continu et peut ainsi être fortement automatisé et commandé à distance,
    • - enfin ce procédé est très souple et permet d'utiliser une large gamme de matières de base permettant ainsi l'obtention de poudres propulsives fines en grains de nature très diverses, il permet notamment la réutilisation de produits déclassés ou de produits de récupération.
  • L'invention concerne également, à titre de produit industriel nouveau, les poudres propulsives fines obtenues grâce au procédé selon l'invention. C'est en effet l'un des aspects surprenant de l'invention que de permettre l'obtention de grains de poudres propulsives de bonne vivacité sans utilisation de sel soluble. Les grains de poudres sont obtenus à la sortie de l'arrondisseur et il est également surprenant de constater que le premier passage sur le plateau granulateur ne permet pas l'obtention d'une poudre propulsive correctement réglée mais que ce n'est qu'après un premier séchage et un traitement dans l'arrondisséur que l'on obtient un produit présentant les caractéristiques d'une poudre propulsive utilisable dans les armes de petit et moyen calibre du commerce et principalement dans les fusils de chasse.
  • Les performances balistiques des poudres selon l'invention dépend de la nature des matières de base et leur règlage peut se faire comme suit:
    • - par la composition des matières de base: plus le potentiel de ces matières est élevé, plus la poudre sera vive,
    • - par le taux de solvant utilisé, plus ce taux est bas et plus la poudre sera vive,
    • - par la granulométrie, plus le diamètre des granulés est faible, plus vive sera la poudre, on recherchera de préférence une granulométrie comprise entre 300 et 1600 micrometers,
    • - par le temps de séjour dans le plateau granulateur, plus ce temps est long, moins la poudre sera vive,
    • - par la présence d'un diluant.
  • Les poudres selon l'invention peuvent être qualifiées d'hétérogènes en ce sens qu'observées en coupe au microscope on n'observe pas une masse homogène mais on observe une masse hétérogène légèrement poreuse dans laquelle on reconnaît individuellement les éléments appartenant à chacune des matières de base.
  • La présente invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de mise en oeuvre donnés ci-après à titre non limitatif.
    • Exemple 1
  • On a utilisé comme matière de base 85% en poids de galette ayant la composition suivante:
    • nitrocellulose: 62 parties en poids
    • nitroglycérine: 38 parties en poids
    • centralite: 1 partie en poids

    et 15% de copeaux de poudre SD finement broyés.
  • La matière de base a une humidité de 20%, et le solvant utilisé est l'acétate d'éthyle avec un taux d'arrosage de 98%.
  • Ces matières de base sont granulées dans un plateau granulateur ayant un diamètre de 600 mm et une hauteur d'assiette de 200 mm. Le plan de rotation du plateau est incliné de 62° par rapport au plan de l'horizontale et la vitesse de rotation du plateau est de 24 tours/minute. Le débit d'alimentation du plateau granulateur est de 6 kg/heure de matière de base comptée sèche. Les granulés obtenus sont séchés 3 heures à température ambiante et sont ensuite retraités dans un second plateau granulateur analogue au premier et dans les mêmes conditions de débit et de vitesse de rotation.
  • On obtient ainsi une poudre de potentiel 1140 cal/g (4770 J/g) avec une masse volumique apparente de 650 kg/m3 pour la coupe granulométrique comprise entre 1250 et 1600 micrometers. Cette poudre est tirée dans un fusil de chasse de calibre 12 mm, dans les conditions suivantes:
    • - charge de plomb: 32g g
    • - charge poudre: 1,85 g
    • - bourre feutre
  • Les résultats de tir sont les suivants:
    • - vitesse initiale des plombs: 370 m/s
    • - pression maximale dans l'arme: 530 bars
    Exemple 2
  • On opère avec le matériel de l'exemple 1 et dans les mêmes conditions opératoires mais avec les matières suivantes:
    • - 100% de galette de composition
      • nitrocellulose: 50 parties
      • nitroglycérine: 31 parties
      • dinitrotoluène: 18 parties
      • centralite: 1 partie
  • Les conditions opératoires sont:
    • - humidité: 20%
    • - solvant: acétate d'éthyle
    • - taux d'arrosage: 70%
    • - débit d'alimentation: 8 kg/h
  • On obtient ainsi une poudre ayant un potentiel de 988 cal/g (4134J/g) et une masse volumique apparente de 550 kg/m3 pour la coupe granulométrique comprise entre 800 et 1250 micrometers. Cette poudre est tirée dans un fusil de chasse de calibre 12 mm dans les conditions suivantes:
    • - charge de plomb: 32 g
    • - charge de poudre: 2 g
    • - bourre feutre
  • Les résultats de tir sont les suivants:
    • - vitesse initiale des plombs: 394 m/s
    • - pression maximale dans l'arme: 557 bars
    Exemple 3
  • On opère avec le matériel de l'exemple 1 et dans les mêmes conditions opératoires mais avec les matières suivantes:
    • - 60% de galette de composition
      • nitrocellulose: 60 parties
      • nitroglycérine: 40 parties
    • - 10% de copeaux de SD broyés
    • - 30% de poudre à simple base à la nitrocellulose, broyée.
  • Les conditions opératoires sont:
    • - humidité: 12%
    • - solvant: acétate d'isobutyle
    • - diluant: essence A
    • - rapport solvant/diluant: 70/30
    • - stabilisant: 1% de centralite introduite dans le solvant
    • - taux d'arrosage: 60%
    • - débit d'alimentation: 6,4 kg/h
  • On obtient ainsi une poudre ayant un potentiel de 1040 cal/g (4351 J/g) et une masse volumique apparente de 680 kg/m3 pour la coupe granulométrique comprise entre 500 et 800 micrometers. Cette poudre est tirée dans un fusil de chasse de calibre 12 mm dans les conditions suivantes:
    • - charge de plomb: 32 g
    • - charge de poudre: 1,65 g
    • - bourre feutre
  • Les résultats de tir sont les suivants:
    • - vitesse initiale des plombs: 375 m/s
    • - pression maximale dans l'arme: 580 bars
    Exemple 4
  • On utilise comme matière de base de la galette de composition:
    • nitrocellulose: 62 parties
    • nitroglycérine: 38 parties
    • centralite: 1 partie
  • L'humidité est de 20% et le solvant utilisé est l'acétate de butyle.
  • Cette galette est granulée dans un plateau granulateur ayant un diamètre de 1200 mm et une hauteur d'assiette de 250 mm. Le plan de rotation du plateau est incliné de 57° par rapport au plan de l'horizontale et la vitesse de rotation est de 20 tours par minute. Le débit d'alimentation est de 12 kg/heure de matière de base comptée sèche avec un taux d'arrosage de 72%. Les granulés sont séchés 3 heures à température ambiante et sont ensuite retraités dans un second plateau granulateur dans des conditions analogues.
  • On obtient ainsi une poudre de potentiel 1185 cal/g (4958 J/g)avec une masse volumique apparente de 650 kg/m3 pour la coupe granulométrique comprise entre 1240 et 1600 micrometers. Cette poudre est tirée dans un fusil de chasse de calibre 12 mm, dans les conditions suivantes:
    • - charge de plomb: 32 g
    • - charge de poudre: 2,0 g
    • - bourre feutre
  • Les résultats de tir sont les suivants:
    • - vitesse initiale des plombs: 395 m/s
    • - pression maximale dans l'arme: 510 bars
    Exemple 5
  • Cet exemple montre l'influence d'un taux d'humidité trop élevé dans les matières de base sur les performances de la poudre.
  • On granule dans l'appareillage et dans les conditions de l'exemple 1 de la galette de composition:
    • - nitrocellulose: 67 parties
    • - nitroglycérine: 19,5 parties
    • - dinitrotoluène: 2,5 parties
    • - centralite: 1 partie
  • Le taux d'humidité de la galette est de 40%, le solvant utilisé de la méthyl éthyl cétone avec un taux d'arrosage de 140%.
  • On obtient ainsi une poudre ayant un potentiel de 1045 cal/g (4372 T/g) mais dont la vivacité des grains pour la coupe granulométrique comprise entre 800 et 1600 micrometers est trop forte pour une utilisation normale dans une arme de chasse. Cette poudre pourrait convenir pour des applications très particulières, par exemple pour de très faibles charges de plombs.

Claims (12)

1. Procédé de fabrication de poudres propulsives fines en grains par granulation des matières de base humides dans un appareil tournant (11), caractérisé en ce que les matières de base ont un taux d'humidité voisin de 20%, en ce qu'elles sont arrosées pendant la granulation par un solvant de l'une des bases solides et ce que l'on effectue un séchage partiel des granulés obtenus qui sont ensuite terminés dans un arrondisseur (16).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit appareil tournant (11) est un plateau granulateur.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit arrondisseur (16) est un plateau granulateur.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit solvant est un solvant de la nitrocellulose.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit solvant est peu ou pas soluble dans l'eau.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit solvant est choisi dans le groupe constitué par la méthyl éthyl cétone, la méthyl isobutyl cétone, l'acétate d'éthyle, l'acétate d'isopropyle, l'acétate d'isobutyle, le nitrométhane.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le taux d'arrosage total en solvant est compris entre 60 et 140% en poids par rapport au poids de matière de base sèche.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'on ajoute audit solvant un diluant.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit diluant est un hydrocarbure léger.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est discontinu.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est continu.
12. A titre de produit industriel nouveau la poudre propulsive en grains obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
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