EP3148957B1 - Pains pyrotechniques amorces et procede de fabrication - Google Patents

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EP3148957B1
EP3148957B1 EP15725614.0A EP15725614A EP3148957B1 EP 3148957 B1 EP3148957 B1 EP 3148957B1 EP 15725614 A EP15725614 A EP 15725614A EP 3148957 B1 EP3148957 B1 EP 3148957B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
composition
pyrotechnic
layer
bread
priming
Prior art date
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Active
Application number
EP15725614.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3148957A1 (fr
Inventor
Céline POINTART
Elodie HAMON
Dominique Medus
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.)
Etienne LaCroix Tous Artifices SA
Original Assignee
Etienne LaCroix Tous Artifices SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Etienne LaCroix Tous Artifices SA filed Critical Etienne LaCroix Tous Artifices SA
Publication of EP3148957A1 publication Critical patent/EP3148957A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3148957B1 publication Critical patent/EP3148957B1/fr
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06C—DETONATING OR PRIMING DEVICES; FUSES; CHEMICAL LIGHTERS; PYROPHORIC COMPOSITIONS
    • C06C15/00—Pyrophoric compositions; Flints
    • 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
    • C06B21/0041—Shaping the mixture by compression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B33/00—Manufacture of ammunition; Dismantling of ammunition; Apparatus therefor
    • F42B33/007—Making cavities in an explosive or propulsive charge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B4/00—Fireworks, i.e. pyrotechnic devices for amusement, display, illumination or signal purposes
    • F42B4/26—Flares; Torches

Definitions

  • the present invention relates to primed pyrotechnic breads, their method of manufacture and their use.
  • the pyrotechnic blocks or bars concerned by this invention comprise a priming composition integrated directly into said blocks, and are obtained by compression. They are advantageously used as infrared lures, typically in the conventional domain and the spectral domain.
  • a pyrotechnic bread is a solid block, optionally decomposing into several subparts or layers, the composition, geometry and volume of which may differ, and comprising at least one layer of a pyrotechnic composition.
  • Pyrotechnic rolls can be characterized by radial combustion (from the outside to the inside), or by axial combustion (also called "cigarette type combustion").
  • the present invention is preferably aimed at pyrotechnic bars having a radial combustion.
  • Such pyrotechnic breads are intended for various civil or military applications, such as missile lure by infrared emission.
  • the combustion of an infra-red pyrotechnic bread is characterized by its luminance, its duration and its rising edge (speed and intensity on ignition).
  • the luminance is directly related to the nature of the pyrotechnic composition itself.
  • the duration of the combustion is not only a function of the nature of the composition, but also of the geometry of the bread.
  • the rising edge is generally provided by the concomitant use of a priming composition.
  • pyrotechnic breads called “primed” that is to say that these pyrotechnic rolls are shaped and generally grooved so as to receive in their free grooves the priming composition pasty form.
  • An example of this is the pyrotechnic breads described in the patent FR 2,729,749 , which comprise a pyrotechnic composition in the form of a grooved block, in the grooves of which was deposited a priming composition.
  • the initiating composition most often comprises a thermosensitive, thermosetting or thermoplastic crosslinking agent.
  • the removal of the priming composition in the form of paste in the grooves of the pyrotechnic block generally results in a weak cohesion between the priming paste and the pyrotechnic block, which influences the physical and mechanical properties of the pyrotechnic bread initiated.
  • This weak cohesion leads to poor transmission of (combustion) fires between the different layers, which generates a combustion profile and therefore non-optimal infrared emission.
  • the prior art further discloses primed pyrotechnic breads not intended for infrared decoy applications having axial combustion.
  • the applicant has developed a method for producing pyrotechnic bread, primed, typically radial combustion, to overcome the problems of the prior art.
  • this new manufacturing process makes it possible to access pyrotechnic rolls initiated in a few operations, with numerous advantages in terms of mechanical strength, integration (for example in the DSMF, Firing Safety Device). ), reduced vulnerability in particular to mechanical aggression (eg MURAT classification), cohesion between the block and priming, performance, time saving, while significantly reducing manufacturing costs and removal.
  • the method according to the invention is simplified compared to the methods of the prior art, since the priming composition is shaped at the same time as the main composition.
  • the present invention also relates to a particular texture of the priming composition, for obtaining an IR block initiated in a single compression operation, while maintaining its geometry and dimensions.
  • the priming composition is no longer in the form of a paste, but in the same form as the main pyrotechnic composition, making it possible to overcome the problems of segregation or density.
  • the present invention also relates to a pyrotechnic device comprising a pyrotechnic bread according to the invention.
  • the present invention also relates to the use of a pyrotechnic bread or device according to the invention as infrared decoy.
  • the meaning of "bread or pyrotechnic block” means a solid block, optionally decomposing into several sub-parts or layers, whose composition, geometry and volume may differ.
  • a pyrotechnic bread comprises at least one main composition.
  • the pyrotechnic bread according to the invention is intended for civil or military applications, such as missile lure by infrared emission, in particular in the classical and spectral domain.
  • a "main composition” comprises a mixture of at least one oxidant and at least one reducing agent, the combustion of which generates infrared-radiating chemical species.
  • the main compositions produce, as a result of the combustion, a high emission in the infrared, according to a specific profile, and possibly gases and / or fumes, or a combination thereof.
  • the term "main composition” will be used to refer to the term "infrared composition”.
  • the main compositions can be either of "conventional” type or of "spectral” type.
  • the main conventional compositions are defined as compositions with strong reducing agents (magnesium for example) having a high combustion temperature with an IR emission of the black body type.
  • spectral principal composition means compositions having a specific infrared radiation in particular IR bands (band I and band II) with a band II / band I ratio greater than the so-called conventional compositions.
  • the meaning of "priming composition” or “ignition composition” means a composition for initiating the main pyrotechnic block, on a defined surface, in a defined time.
  • the term "primed pyrotechnic bread (or block)” means a pyrotechnic bread (or block) comprising at least one main composition layer and a priming composition layer.
  • the primed multilayered bread is in the form of a multilayer block.
  • radial combustion is understood to mean combustion which takes place from the outside of the material burning towards the center of the pyrotechnic bread (from the outside to the inside, see figure 5a ).
  • a radial combustion takes place along a radius of the cylinder, from the outside to the inside.
  • a radial combustion also means a combustion which takes place from the outside of the parallelepiped towards its center, according to the transverse direction for example.
  • Radial combustion opposes axial combustion, which takes place from an outer layer to an opposite outer layer of material along an axis thereof (see FIG. figure 5b ).
  • axial combustion takes place from a circular base to the other circular base for example.
  • composition in the form of dry grains is intended to mean that the composition (principal or initiator) is in the form of a granular solid (optionally powder) with a determined particle size, the composition comprising at most 5% by weight, for example between 3 and 4% by weight, of solvent relative to the total weight of the composition.
  • solvent means any organic and / or aqueous solvent compatible with the composition (main or priming), that is to say in particular any organic and / or aqueous solvent inert with respect to the composition and to obtain grains still slightly moist.
  • the primer pyrotechnic bread obtained by this process has a radial combustion.
  • the main layer is the majority layer of bread, that is to say, it represents the largest proportion by weight of the pyrotechnic bread initiated.
  • the main composition layer is between 60 and 95% by weight, especially between 80 and 92% by weight relative to the weight of the total primer pyrotechnic bread.
  • the term "formatting" means an operation to fix the final shape of the pyrotechnic bread.
  • the formatting is implemented by compression.
  • the method according to the present invention comprises few operations compared to the methods of the prior art.
  • the method according to the present invention thus essentially comprises a first stage of disposition of the main and priming compositions, typically in the form of grains, and then a compression forming step in order to obtain a primed pyrotechnic bread.
  • the method according to the invention comprises a single shaping step, step (2).
  • the method according to the invention makes it possible to obtain breads which are primed directly at the end of the shaping step (2). It therefore does not generally require a boot step or additional formatting.
  • the primed bread obtained directly at the end of the shaping step (2) can thus be used as it is in a pyrotechnic device, the priming composition being already deposited on the main infrared composition in the bread (by compression unique).
  • the shaping is carried out in a compression tool capable of receiving the appropriate amounts of priming composition and main composition, and can withstand high pressure.
  • a compression tool capable of receiving the appropriate amounts of priming composition and main composition, and can withstand high pressure.
  • the tools used are not specific of the process, but is identical to what is conventionally used in the art.
  • a compression mold having a main body having a volume capable of receiving the compositions, a compression piston equipped with adapted punches (in particular grooved) and a demolding piston; all being able to withstand strong pressures.
  • the method according to the invention advantageously comprises a step 3) demolding the pyrotechnic bread.
  • the initiating composition and the main composition are in the form of solid powder or dry grains, having a calibrated particle size preferably between 0.5 and 5 mm, more preferably between 0.5 mm and 2 mm. more preferably between 0.8 and 1.2 mm.
  • the compression is uniaxial. This typically takes place under a pressure of between 5 KPa and 50 KPa (5 tons and 50 tons) depending on the composition (s) used.
  • the compression is advantageously carried out at ambient temperature or at a temperature of between 30 ° C. and 120 ° C., preferably between 30 ° C. and 80 ° C.
  • the process advantageously comprises a step 3 ') of drying the pyrotechnic bread.
  • the drying is preferably carried out in an oven.
  • the priming and main compositions have a texture and a viscosity compatible with a casting step.
  • the pyrotechnic bread obtained is grooved typically in the longitudinal direction.
  • the presence of grooves makes it possible to better circulate the hot gases and thus to impart a more efficient combustion regime to the priming composition, with a homogeneous and rapid ignition of all the primed surfaces.
  • the grooves increase the contact surface between the hot air and the grooved bread, which ensures a better homogeneity of the radial combustion.
  • Grooving is particularly advantageous when radial combustion is desired.
  • the grooving is obtained through the shaping step by the use of tools equipped with punches having a suitable shape (including grooving).
  • the compartment in which the compositions are poured priming and main is such that the shape obtained after compression corresponds to that of a grooved block.
  • the section of the die has a grooved profile.
  • the compositions are advantageously cast in molds having grooved imprints.
  • the method according to the invention does not require a shaping step other than step (2), the geometry of the bread at the end of this step (2), in particular as regards the number and the geometry grooves, generally corresponds to that of the finished product (pyrotechnic bread directly usable in a pyrotechnic device).
  • the method according to the invention makes it possible to obtain pyrotechnic loaves with "free" grooves of any composition, the priming composition being already integrated into the bread (see Figures 1 to 4 ).
  • the pyrotechnic roll is shaped so as to obtain a parallelepipedal or cylindrical multilayer block, grooved, typically in the longitudinal direction.
  • the grooved layer comprises or consists of the priming composition.
  • An example of grooved parallelepiped pyrotechnic bread is given on the Figures 1 and 2 .
  • An example of grooved cylindrical pyrotechnic bread is given on the Figures 3 and 4 .
  • the multilayer block according to the invention comprises at least two layers, the priming composition layer and the main composition layer.
  • the step 1) further comprises the provision of a layer (c) of priming composition, so that the layer (b) of the main composition is coated on two sides of a priming composition (a) and (c).
  • the priming compositions are identical in layers (a) and (c).
  • layers (a) and (c) contain the same amount by weight of initiator composition.
  • the three-layer pyrotechnic roll obtained has grooves on at least two opposite faces, preferably on the faces of the priming composition.
  • the method according to the invention makes it possible to obtain breads which are primed directly at the end of the shaping step (2). It therefore does not require an additional boot step in the general case.
  • the primed roll obtained directly at the end of the shaping step (2) can thus be used as such in a pyrotechnic device.
  • the method according to the invention makes it possible to obtain pyrotechnic loaves with "free" grooves of any composition, the priming composition being already integrated into the bread (see Figures 1 to 4 ).
  • the method according to the invention thus makes it possible to manufacture "double-initiated" pyrotechnic bars.
  • the method comprises an additional step of depositing a composition additional priming element (a '), preferably in the form of a paste, in the grooves of the primed and grooved pyrotechnic bread according to the invention.
  • the additional priming composition (a ') is identical to or different from the starting composition (s) used in the priming layer (s).
  • the additional priming composition (a ') is for example manually deposited in the grooves of the pyrotechnic bread primed and grooved according to the invention.
  • the doubly primed pyrotechnic roll thus has the advantage of providing a greater energy at the initiation of the block (high power on ignition) and thus to obtain a higher performance rising edge.
  • This particular embodiment thus combines the advantages of the previously used methods and the method according to the invention, the latter making it possible to obtain a pyrotechnic bread primed with free grooves, which was not the case for certain processes of the prior art, which is filled with priming composition which is in the form of viscous paste on the first priming layer obtained by compression - hence the name "double priming".
  • the primer pyrotechnic bread obtained according to this variant advantageously retains a radial combustion.
  • the main layer is the majority layer of bread, that is to say, it represents the largest proportion by weight of the pyrotechnic bread initiated.
  • the main composition layer is between 60 and 95% by weight, especially between 80 and 92% by weight relative to the weight of the total primer pyrotechnic bread.
  • the shaping is carried out in a compression tool capable of receiving the appropriate amounts of priming composition and main composition, and can withstand high pressure.
  • a compression mold having a main body having a volume capable of receiving the compositions, a compression piston equipped with suitable punches (typically grooved punches) and a demolding piston; all being able to withstand strong pressures.
  • the method advantageously comprises a single compression forming step.
  • the method advantageously comprises a step 3) of demolding the pyrotechnic bread.
  • the main composition and the initiating composition are in the form of solid powder or dry grains, having a calibrated particle size preferably between 0.5 and 5 mm, even more preferably between 0.5 mm and 2 mm, more preferably between 0.8 and 1.2 mm.
  • the compression is uniaxial. This typically takes place under a pressure of between 5 KPa and 50 KPa (5 tons and 50 tons) depending on the composition (s) used.
  • the compression is advantageously carried out at ambient temperature or at a temperature of between 30 ° C. and 120 ° C., preferably between 30 ° C. and 80 ° C.
  • the pyrotechnic bread can be shaped so as to obtain a parallelepipedal, or cylindrical, multilayer block.
  • the method may also include a further step of depositing an additional priming composition (a '), preferably in paste form, into the grooves of the primed pyrotechnic bread according to this preferred embodiment.
  • the additional priming composition (a ') is identical to or different from the (or) starting composition (s) used in the (or) priming layer (s).
  • the additional priming composition (a ') is for example manually deposited in the grooves of the primed pyrotechnic bread.
  • the priming compositions in layers (a) and (c) may be the same or different. Typically, layers (a) and (c) contain the same amount by weight of initiator composition.
  • the three-layer pyrotechnic roll obtained has grooves on at least two opposite faces, preferably on the faces of the priming composition.
  • the process according to the invention makes it possible to significantly reduce the cost and the production time of the pyrotechnic primed loaves, in particular by reducing the number of operations carried out in the production process.
  • a single compression step is sufficient to obtain a primed pyrotechnic roll, directly usable in a pyrotechnic device.
  • the process according to the invention makes it possible to reduce the amount of solvents used, since it is no longer necessary to work with a mixture with a controlled viscosity (mixture in the form of a paste, for example). Furthermore, the method according to the invention makes it possible to reduce or even to eliminate certain steps such as drying, especially in the case of compression shaping, when the compositions are thermoplastic (conventional lure).
  • the method according to the invention also makes it possible to manufacture pyrotechnic loaves of novel structure, and to improve the cohesion between the priming composition and main composition layers. Since the interface between the priming and main layers is more intimately connected, the combustion (generally radial) is more regular and there is a decrease or even a suppression of the transient combustion conditions.
  • the present invention also provides a method as described above, further comprising a step of crosslinking by heating, when the priming or main compositions are thermosetting (spectral decoy).
  • the process according to the invention makes it possible, during the crosslinking, to create chemical bonds between the block and the priming, provided that the same type of binder (resin type) is used between the block and the priming. , thereby increasing the mechanical strength and the fire transmission between the block and the priming.
  • the invention also proposes to provide pyrotechnic primed rolls, in the form of a grooved multilayer block, obtainable by the method according to the invention, comprising at least one priming composition layer and a composition layer.
  • the pyrotechnic blocks initiated according to the invention have a particular arrangement.
  • the step of priming the loaves is no longer performed after the shaping and baking step, but during the shaping step, preferably during the compression step.
  • the composition of the pyrotechnic block is "sandwiched" between the priming composition which is typically in the form of dry grains in the compression tooling.
  • Primed pyrotechnic bread advantageously has a radial combustion.
  • the main layer is the majority layer of bread, that is to say, it represents the largest proportion by weight of the pyrotechnic bread initiated.
  • the main composition layer is between 60 and 95% by weight, especially between 80 and 92% by weight relative to the weight of the total primer pyrotechnic bread.
  • the main composition of the bread or block is a classic decoy.
  • the block thus initiated during compression can be directly integrated into the DSMF (Safety and Firing Device).
  • the main composition of the bread or block constitutes a spectral decoy.
  • the bread or primer block is placed in the oven after compression, to create chemical bonds between the block and the boot.
  • the consequence is a clear improvement in the cohesion between the priming composition and the main composition, which further improves the profile of infrared emission during combustion (and overall decoy performance), in particular by suppressing the transient regimes during the passage of the combustion of the priming layer at the main layer.
  • the pyrotechnic bread primed according to the invention is grooved, as described above.
  • the pyrotechnic bread is "doubly primed".
  • it comprises an additional priming composition (a ') in the grooves of the primed and grooved pyrotechnic bread according to the invention.
  • the additional priming composition (a ') is identical to or different from the starting composition (s) used in the priming layer (s).
  • the resulting bread is three-layered.
  • the pyrotechnic roll preferably comprises a central layer of a main composition (b), "sandwiched" or coated on two opposite sides (two opposite faces in the case of a parallelepiped, or two layers radially opposite in the case of a cylinder) or on both sides of a layer of priming composition, layers (a) and (c).
  • the priming composition is identical in layers (a) and (c).
  • layers (a) and (c) contain the same amount by weight of initiator composition.
  • the three-layer pyrotechnic roll obtained has grooves on at least two opposite faces, preferably on the faces of the priming composition.
  • the pyrotechnic bread may also consist of several different main compositions sandwiched with the priming composition.
  • a main composition is the main composition of the bread. This composition will provide the effect requested during the combustion.
  • the main composition is the majority composition of the pyrotechnic bread.
  • the priming composition is the initiator composition of this main composition.
  • the pyrotechnic bread may be partially sandwiched between the priming composition and the main composition (s) of the bread. Part of the block can thus be started.
  • the pyrotechnic bread may be partially grooved (the groove makes it possible to circulate advantageously the ignition gases during the initiation of bread) and initiated. Part of the block can thus be sandwiched between the priming composition and the main composition of the bread.
  • the pyrotechnic bread can be primed and not grooved.
  • the entire block is primed where the main composition is "sandwiched" by the priming composition over the entire length.
  • the pyrotechnic bread can be fully primed with several priming and grooved compositions.
  • the main composition is sandwiched with one or more priming compositions.
  • the first priming composition can be shaped at the same time as the main composition and the other priming compositions shaped in a second step.
  • a priming composition A1 on a preferred part of the block, and then to have a starting composition A2 on the rest of the block.
  • several different formulations can be used on all or part of the block depending on the performance demand.
  • the invention relates to a pyrotechnic bread primed in the form of a grooved multilayer block comprising at least one layer of priming composition and a main composition layer, obtainable by the process according to the invention. in which the shaping step is performed by compression.
  • the primed pyrotechnic bread is of the "sandwich” type, that is to say that it comprises three layers: a typically conventional or spectral main composition layer, "sandwiched” or between two layers of composition boot.
  • composition of the pyrotechnic block is sandwiched between the two layers of priming composition which is typically in the form of dry grains in the compression tooling.
  • the main layer is the majority layer of bread, that is to say, it represents the largest proportion by weight of the pyrotechnic bread initiated.
  • the main composition layer is between 60 and 95% by weight, especially between 80 and 92% by weight relative to the weight of the total primer pyrotechnic bread.
  • the pyrotechnic rolls according to the invention have excellent resistance to vibrations, especially with respect to pyrotechnic rolls manufactured according to the methods of the prior art, in particular the methods comprising manual or automatic removal of the priming composition.
  • the present invention also relates to a pyrotechnic device comprising a pyrotechnic bread according to the invention.
  • the primed bread according to the invention is inserted into a pyrotechnic device.
  • This pyrotechnic device is advantageously a cartridge, in which is typically added an initiation system.
  • the cartridge is mounted in a charger, to be used from an aircraft.
  • the present invention also relates to a use of the pyrotechnic bread according to the invention or the device according to the invention as infrared decoy.
  • compositions of the block then of the priming are granulated to obtain a calibrated grain size of about 1.2 mm. Then the grains obtained are dried at 50 ° C for 2h, in order to evaporate the solvent. The compositions are thus obtained in the form of non-crosslinked dry grains.
  • the priming composition of the layer a) is then on the side of the grooved punches.
  • the second priming layer c) is uniformly disposed over the entire surface over layer b). The priming composition of the layer c) is then on the side of the grooved punches.
  • the dosing of the compositions and their depositing in the compression tooling can be done automatically and the masses can be adjusted according to the gauges.
  • the piston is then lowered on this series of layers to apply a compression ratio of 10 KPa (10 tons) for 10 seconds.
  • the compression ratio is adapted to the caliber manufactured.
  • the whole is then demolded, by an automatic cycle of the press, by reverse thrust.
  • the primed IR block is thus obtained directly in a single compression step.
  • the primed block is then placed in an oven at 70 ° C for 5 days to undergo crosslinking to bind the main composition layer to the priming composition layers. Chemical bonds are thus created between the main composition layer and the priming composition layers.
  • a photograph of the bread thus obtained by the process according to the invention is given in figure 2 or 4 (depending on the shape of the compression tool).
  • the firing safety device (DSMF) is added to perform the cartridge integration.
  • the cartridge is positioned on a cart that will be launched at a certain speed on a rail, then the decoy cartridge will be launched to simulate an ejection under the plane.
  • Measuring means such as radiometers and thermographs are arranged to measure the infra-red performance of the breads, in dynamic shots.
  • the figure 6 demonstrates on the one hand that the rising edge obtained with a block according to the invention is faster and higher than with a block according to the prior art and secondly, that the block / priming transition is no longer marked by a dip in performance (block according to the prior art) corresponding to a transient combustion regime, but a continuous measurement of the infrared signal (block according to the invention).
  • figures 6 and 7 illustrate the disappearance of the transient regime obtained with the pyrotechnic breads primed according to the invention, both in dynamic or static fire conditions.
  • the loaves according to the invention make it possible to increase the rates, to simplify the process which requires much less means and personnel, to have a significant improvement in the transition of the combustion between the priming composition and the main composition (with elimination of transient combustion conditions), which makes it possible in particular to increase the rising edge, but also gives the priming composition a better mechanical strength (passage of vibration and shock tests and strong cohesion with the bread).

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Description

  • La présente invention concerne des pains pyrotechniques amorcés, leur procédé de fabrication et leur utilisation. Les blocs ou pains pyrotechniques concernés par cette invention comprennent une composition d'amorçage intégrée directement dans lesdits blocs, et sont obtenus par compression. Ils sont avantageusement utilisés en tant que leurres infrarouges, typiquement dans le domaine classique et le domaine spectral.
    • ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
  • Un pain pyrotechnique est un bloc solide, se décomposant éventuellement en plusieurs sous-parties ou couches, dont la composition, la géométrie et le volume peuvent différer, et comprenant au moins une couche d'une composition pyrotechnique.
  • Les pains pyrotechniques peuvent être caractérisés par une combustion radiale (de l'extérieur vers l'intérieur), ou par une combustion axiale (encore appelée « combustion de type cigarette »). La présente invention vise préférentiellement des pains pyrotechniques présentant une combustion radiale.
  • De tels pains pyrotechniques sont destinés à des applications civiles ou militaires variées, telles que le leurrage de missiles par émission d'infrarouge.
  • La combustion d'un pain pyrotechnique de type infra rouge est caractérisée par sa luminance, sa durée et son front de montée (rapidité et intensité à l'allumage). La luminance est directement liée à la nature de la composition pyrotechnique elle-même. La durée de la combustion est non seulement fonction de la nature de la composition, mais également de la géométrie du pain. Enfin, le front de montée est en général assuré par l'utilisation concomitante d'une composition d'amorçage.
  • L'art antérieur décrit en particulier des pains pyrotechniques dits « amorcés », c'est-à-dire que ces pains pyrotechniques sont façonnés et généralement rainurés de manière à pouvoir recevoir dans leurs rainures libres la composition d'amorçage sous forme pâteuse. On peut citer comme exemple les pains pyrotechniques décrits dans le brevet FR 2 729 749 , qui comprennent une composition pyrotechnique sous forme d'un bloc rainuré, dans les rainures duquel a été déposée une composition d'amorçage.
  • Cependant, le procédé d'amorçage des pains pyrotechniques est en général long et coûteux, notamment en termes :
    • d'infrastructure : jusqu'à présent, des loges de travail doivent être spécifiquement dédiées à l'amorçage et équipées d'un mélangeur spécifique pour fabriquer la composition d'amorçage sous forme de pâte.
    • de main d'oeuvre : après fabrication, la composition d'amorçage est déposée dans les rainures libres du bloc pyrotechnique, généralement manuellement ou automatiquement (pour des exemples de procédés automatiques voir notamment EP 0 665 415 , US 6,427,599 , EP 0 309 097 ).
    • De logistique : une fois fabriquée, la composition d'amorçage est alors sous forme pâteuse et sous solvant. Elle dispose donc d'une durée de vie limitée, ce qui en limite l'utilisation. Cette durée d'utilisation limitée impose en outre une planification contraignante des différentes étapes de fabrication du pain pyrotechnique amorcé.
  • De plus, afin d'assurer la cohésion des deux compositions (amorçage et principale), la composition d'amorçage comprend le plus souvent un agent de réticulation thermosensible, thermodurcissable ou thermoplastique.
  • Par ailleurs, la dépose de la composition d'amorçage sous forme de pâte dans les rainures du bloc pyrotechnique entraîne généralement une cohésion faible entre la pâte d'amorçage et le bloc pyrotechnique, qui influe sur les propriétés physiques et mécaniques du pain pyrotechnique amorcé. Cette faible cohésion entraîne une mauvaise transmission de feux (de combustion) entre les différentes couches, ce qui engendre un profil de combustion et donc d'émission infrarouge non optimal.
  • L'art antérieur décrit en outre des pains pyrotechniques amorcés ne visant pas des applications de leurrage infrarouge, présentant une combustion axiale. On peut notamment citer US 2001/013384 , US 8,465,606 , US 3,744,418 , US 5,466,314 , US 2,868,129 , DE 876 822 et US 2013/0036932 , qui en outre ne mentionnent pas l'ajout de rainures sur le pain pyrotechnique.
  • Il existe donc un besoin pour un nouveau procédé de fabrication, de dépose et de mise en forme de pain pyrotechnique amorcé présentant une combustion radiale qui améliore significativement l'adhésion de l'amorçage sur le bloc et la cohésion entre les compositions principale et d'amorçage de manière à améliorer le profil de combustion, moins coûteux, simplifiant les infrastructures de mise en oeuvre. Ce concept permet non seulement de ne plus limiter la durée d'utilisation des compositions d'amorçage, mais également de varier les compositions d'amorçage. Ce concept a l'avantage d'optimiser les performances IR en améliorant la luminescence des blocs, notamment par une meilleure transmission de feux entre l'amorçage et la composition infra rouge du bloc.
    • RESUME DE L'INVENTION
  • De manière surprenante, le demandeur a mis au point un procédé de fabrication de pain pyrotechnique amorcé, à combustion typiquement radiale, permettant de surmonter les problèmes de l'art antérieur. En outre, ce nouveau procédé de fabrication permet d'accéder à des pains pyrotechniques amorcés en peu d'opérations, présentant de nombreux avantages en termes de tenue mécanique, d'intégration (par exemple dans le DSMF, Dispositif de Sécurité de Mise à Feu), de diminution de la vulnérabilité notamment aux agressions mécaniques (par exemple classement MURAT), de cohésion entre le bloc et l'amorçage, de performances, de gain de temps, tout en diminuant de manière significative les coûts de fabrication et de dépose.
  • La présente invention concerne ainsi un procédé de fabrication d'un pain pyrotechnique amorcé sous forme d'un bloc multicouche rainuré, ledit procédé comprenant les étapes successives suivantes :
    1. 1) disposition successive, dans un outillage de mise en forme, d'au moins:
      1. a) une couche (a) de composition d'amorçage, et
      2. b) une couche (b) de composition principale,
    2. 2) mise en forme, de préférence par compression.
  • Ainsi, le procédé selon l'invention est simplifié par rapport aux procédés de l'art antérieur, puisque la composition d'amorçage est mise en forme en même temps que la composition principale.
  • La présente invention concerne également une texture particulière de la composition d'amorçage, permettant l'obtention d'un bloc IR amorcé en une seule opération de compression, tout en conservant sa géométrie et ces dimensions. La composition d'amorçage n'est plus sous forme de pâte, mais sous la même forme que la composition principale pyrotechnique, permettant de s'affranchir des problèmes de ségrégations ou de densité.
  • La présente invention concerne également un pain pyrotechnique, comprenant au moins :
    1. a) une couche (a) de composition d'amorçage,
    2. b) une couche (b) de composition principale,
    susceptible d'être obtenu selon le procédé selon l'invention.
  • La présente invention concerne également un dispositif pyrotechnique comprenant un pain pyrotechnique selon l'invention.
  • La présente invention concerne également l'utilisation d'un pain pyrotechnique ou d'un dispositif selon l'invention en tant que leurre infrarouge.
    • DEFINITIONS
  • Selon la présente invention, on entend au sens de « pain ou bloc pyrotechnique » un bloc solide, se décomposant éventuellement en plusieurs sous-parties ou couches, dont la composition, la géométrie et le volume peuvent différer. Un pain pyrotechnique comprend au moins une composition principale. De préférence, le pain pyrotechnique selon l'invention vise des applications civiles ou militaires, telles que le leurrage de missile par émission d'infrarouge, en particulier dans le domaine classique et spectral. Au sens de la présente invention, une « composition principale » comprend un mélange d'au moins un oxydant et au moins un réducteur, dont la combustion génère des espèces chimiques rayonnant dans l'infrarouge. Ainsi, les compositions principales produisent du fait de la combustion une forte émission dans l'infrarouge, selon un profil spécifique, et éventuellement des gaz et/ou des fumées, ou une combinaison de ceux-ci. Dans la présente invention, on emploiera comme synonyme de « composition principale » le terme de « composition infrarouge ».
  • Les compositions principales peuvent être soit de type « classique », soit de type « spectral ».
  • Les compositions principales classiques se définissent comme des compositions avec des réducteurs forts (magnésium par exemple) ayant une forte température de combustion avec une émission IR du type corps noir.
  • Par composition principale spectrale, on entend au sens de la présente invention des compositions présentant un rayonnement Infra-Rouge spécifique dans des bandes IR particulières (bande I et bande II) avec un ratio Bande II/Bande I supérieur aux compositions dites classiques.
  • Selon la présente invention, on entend au sens de « composition d'amorçage » ou de « composition d'allumage » une composition permettant d'initier le bloc pyrotechnique principal, sur une surface définie, en un temps défini.
  • Par « pain (ou bloc) pyrotechnique amorcé », on entend au sens de la présente invention un pain (ou bloc) pyrotechnique comprenant au moins une couche de composition principale et une couche de composition d'amorçage. De préférence, le pain multicouche amorcé est sous forme d'un bloc multicouche.
  • Dans la présente invention, on entend par « combustion radiale » une combustion qui a lieu de l'extérieur du matériau se consumant vers le centre du pain pyrotechnique (de l'extérieur vers l'intérieur, voir figure 5a). Ainsi, s'agissant d'un pain pyrotechnique cylindrique, une combustion radiale a lieu selon un rayon du cylindre, de l'extérieur vers l'intérieur. Par analogie, dans le cas d'un pain parallélépipédique, une combustion radiale s'entend également d'une combustion qui a lieu de l'extérieur du parallélépipède vers son centre, selon la direction transverse par exemple. La combustion radiale s'oppose à une combustion axiale, qui, elle, a lieu d'une couche extérieure vers une couche extérieure opposée du matériau selon un axe de celui-ci (voir figure 5b). Ainsi, dans le cas d'un cylindre, une combustion axiale a lieu d'une base circulaire vers l'autre base circulaire par exemple.
  • Par « composition sous forme de grains secs », on entend au sens de la présente invention que la composition (principale ou d'amorçage) se présente sous forme d'un solide granulaire (éventuellement poudre) de granulométrie déterminée, la composition comprenant au plus 5 % en poids, par exemple entre 3 et 4% en poids, de solvant par rapport au poids total de la composition. Par « solvant, on entend tout solvant organique et/ou aqueux compatible avec la composition (principale ou d'amorçage), c'est-à-dire notamment tout solvant organique et/ou aqueux inerte vis-à-vis de la composition et permettant d'obtenir des grains encore légèrement humides.
    • DESCRIPTION DETAILLEE Procédé
  • La présente invention concerne ainsi un procédé de fabrication d'un pain pyrotechnique amorcé sous forme d'un bloc multicouche, ledit procédé comprenant les étapes successives suivantes :
    1. 1) disposition successive, dans un outillage de mise en forme, d'au moins:
      1. a) une couche (a) de composition d'amorçage, et
      2. b) une couche (b) de composition principale,
    2. 2) mise en forme par compression.
  • De préférence, le pain pyrotechnique amorcé obtenu selon ce procédé présente une combustion radiale.
  • Avantageusement, la couche principale est la couche majoritaire du pain, c'est-à-dire qu'elle représente la plus grande proportion en poids du pain pyrotechnique amorcé. En particulier la couche de composition principale représente entre 60 et 95 % en poids, notamment entre 80 et 92% en poids par rapport au poids du pain pyrotechnique amorcé total.
    • Mise en forme
  • Au sens de la présente invention, on entend par « mise en forme » une opération visant à fixer la forme finale du pain pyrotechnique. La mise en forme est mise en oeuvre par compression. De manière particulièrement avantageuse, le procédé selon la présente invention comprend peu d'opérations par rapport aux procédés de l'art antérieur. Le procédé selon la présente invention comprend ainsi essentiellement une première étape de disposition des compositions principale et d'amorçage typiquement sous forme de grains, puis une étape de mise en forme, par compression, afin d'obtenir un pain pyrotechnique amorcé. Avantageusement, le procédé selon l'invention comprend une unique étape de mise en forme, l'étape (2). Le procédé selon l'invention permet en effet d'obtenir des pains amorcés directement à l'issue de l'étape (2) de mise en forme. Il ne nécessite donc généralement pas d'étape d'amorçage ou de mise en forme supplémentaire. Le pain amorcé obtenu directement à l'issue de l'étape (2) de mise en forme peut ainsi être utilisé tel quel dans un dispositif pyrotechnique la composition d'amorçage étant déjà déposé sur la composition principale infra rouge dans le pain (par compression unique).
  • La mise en forme est mise en oeuvre dans un outillage de compression capable de recevoir les quantités appropriées de composition d'amorçage et de composition principale, et pouvant supporter une forte pression. On notera que l'outillage utilisé n'est pas spécifique du procédé, mais est identique à ce qui est classiquement utilisé dans la technique. A titre d'exemple d'outillage, on peut citer : un moule de compression disposant d'un corps principal ayant un volume capable de recevoir les compositions, d'un piston de compression équipé de poinçons adaptés (notamment rainurés) et d'un piston de démoulage ; le tout étant capable de résister à de fortes pressions.
  • Lorsque la mise en forme est effectuée par compression, le procédé selon l'invention comprend avantageusement une étape 3) de démoulage du pain pyrotechnique.
  • Avantageusement, la composition d'amorçage, et la composition principale sont sous forme de poudre solide ou de grains secs, disposant d'une granulométrie calibrée préférentiellement comprise entre 0,5 et 5 mm, encore plus préférentiellement entre 0,5 mm et 2 mm, encore plus préférentiellement entre 0,8 et 1,2 mm. Avantageusement, la compression est uniaxiale. Celle-ci a lieu typiquement sous une pression comprise entre 5KPa et 50 KPa (5 tonnes et 50 tonnes) selon la ou les compositions employée(s). La compression est avantageusement mise en oeuvre à température ambiante ou à chaud entre 30°C et 120°C, de préférence entre 30°C et 80°C.
  • Lorsque la mise en forme est effectuée par coulée, le procédé comprend avantageusement une étape 3') de séchage du pain pyrotechnique. Le séchage est préférentiellement mis en oeuvre en étuve. En outre, les compositions d'amorçage et principale présentent une texture et une viscosité compatibles avec une étape de coulée.
    • Rainurage
  • Le pain pyrotechnique obtenu est rainuré typiquement dans le sens longitudinal. La présence de rainures permet de mieux faire circuler les gaz chauds et ainsi de conférer un régime de combustion plus performant à la composition d'amorçage, avec un allumage homogène et rapide de toutes les surfaces amorcées. En effet, les rainures permettent d'augmenter la surface de contact entre l'air chaud et le pain rainuré, ce qui garantit une meilleure homogénéité de la combustion radiale.
  • Le rainurage est particulièrement avantageux lorsqu'une combustion radiale est recherchée.
  • Le rainurage est obtenu grâce à l'étape de mise en forme par l'utilisation d'un outillage équipé de poinçons présentant une forme adaptée (notamment rainurage). Ainsi, dans un outillage de compression, le compartiment dans lequel sont versées les compositions d'amorçage et principale est tel que la forme obtenue après compression correspond à celle d'un bloc rainuré.
  • Avantageusement, dans un outillage d'extrusion, la section de la filière présente un profil rainuré. Pour un procédé par coulée, les compositions sont avantageusement coulées dans des moules disposant d'empreintes rainurées.
  • Le procédé selon l'invention ne nécessitant pas d'étape de mise en forme autre que l'étape (2), la géométrie du pain à l'issue de cette étape (2), notamment en ce qui concerne le nombre et la géométrie des rainures, correspond généralement à celle du produit fini (pain pyrotechnique directement utilisable dans un dispositif pyrotechnique).
  • Ainsi, le procédé selon l'invention permet d'obtenir des pains pyrotechniques avec des rainures « libres » de toute composition, la composition d'amorçage étant déjà intégrée dans le pain (voir figures 1 à 4).
  • L'homme du métier adaptera le nombre et la géométrie des rainures à la vitesse et au profil de combustion souhaité, en tenant notamment compte du fait que la combustion aura typiquement lieu dans des conditions dynamiques, i.e. le pain pyrotechnique amorcé sera en mouvement lors de la combustion.
    • Géométrie du pain pyrotechnique amorcé
  • Dans un mode de réalisation particulier, le pain pyrotechnique est mis en forme de façon à obtenir un bloc multicouche parallélépipédique ou cylindrique, rainuré, typiquement dans le sens longitudinal. Avantageusement, la couche rainurée comprend ou est constituée de la composition d'amorçage. Un exemple de pain pyrotechnique parallélépipédique rainuré est donné sur les figures 1 et 2. Un exemple de pain pyrotechnique cylindrique rainuré est donné sur les figures 3 et 4.
    • Pain pyrotechniques amorcé bi- et tri-couche
  • Le bloc multicouche selon l'invention comprend au minimum deux couches, la couche de composition d'amorçage et la couche de composition principale.
  • Dans un mode de réalisation préféré, le bloc obtenu est tricouche. Dans ce mode de réalisation, le pain pyrotechnique comprend de préférence une couche centrale d'une composition principale, « prise en sandwich » ou revêtue sur deux côtés opposés (deux faces opposées dans le cas d'un parallélépipède, ou deux couches radialement opposées dans le cas d'un cylindre) ou de part et d'autre par une couche de composition d'amorçage. Le procédé selon l'invention comprend alors les étapes successives suivantes :
    1. 1) disposition successive dans cet ordre, dans un outillage de mise en forme, de:
      1. a) une première couche (a) de composition d'amorçage,
      2. b) une couche (b) de composition principale,
      3. c) une deuxième couche (c) de composition d'amorçage ;
    2. 2) mise en forme par compression.
  • En d'autres termes, dans ce mode de réalisation, l'étape 1) comprend en outre la disposition d'une couche (c) de composition d'amorçage, de telle manière que la couche (b) de composition principale est revêtue sur deux côtés d'une composition d'amorçage (a) et (c).
  • Selon une variante de ce mode de réalisation, les compositions d'amorçage sont identiques dans les couches (a) et (c). Typiquement, les couches (a) et (c) contiennent la même quantité en poids de composition d'amorçage.
  • De préférence, le pain pyrotechnique tricouche obtenu présente des rainures sur au moins deux faces opposées, de préférence sur les faces de composition d'amorçage.
    • Double amorçage
  • Comme indiqué plus haut, le procédé selon l'invention permet d'obtenir des pains amorcés directement à l'issue de l'étape (2) de mise en forme. Il ne nécessite donc pas d'étape d'amorçage supplémentaire dans le cas général. Le pain amorcé obtenu directement à l'issue de l'étape (2) de mise en forme peut ainsi être utilisé tel quel dans un dispositif pyrotechnique.
  • En particulier, dans le cas des pains pyrotechnique rainurés, le procédé selon l'invention permet d'obtenir des pains pyrotechniques avec des rainures « libres » de toute composition, la composition d'amorçage étant déjà intégrée dans le pain (voir figures 1 à 4).
  • Selon une variante, le procédé selon l'invention permet ainsi de fabriquer des pains pyrotechniques « doublement amorcés ». En effet, dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé comprend une étape supplémentaire de dépose d'une composition d'amorçage (a') supplémentaire, de préférence sous forme de pâte, dans les rainures du pain pyrotechnique amorcé et rainuré selon l'invention. La composition d'amorçage supplémentaire (a') est identique ou différente de la (ou des) compositions d'amorçage utilisée(s) dans la (ou les) couche(s) d'amorçage. La composition d'amorçage supplémentaire (a') est par exemple déposée manuellement dans les rainures du pain pyrotechnique amorcé et rainuré selon l'invention. Le pain pyrotechnique doublement amorcé présente ainsi l'avantage de fournir une énergie plus grande à l'initiation du bloc (forte puissance à l'allumage) et donc d'obtenir un front de montée plus performant.
  • Ce mode de réalisation particulier (double amorçage) combine ainsi les avantages des procédés précédemment utilisés et du procédé selon l'invention, ce dernier permettant d'obtenir un pain pyrotechnique amorcé avec des rainures libres, ce qui n'était pas le cas de certains procédés de l'art antérieur, que l'on vient remplir de composition d'amorçage qui elle est sous forme de pâte visqueuse, sur la première couche d'amorçage obtenue par compression - d'où l'appellation « double amorçage ».
  • On notera que les procédés de l'art antérieur avec dépose manuelle de la couche d'amorçage dans les rainures du pain pyrotechnique, constitué uniquement de composition principale, ne permettaient pas d'obtenir des pains « doublement amorcés ».
    • Mode de réalisation avantageux
  • Selon une variante préférée de l'invention, celle-ci concerne un procédé de fabrication d'un pain pyrotechnique amorcé sous forme d'un bloc multicouche rainuré typiquement dans le sens longitudinal, ledit procédé comprenant les étapes successives suivantes :
    1. 1) disposition successive, dans un outillage de mise en forme, d'au moins:
      1. a) une couche (a) de composition d'amorçage, et
      2. b) une couche (b) de composition principale, typiquement classique ou spectrale,
    2. 2) mise en forme par compression, notamment à l'aide de poinçons rainurés.
  • L'homme du métier adaptera le nombre et la géométrie des rainures à la vitesse et au profil de combustion souhaité, en tenant notamment compte du fait que la combustion aura typiquement lieu dans des conditions dynamiques, i.e. le pain pyrotechnique amorcé sera en mouvement lors de la combustion.
  • Le pain pyrotechnique amorcé obtenu selon cette variante conserve avantageusement une combustion radiale.
  • Avantageusement, la couche principale est la couche majoritaire du pain, c'est-à-dire qu'elle représente la plus grande proportion en poids du pain pyrotechnique amorcé. En particulier la couche de composition principale représente entre 60 et 95 % en poids, notamment entre 80 et 92% en poids par rapport au poids du pain pyrotechnique amorcé total.
  • La mise en forme est mise en oeuvre dans un outillage de compression capable de recevoir les quantités appropriées de composition d'amorçage et de composition principale, et pouvant supporter une forte pression. A titre d'exemple d'outillage, on peut citer : un moule de compression disposant d'un corps principal ayant un volume capable de recevoir les compositions, d'un piston de compression équipé de poinçons adaptés (typiquement des poinçons rainurés) et d'un piston de démoulage; le tout étant capable de résister à de fortes pressions.
  • Dans ce mode de réalisation préféré, le procédé comprend avantageusement une unique étape de mise en forme par compression.
  • Dans ce mode de réalisation préféré, le procédé comprend avantageusement une étape 3) de démoulage du pain pyrotechnique.
  • Avantageusement, la composition principale et la composition d'amorçage sont sous forme de poudre solide ou de grains secs, disposant d'une granulométrie calibrée préférentiellement comprise entre 0,5 et 5 mm, encore plus préférentiellement entre 0,5 mm et 2 mm, encore plus préférentiellement entre 0,8 et 1,2 mm. Avantageusement, la compression est uniaxiale. Celle-ci a lieu typiquement sous une pression comprise entre 5KPa et 50 KPa (5 tonnes et 50 tonnes) selon la ou les compositions employée(s). La compression est avantageusement mise en oeuvre à température ambiante ou à chaud entre 30°C et 120°C, de préférence entre 30°C et 80°C.
  • Dans ce mode de réalisation particulier, le pain pyrotechnique peut être mis en forme de façon à obtenir un bloc multicouche parallélépipédique, ou cylindrique.
  • Le procédé peut également comprendre une étape supplémentaire de dépose d'une composition d'amorçage (a') supplémentaire, de préférence sous forme de pâte, dans les rainures du pain pyrotechnique amorcé selon ce mode de réalisation préféré. La composition d'amorçage supplémentaire (a') est identique ou différente de la (ou des) compositions d'amorçage utilisée(s) dans la (ou les) couche(s) d'amorçage. La composition d'amorçage supplémentaire (a') est par exemple déposée manuellement dans les rainures du pain pyrotechnique amorcé.
  • De préférence, le bloc obtenu est tricouche. Selon cette variante, le pain pyrotechnique comprend de préférence une couche centrale d'une composition principale, « prise en sandwich » ou revêtue sur deux côtés opposés (deux faces opposées dans le cas d'un parallélépipède, ou deux couches radialement opposées dans le cas d'un cylindre) ou de part et d'autre d'une couche de composition d'amorçage. Le procédé comprend alors les étapes successives suivantes :
    1. 1) disposition successive dans cet ordre, dans un outillage de mise en forme, de:
      1. a) une première couche (a) de composition d'amorçage,
      2. b) une couche (b) de composition principale,
      3. c) une deuxième couche (c) de composition d'amorçage ;
    2. 2) mise en forme par compression, notamment à l'aide de poinçons rainurés.
  • Les compositions d'amorçage dans les couches (a) et (c) peuvent être identiques ou différentes. Typiquement, les couches (a) et (c) contiennent la même quantité en poids de composition d'amorçage.
  • De préférence, le pain pyrotechnique tricouche obtenu présente des rainures sur au moins deux faces opposées, de préférence sur les faces de composition d'amorçage.
    • Avantages du procédé selon l'invention
  • Ainsi, le procédé selon l'invention permet de réduire notablement le coût et le temps de production des pains pyrotechniques amorcés, en réduisant notamment le nombre d'opérations effectuées dans le procédé de production. En particulier, une seule étape de compression est suffisante pour obtenir un pain pyrotechnique amorcé, directement utilisable dans un dispositif pyrotechnique.
  • En outre, une seule étape de compression est suffisante pour obtenir la cohésion de l'ensemble des couches du pain pyrotechnique.
  • En outre, le procédé selon l'invention permet de diminuer la quantité de solvants utilisés, puisqu'il n'est plus nécessaire de travailler avec un mélange à viscosité contrôlée (mélange sous forme de pâte par exemple). Par ailleurs, le procédé selon l'invention permet de diminuer, voire de supprimer, certaines étapes telles que le séchage, notamment dans le cas d'une mise en forme par compression, lorsque les compositions sont thermoplastiques (leurre classique).
  • Le procédé selon l'invention permet également de fabriquer des pains pyrotechniques de structure inédite, et d'améliorer la cohésion entre les couches de composition d'amorçage et de composition principale. L'interface entre les couches d'amorçage et principales étant liée de manière plus intime, la combustion (généralement radiale) est plus régulière et on observe une diminution voire une suppression des régimes transitoires de combustion.
  • La présente invention vise également un procédé tel que décrit précédemment, comprenant en outre une étape de réticulation par chauffage, lorsque les compositions d'amorçage ou principale sont thermodurcissables (leurre spectral). Dans ce cas, le procédé selon l'invention permet lors de la réticulation de créer des liaisons chimiques entre le bloc et l'amorçage, à condition d'avoir le même type de liant (de type résine) entre le bloc et l'amorçage, augmentant par conséquent la tenue mécanique et la transmission de feu entre le bloc et l'amorçage.
    • Pain pyrotechnique amorcé
  • L'invention se propose également de fournir des pains pyrotechniques amorcés, sous forme d'un bloc multicouche rainuré, susceptibles d'être obtenus par le procédé selon l'invention, comprenant au moins une couche de composition d'amorçage et une couche de composition principale. Les blocs pyrotechniques amorcés selon l'invention possèdent un agencement particulier. En effet, l'étape d'amorçage des pains n'est plus réalisée après l'étape de mise en forme et d'étuvage, mais bien lors de l'étape de mise en forme, préférentiellement lors de l'étape de compression. La composition du bloc pyrotechnique est prise en « sandwich » entre la composition d'amorçage qui se trouve typiquement sous forme de grains secs dans l'outillage de compression.
    Le pain pyrotechnique amorcé présente avantageusement une combustion radiale.
  • Avantageusement, la couche principale est la couche majoritaire du pain, c'est-à-dire qu'elle représente la plus grande proportion en poids du pain pyrotechnique amorcé. En particulier la couche de composition principale représente entre 60 et 95 % en poids, notamment entre 80 et 92% en poids par rapport au poids du pain pyrotechnique amorcé total.
    • Composition principale classique
  • Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la composition principale du pain ou bloc constitue un leurre classique.
  • Dans ce cas, une telle composition est de préférence destinée à émettre dans l'infrarouge. Avantageusement, une telle composition principale comprend un mélange MTV : (Magnésium, Teflon, Viton), comprenant typiquement :
    • entre 30 et 60% d'un réducteur, de préférence du magnésium, du zirconium, du bore ou leurs mélanges, et
    • entre 30 et 40% d'un mélange d'au moins deux polymères fluorés, le premier polymère fluoré étant choisi parmi le polytétrafluoroéthylène, et le second polymère fluoré étant un fluoroélastomère avantageusement choisi parmi les copolymères de fluorure de vinylidène, hexafluoropropylène, perfluorométhylvinyléther et/ou tetrafluoroéthylène ou encore le PMF (polymonofluoride) .
    • optionnellement, entre 2 et 20% de polymères carbonés ou leurs co-polymères tels que le polypropylène, la polybutadiène, le polycarbonate, le polyéthylène ou le polystyrène.
  • Typiquement, la composition d'amorçage utilisée en combinaison avec une composition principale classique est thermoplastique. De préférence, elle comprend un mélange MTV : (Magnésium, Teflon, Viton), comprenant typiquement :
    • entre 30 et 50% d'un réducteur, de préférence du magnésium, du zirconium, du bore ou leurs mélanges, et
    • entre 30 et 40% d'un mélange d'au moins deux polymères fluorés, le premier polymère fluoré étant choisi parmi le polytétrafluoroéthylène, et le second polymère fluoré étant un fluoroélastomère avantageusement choisi parmi les copolymères de fluorure de vinylidène, hexafluoropropylène, perfluorométhylvinyléther et/ou tetrafluoroéthylène ou encore le PMF (polymonofluoride),
    • optionnellement, entre 2 et 8% de polymères carbonés ou leurs co-polymères tels que le polypropylène, le polycarbonate, le polyéthylène ou le polystyrène.
  • Dans ce cas, le bloc ainsi amorcé lors de la compression, peut être directement intégré dans le DSMF (Dispositif de Sécurité et de Mise à Feu).
    • Composition principale spectrale
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la composition principale du pain ou bloc constitue un leurre spectral.
  • Dans ce cas, une telle composition est destinée à émettre dans le domaine infrarouge. Avantageusement, une telle composition principale, est un mélange comprenant :
    • entre 5 et 15% d'une résine choisie parmi une résine polyester, époxy, polybutadiène ou ses co-polymères ;
    • entre 1 et 4% d'un agent réticulant à fonction isocyanate tel que :IPDI (Isophoron de diisocyanate),
    • entre 20 et 30% d'oxydant tel que le perchlorate d'ammonium, le nitrate d'ammonium, le nitrate de potassium, le chlorate de potassium ou le perchlorate de potassium,
    • entre 2 et 5% de molécules énergétiques telles que RDX (1,3,5-Trinitroperhydro-1,3,5-triazine), HMX (cyclotétraméthylène-tétranitramine), et
    • entre 10 et 30%, de réducteur tel que l'aluminium, le zirconium, ou leurs mélanges.
  • Typiquement, la composition d'amorçage utilisée en combinaison avec une composition principale spectrale est une résine thermodurcissable. De préférence, elle est constituée d'un mélange comprenant :
    • entre 5 et 15% d'une résine choisie parmi une résine polyester, époxy, polybutadiène ou ses co-polymères ;
    • entre 1 et 4% d'un agent réticulant à fonction isocyanate tel que :IPDI (Isophoron de diisocyanate),
    • entre 20 et 30% d'oxydant tel que le perchlorate d'ammonium, le nitrate d'ammonium, le nitrate de potassium, le chlorate de potassium ou le perchlorate de potassium,
    • entre 2 et 5% de molécules énergétiques telles que RDX (1,3,5-Trinitroperhydro-1,3,5-triazine), HMX (cyclotétraméthylène-tétranitramine), et
    • entre 10 et 30%, de réducteur tel que l'aluminium, le zirconium, ou leurs mélanges.
  • Dans ce cas, le pain ou bloc spectral amorcé est disposé à l'étuve après compression, pour créer des liaisons chimiques entre le bloc et l'amorçage. La conséquence est une nette amélioration de la cohésion entre composition d'amorçage et composition principale, qui améliore encore le profil d'émission infrarouge lors de combustion (et de performances globales de leurrage), notamment en supprimant les régimes transitoires lors du passage de la combustion de la couche d'amorçage à la couche principale.
    • Rainures
  • Le pain pyrotechnique amorcé selon l'invention est rainuré, tel que décrit ci-dessus.
    • Double amorçage
  • Dans un mode de réalisation particulier, le pain pyrotechnique est « doublement amorcé ». Dans ce mode de réalisation, il comprend une composition d'amorçage supplémentaire (a') dans les rainures du pain pyrotechnique amorcé et rainuré selon l'invention. La composition d'amorçage supplémentaire (a') est identique ou différente de la (ou des) compositions d'amorçage utilisée(s) dans la (ou les) couche(s) d'amorçage.
    • Pain tricouche.
  • Dans un mode de réalisation préféré, le pain obtenu est tricouche. Dans ce mode de réalisation, le pain pyrotechnique comprend de préférence une couche centrale d'une composition principale (b), « prise en sandwich » ou revêtue sur deux côtés opposés (deux faces opposées dans le cas d'un parallélépipède, ou deux couches radialement opposées dans le cas d'un cylindre) ou de part et d'autre d'une couche de composition d'amorçage, couches (a) et (c). Avantageusement, la composition d'amorçage est identique dans les couches (a) et (c). Typiquement, les couches (a) et (c) contiennent la même quantité en poids de composition d'amorçage.
  • De préférence, le pain pyrotechnique tricouche obtenu présente des rainures sur au moins deux faces opposées, de préférence sur les faces de composition d'amorçage.
  • Dans un mode de réalisation particulier, le pain pyrotechnique peut également être constitué de plusieurs compositions principales différentes prises en sandwich avec la composition d'amorçage.
  • On entend au sens de la présente invention qu'une composition principale est la composition principale du pain. Cette composition fournira l'effet demandé lors de la combustion. La composition principale est la composition majoritaire du pain pyrotechnique. La composition d'amorçage est la composition d'initiation de cette composition principale.
    • Modes de réalisation particuliers
  • Dans un mode de réalisation particulier, le pain pyrotechnique peut être partiellement pris en sandwich entre la composition d'amorçage et la ou les compositions principale(s) du pain. Une partie du bloc peut ainsi être amorcée.
  • Dans un mode de réalisation particulier, le pain pyrotechnique peut être partiellement rainuré (la rainure permet de faire circuler avantageusement les gaz d'allumage lors de l'initiation du pain) et amorcé. Une partie du bloc peut ainsi être prise en « sandwich » entre la composition d'amorçage et la composition principale du pain.
  • Dans un mode de réalisation particulier, le pain pyrotechnique peut être amorcé et non rainuré. Tout le bloc est amorcé où la composition principale est prise en « sandwich » par la composition d'amorçage sur toute la longueur.
  • Dans un mode de réalisation particulier, le pain pyrotechnique peut être entièrement amorcé avec plusieurs compositions d'amorçage et rainuré. En effet, la composition principale est prise en sandwich avec une ou plusieurss compositions d'amorçage. Dans ce mode de réalisation, la première composition d'amorçage peut être mise en forme en même temps que la composition principale et les autres compositions d'amorçages mises en forme dans un deuxième temps. Ainsi, il est possible de disposer une composition d'amorçage A1 sur une partie préférentielle du bloc, puis de disposer une composition d'amorçage A2 sur le reste du bloc. Ainsi, plusieurs formulations différentes peuvent être utilisées, sur tout ou partie du bloc en fonction de la demande en performance.
    • Mode de réalisation préféré
  • Selon une variante préférée, l'invention concerne un pain pyrotechnique amorcé sous forme d'un bloc multicouche rainuré comprenant au moins une couche de composition d'amorçage et une couche de composition principale, susceptible d'être obtenus par le procédé selon l'invention, dans lequel l'étape de mise en forme est réalisée par compression.
  • De préférence, le pain pyrotechnique amorcé est de type « sandwich », c'est-à-dire qu'il comprend trois couches : une couche de composition principale typiquement classique ou spectrale, « prise en sandwich » ou entre deux couches de composition d'amorçage.
  • La composition du bloc pyrotechnique est prise en « sandwich » entre les deux couches de composition d'amorçage qui se trouve typiquement sous forme de grains secs dans l'outillage de compression.
  • Avantageusement, la couche principale est la couche majoritaire du pain, c'est-à-dire qu'elle représente la plus grande proportion en poids du pain pyrotechnique amorcé. En particulier la couche de composition principale représente entre 60 et 95 % en poids, notamment entre 80 et 92% en poids par rapport au poids du pain pyrotechnique amorcé total.
    • Avantages des pains pyrotechniques amorcés selon l'invention
  • Les pains pyrotechniques amorcés selon l'invention présentent plusieurs avantages par rapport aux pains amorcés de l'art antérieur :
    • amélioration de la transmission de feu entre le bloc et l'amorçage, résultant notamment en une suppression des régimes transitoires de combustion,
    • propriétés physiques de l'amorçage nettement améliorées,
    • amélioration des tenues mécaniques aux agressions extérieures du pain pyrotechnique.
    • amélioration du rendement thermique de la combustion,
    • augmentation de la durée de vie des compositions d'amorçage avant mise en forme,
    • diminution des phases de fabrication de la composition d'amorçage.
  • En particulier, les pains pyrotechniques selon l'invention présentent une excellente tenue aux vibrations, notamment par rapport aux pains pyrotechniques fabriqués selon les procédés de l'art antérieur, en particulier les procédés comprenant une dépose manuelle ou automatique de la composition d'amorçage.
    • Dispositifs et Utilisations
  • La présente invention concerne également un dispositif pyrotechnique comprenant un pain pyrotechnique selon l'invention.
  • De préférence, le pain amorcé selon l'invention est inséré dans un dispositif pyrotechnique. Ce dispositif pyrotechnique est avantageusement une cartouche, dans laquelle est typiquement ajouté un système d'initiation. Dans un mode de réalisation de l'invention, la cartouche est montée dans un chargeur, pour être utilisée depuis un avion.
  • La présente invention concerne également une utilisation du pain pyrotechnique selon l'invention ou du dispositif selon l'invention en tant que leurre infrarouge.
    • DESCRIPTION DES FIGURES
    • Figure 1 : Schéma d'un pain pyrotechnique amorcé sous forme d'un bloc tricouche parallélépipédique comprenant une couche centrale d'une composition principale (b), « prise en sandwich » ou revêtue sur deux côtés opposés d'une couche de composition d'amorçage, couches (a) et (c). Le pain est rainuré sur les faces de couche de composition d'amorçage, et les rainures (d) sont longitudinales.
    • Figure 2 : Photographie d'un pain pyrotechnique amorcé au sortir de la ligne de production sous forme d'un bloc tricouche comprenant une couche centrale d'une composition principale (b), « prise en sandwich » ou revêtue sur deux côtés opposés d'une couche de composition d'amorçage, couches (a) et (c), obtenu conformément à l'exemple 1, sous forme parallélépipédique.
    • Figure 3 : Schéma d'un pain pyrotechnique amorcé sous forme d'un bloc tricouche cylindrique comprenant une couche centrale d'une composition principale (b), « prise en sandwich » ou revêtue sur deux côtés opposés d'une couche de composition d'amorçage, couches (a) et (c). Le pain est rainuré sur les faces de couche de composition d'amorçage, et les rainures (d) sont longitudinales.
    • Figure 4 : Photographie d'un pain pyrotechnique amorcé au sortir de la ligne de production sous forme d'un bloc tricouche comprenant une couche centrale d'une composition principale (b), « prise en sandwich » ou revêtue sur deux côtés opposés d'une couche de composition d'amorçage, couches (a) et (c), obtenu conformément à l'exemple 1, sous forme cylindrique.
    • Figure 5 : schéma représentant un profil de combustion radiale (a) ou axiale (b). Les flèches indiquent le sens de la combustion.
    • Figure 6 : Mesure radiométrique des leurres infrarouge de type spectraux en configuration dynamique. Courbe en traits pleins : pain tricouche de type sandwich selon l'invention. Courbe en pointillés : Pain réalisé selon l'art antérieur. On observe une amélioration significative des performances en début de combustion, avec une excellente transition de feu entre le bloc et l'amorçage. L'axe des abscisses représente le temps. L'axe des ordonnées représente luminance (en Watt par stéradian).
    • Figure 7 : Mesure radiométrique des leurres infrarouge de type classique en configuration statique. Courbe en traits pleins : pain tricouche de type sandwich selon l'invention. Courbe en pointillés : Pain réalisé selon l'art antérieur. On observe une amélioration significative des performances en début de combustion, avec une excellente transition de feu entre le bloc et l'amorçage. L'axe des abscisses représente le temps. L'axe des ordonnées représente luminance (en Watt par stéradian).
    EXEMPLES Exemple 1 : Leurre IR Spectral
  • Fabrication au mélangeur planétaire, sous solvant, le même jour, des compositions du bloc puis de l'amorçage. Les compositions sont granulées afin d'obtenir une taille de grain calibrée d'environ 1.2 mm. Puis les grains obtenus sont séchés à 50°C pendant 2h, afin d'évaporer le solvant. On obtient donc les compositions sous forme de grains secs non réticulés.
  • La composition d'amorçage est un mélange comprenant :
    • entre 5 et 15% d'une résine choisie parmi une résine polyester, époxy, polybutadiène ou ses co-polymères ;
    • entre 1 et 4% d'un agent réticulant à fonction isocyanate tel que :IPDI (Isophoron de diisocyanate),
    • entre 20 et 30% d'oxydant tel que le perchlorate d'ammonium, le nitrate d'ammonium, le nitrate de potassium, le chlorate de potassium ou le perchlorate de potassium,
    • entre 2 et 5% de molécules énergétiques telles que RDX (1,3,5-Trinitroperhydro-1,3,5-triazine), HMX (cyclotétraméthylène-tétranitramine), et
    • entre 10 et 30%, de réducteur tels que l'aluminium, le zirconium, ou leurs mélanges.
  • Dans l'outillage de compression, muni de poinçons rainurés sur au moins 2 faces opposées, sont disposées successivement les couches suivantes :
    1. a) une première couche (a) de composition d'amorçage, coté poinçons rainuré,
    2. b) une couche (b) de composition principale,
    3. c) une deuxième couche (c) de composition d'amorçage, coté poinçon rainuré (voir figure 1).
  • On dispose de manière uniforme sur toute la surface environ 4 grammes de composition d'amorçage pour former la couche a). La composition d'amorçage de la couche a) se trouve alors du côté des poinçons rainurés. Pour former la couche b), on dispose de manière uniforme par-dessus la couche a) environ 90g de composition principale. Enfin, la deuxième couche d'amorçage c) est disposée de manière uniforme sur toute la surface par-dessus la couche b). La composition d'amorçage de la couche c) se trouve alors du côté des poinçons rainurés.
  • Le dosage des compositions et leur dépose dans l'outillage de compression peuvent se faire de manière automatique et les masses peuvent être ajustées en fonction des calibres. Le piston est ensuite descendu sur cette succession de couches pour y appliquer un taux de compression de 10 KPa (10 Tonnes) pendant 10 secondes. Le taux de compression est adapté au calibre fabriqué.
  • Le tout est ensuite démoulé, par un cycle automatique de la presse, par poussée inverse.
  • Le bloc IR amorcé est ainsi obtenu directement en une seule étape de compression.
  • Le bloc amorcé est ensuite disposé en étuve 70°C pendant 5 jours, pour y subir une réticulation permettant de lier la couche de composition principale aux couches de composition d'amorçage. Des liaisons chimiques se créent donc entre la couche de composition principale et les couches de composition d'amorçage.
  • Une photographie du pain ainsi obtenu par le procédé selon l'invention est donnée en figure 2 ou 4 (en fonction de la forme de l'outillage de compression).
  • Il n'est plus nécessaire de le donner à l'atelier suivant pour qu'il soit amorcé par dépose manuelle ou automatique à l'aide d'une canule.
  • Puis, le dispositif de sécurité de mise à feu (DSMF) est ajouté pour réaliser l'intégration en cartouche.
    • Exemple 2 : Performances des blocs selon l'invention
  • Les performances des blocs selon l'invention ont été comparées à celles obtenues avec un bloc de l'art antérieur (i.e. amorcé par dépose manuelle) lors d'un tir dynamique pour le pain pyrotechnique « spectral » de l'exemple 1 et lors d'un tir statique dynamique pour le pain pyrotechnique « classique » de l'exemple 1.
    • Dispositif expérimental :
  • Après l'assemblage du DSMF au pain amorcé, le tout est ensemble mis en cartouche.
  • Pour le tir dynamique : La cartouche est positionnée sur un chariot qui sera lancé à une certaine vitesse sur un rail, puis le leurre en cartouche sera lancé pour simuler une éjection sous avion.
  • Des moyens de mesures tels que des radiomètres et thermographes sont disposés pour mesurer les performances Infra Rouge des pains, en tirs dynamiques.
  • Pour un tir statique : Le sous-ensemble est calé sur un support fixe, le leurre est initié. La performance Infrarouge est alors mesurée à l'aide de radiomètres
    • Résultats
  • La figure 6 démontre d'une part que le front de montée obtenu avec un bloc selon l'invention est plus rapide et plus élevé qu'avec un bloc selon l'art antérieur et d'autre part, que la transition bloc/amorçage n'est plus marquée par un creux au niveau des performances (bloc selon l'art antérieur) correspondant à un régime transitoire de combustion, mais bien une mesure continue du signal infra rouge (bloc selon l'invention).
  • Les constations sont les mêmes sur la figure 7.
  • Ainsi, les figures 6 et 7 illustrent bien la disparition du régime transitoire obtenue avec les pains pyrotechniques amorcés selon l'invention, aussi bien en conditions de tir dynamique ou statique.
  • En conclusion, les pains selon l'invention permettent d'augmenter les cadences, de simplifier le procédé qui nécessite beaucoup moins de moyens et de personnels, présentent une amélioration significative de la transition de la combustion entre composition d'amorçage et composition principale (avec suppression des régimes transitoires de combustion), ce qui permet notamment d'augmenter le front de montée, mais également confère à la composition d'amorçage une meilleure tenue mécanique (passage des épreuves de vibrations et de chocs et cohésion forte avec le pain).

Claims (14)

  1. Procédé de fabrication d'un pain pyrotechnique amorcé sous forme d'un bloc multicouche rainuré, ledit procédé comprenant les étapes successives suivantes :
    1) disposition successive, dans un outillage de mise en forme, d'au moins:
    a) une couche (a) de composition d'amorçage, et
    b) une couche (b) de composition principale,
    2) mise en forme par compression.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il comprend une unique étape de mise en forme par compression.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la composition d'amorçage et la composition principale sont sous forme de grains secs.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape 1) comprend en outre la disposition d'une couche (c) de composition d'amorçage, de telle manière que la couche (b) de composition principale est revêtue sur deux côtés opposés d'une composition d'amorçage (a) et (c).
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche principale représente entre 60 et 95 % en poids, notamment entre 80 et 92% en poids par rapport au poids total du pain pyrotechnique amorcé.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire de dépose d'une composition d'amorçage supplémentaire dans les rainures du pain pyrotechnique amorcé, la composition d'amorçage supplémentaire étant de préférence sous forme d'une pâte.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le pain pyrotechnique amorcé obtenu présente une combustion radiale.
  8. Pain pyrotechnique amorcé sous forme d'un bloc multicouche rainuré, susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 comprenant au moins une couche de composition d'amorçage et une couche de composition principale.
  9. Pain pyrotechnique amorcé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une couche centrale d'une composition principale (b), revêtue sur deux côtés opposés d'une couche de composition d'amorçage, couches (a) et (c).
  10. Pain pyrotechnique amorcé selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la couche principale représente entre 60 et 95 % en poids, notamment entre 80 et 92% en poids par rapport au poids total du pain pyrotechnique amorcé.
  11. Pain pyrotechnique amorcé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend une composition d'amorçage supplémentaire dans les rainures du pain pyrotechnique amorcé.
  12. Pain pyrotechnique amorcé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il présente une combustion radiale.
  13. Cartouche comprenant un pain pyrotechnique amorcé selon l'une quelconque des revendications 8 à 12.
  14. Utilisation du pain pyrotechnique amorcé selon l'une quelconque des revendications 8 à 12 ou de la cartouche selon la revendication 13 en tant que leurre infrarouge.
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