EP3887752B1 - Chargement d'allumage pour munition, procede d'obtention, tube allumeur et systeme d'allumage mettant en oeuvre un tel chargement - Google Patents

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EP3887752B1
EP3887752B1 EP19836504.1A EP19836504A EP3887752B1 EP 3887752 B1 EP3887752 B1 EP 3887752B1 EP 19836504 A EP19836504 A EP 19836504A EP 3887752 B1 EP3887752 B1 EP 3887752B1
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EP
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ignition
ignition charge
charge
powder
collodion
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Sébastien CUVELIER
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Eurenco SA
Eurenco France SA
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Eurenco SA
Eurenco France SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C19/00—Details of fuzes
    • F42C19/08—Primers; Detonators
    • F42C19/0823—Primers or igniters for the initiation or the propellant charge in a cartridged ammunition
    • F42C19/0826—Primers or igniters for the initiation or the propellant charge in a cartridged ammunition comprising an elongated perforated tube, i.e. flame tube, for the transmission of the initial energy to the propellant charge, e.g. used for artillery shells and kinetic energy penetrators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
    • C06B45/12—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product having contiguous layers or zones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06C—DETONATING OR PRIMING DEVICES; FUSES; CHEMICAL LIGHTERS; PYROPHORIC COMPOSITIONS
    • C06C7/00—Non-electric detonators; Blasting caps; Primers
    • C06C7/02—Manufacture; Packing

Definitions

  • the technical field of the invention is that of ignition charges for an igniter tube for propellant charges having a central (cylindrical) channel.
  • the propellant charges fitted to the shells and missiles are ignited by means of an igniter associated with an igniter tube.
  • the igniter tube is formed of a combustible tube closing an ignition charge based on high-combustion ignition powder. This igniter tube is placed in the channel of the propellant charge.
  • the patent application FR-A-2 593 905 describes an ignition charge placed in a combustible tube consisting of a stack of tablets of agglomerated ignition powder. These assemblies for igniter tubes require on the one hand the manufacture of agglomerated powder tablets, and on the other hand their placement in the fuel tube.
  • the ignition charge, placed in the fuel tube is made of a pyrotechnic material based on an agglomerated powder.
  • combustible caps are distributed over the length of said tube. These combustible caps, about ten microns thick, rupture with the rise in pressure in the tube generated by the combustion of the ignition charge. Thus the hot gases generated by the ignition powder can reach, from the start of ignition, the parts of the propellant charge located in the vicinity of the openings resulting from the breakage of the caps.
  • Ignition charges based on prior art powder tablets have several disadvantages (of which said skilled artisan is aware).
  • the operation of filling the fuel tube with the ignition charge is a delicate operation, with reference both to the handling technique and to the pyrotechnic risk (the ignition powder is classified in risk division 1.1 within the meaning of within the meaning of the UN GHS classification (Globally Harmonized System of Classification and Labeling of Chemicals (UN)). special tools to be automated.
  • the ignition charge is introduced into the tube in mixture with a collodion to obtain ( in situ ) tablets, the evaporation time of the collodion solvent is long due to the confinement of the charged collodion in the tube.
  • the fuel tube has a length equivalent to that of the propellant charge channel, but the ignition charge occupies a volume in relation to its mass.
  • the mass of the charge may vary according to the ignition specifications and/or the nature of the powder.
  • the ignition charge volume specified for ignition may be lower than that of the propellant charge channel.
  • the ignition of the propellant charge is therefore not always homogeneous in the tube, and therefore synchronous over the length of the channel. This then deviates from the ideal conditions of almost instantaneous ignition of the entire (internal) surface of the propellant charge.
  • the patent application FR-A-2 725 781 proposes to replace the tablets of agglomerated powder by an ignition material comprising an ignition composition in powder form (typically black powder) deposited on a flexible support sheet, which is then advantageously rolled up on itself in order to be inserted into a combustible tube to form an igniter tube. So that the powder (which is just placed on the flexible support) does not fall to the bottom of the igniter tube, it is imperative to coat the powder composition with another flexible sheet (called a screen sheet), at least one of the screen and support sheets. being coated with glue.
  • an ignition material comprising an ignition composition in powder form (typically black powder) deposited on a flexible support sheet, which is then advantageously rolled up on itself in order to be inserted into a combustible tube to form an igniter tube. So that the powder (which is just placed on the flexible support) does not fall to the bottom of the igniter tube, it is imperative to coat the powder composition with another flexible sheet (called a screen sheet), at least one of the
  • This method makes it possible to better distribute the powder charge in the channel of the ammunition and facilitates the dismantling of the ignition material with respect to the ignition material of agglomerated powder.
  • the ignition material described in the patent application FR-A-2 725 781 therefore proposes a technical solution to the problems posed by ignition materials based on powder tablets.
  • the flexible sheet and the screen sheet are made of paper, nitro paper, fabric, plastic or aluminum. These materials do not contribute significantly to the energy input of the ignition charge.
  • the spatial distribution of the ignition energy of the charge is only obtained by the distribution and the volume of the piles of powder. It is not contemplated to vary the composition of the ignition material to optimize the spatial distribution of the energy of the ignition charge.
  • the configuration possibilities in terms of level and the spatial energy distribution of the pyrotechnic objects of the patent application FR-A-2 725781 are therefore limited and controlled solely by the mass and the spatial distribution of the piles of pulverulent powder.
  • the invention relates to an ignition charge according to claim 1 and to methods for obtaining such an ignition charge according to claims 11 and 12.
  • the invention therefore relates, according to a first aspect, to an ignition charge for a channel (cylindrical) propellant charge igniter tube.
  • the ignition charge of the invention consists of a support film based on cellulose ester comprising on one of its faces an ignition charge distributed discontinuously, in solid geometric volumetric patterns, over several zones of the film.
  • the support film consists essentially of cellulose ester and plasticizer.
  • the ignition charge is essentially composed of ignition powder(s) and cellulose ester.
  • the invention also relates, in another aspect, to a method of obtaining the aforementioned ignition charge.
  • the ignition charge is obtained by molding the ignition charge, then the transfer by bonding of the ignition charge obtained on the support film.
  • the ignition charge is obtained by extrusion of the ignition charge in collodion to obtain ( in situ ) the ignition charge on the support film.
  • the invention also relates, according to another aspect, to a channel (cylindrical) propellant charge igniter tube in which the aforementioned ignition charge is inserted, rolled up on itself so as to form a cylinder.
  • the invention also relates, according to another aspect, to an ignition system comprising the aforementioned igniter tube.
  • the invention relates to an ignition charge consisting of a support film based on cellulose ester comprising on one of its faces (interior or exterior) an ignition charge distributed discontinuously, in patterns solid geometric volumes, on several areas of the film.
  • the type of support film used in the context of the invention is known to those skilled in the art as being a base material for combustible casings containing ignition powders. It is an energetic material manufactured industrially. It typically contributes minus 0.5% of the combustion energy of the ignition charge of the invention.
  • the support film is based on cellulose ester (approximately 70% to approximately 90% by mass) and generally contains in addition, conventionally, at least one plasticizer (approximately 1% to approximately 20% by mass, preferably approximately 10% by mass ) and at least one cellulose ester stabilizer (about 0.5 to about 5% by weight). It also generally contains at least one additive (>0% to approximately 1% by mass), for example chosen from anti-adhesion agents, anti-glare agents, antioxidants.
  • the support film is also capable of containing a residual quantity of solvent(s), in particular of solvent(s) for phlegmatization or (and) of solvent(s) for dissolving the cellulose ester used during the manufacture of the movie.
  • Such films are known to those skilled in the art, in particular the films based on nitrocellulose marketed by the company Eurenco under the name Nitrofilm® . These films are obtained by continuous casting on a conveyor belt and generally have a thickness of 0.1 mm to 0.25 mm. They can be glued together in multilayers to obtain greater thicknesses. It is not excluded that a film of this type has been secured to a reinforcement, for example a woven mesh, in polyamide, typically about ten microns thick, to improve its mechanical properties (see the films based on nitrocellulose marketed by the company Eurenco under the name Cellunyl® ).
  • the cellulose ester used as major component of the support film is chosen from cellulose nitrate, cellulose acetate or nitrocellulose, the latter being preferred.
  • the mass nitrogen content of the nitrocellulose is conveniently from 10.5 to 13.5%, an example being grade E nitrocellulose with a mass nitrogen content of 11.8% to 12.3%, advantageously equal to 12% .
  • the ignition charge intended to be distributed over several zones of the support film, is obtained by drying a collodion loaded with ignition powder(s) deposited on said zones of the support film.
  • Collodion is typically obtained by dissolving a cellulose ester-based film in a solvent (or a mixture of solvents) of said cellulose ester.
  • the cellulose ester-based film conventionally comprises, in addition to the cellulose ester, at least one plasticizer, at least one stabilizer (of the cellulose ester), optionally at least one additive, and at least one residual solvent.
  • the various constituents of said film are present in proportions identical to those indicated above in relation to the support film.
  • the cellulose ester of the film used to prepare the collodion is chosen from cellulose nitrate, cellulose acetate or nitrocellulose, the latter (as defined above) being preferred.
  • the cellulosic ester of the film used to prepare the collodion is the same as that used to prepare the carrier film.
  • the plasticizer of the film used to prepare the collodion can be any plasticizer present in the composition of conventional cellulosic films, and can in particular be a ketone (such as camphor), a vinyl ether (such as LUTONAL ® A50 marketed by the company BASF), a polyurethane (such as NEP-PLAST 2001 marketed by the company Hagedorn-NC), an adipate (such as dioctyl adipate) or a citrate (such as 2-acetyl triethyl citrate).
  • a ketone such as camphor
  • a vinyl ether such as LUTONAL ® A50 marketed by the company BASF
  • a polyurethane such as NEP-PLAST 2001 marketed by the company Hagedorn-NC
  • an adipate such as dioctyl adipate
  • a citrate such as 2-acetyl triethyl citrate
  • the film stabilizer used to prepare the collodion can be any stabilizer present in the composition of conventional cellulosic films, and can in particular be a compound whose chemical formula includes aromatic nuclei (opportunly two aromatic nuclei), capable of fixing the nitrogen oxides from the decomposition of nitric esters (presently nitrocellulose).
  • stabilizers include 2-nitrodiphenylamine (2NDPA), 1,3-diethyl-1,3-diphenyl urea (centralite I), 1,3-dimethyl-1,3-diphenyl urea (centralite II), and 1-methyl-3-ethyl-1,3-diphenyl urea (centralite III).
  • the optional film additive used to prepare the collodion can be any additive present in the composition of conventional cellulosic films, and can be chosen in particular from anti-adhesive agents, such as anti-adhesive agents of the silicone type, anti- pigments, antioxidants, colorants, surfactants, anti-caking agents and hydrophobic agents.
  • anti-adhesive agents such as anti-adhesive agents of the silicone type, anti- pigments, antioxidants, colorants, surfactants, anti-caking agents and hydrophobic agents.
  • the solvent used to prepare the collodion can be any solvent capable of solubilizing the cellulose ester.
  • the solvent is a double solvent of the acetone/butyl acetate type at 50%/50% by mass.
  • the collodion is advantageously formulated to lead to a dry extract of cellulose ester (after evaporation of the solvent) of approximately 10% to approximately 45%, preferentially of approximately 15% to approximately 40%, preferentially still of approximately 20% to approximately 40% by mass.
  • the ignition powder which is charged in the collodion is a conventional ignition powder used for the ignition of propellant charges.
  • Examples of ignition powder are given in Table 1 below.
  • Table 1 Starter powder: constituents Chemical formula Boron/potassium nitrate B/KNO 3 Aluminum/potassium perchlorate Al/KClO 4 Magnesium/Teflon ® -Viton ® Mg/PTFE-TV Zirconium/barium chromate Zr/BaCrO 4 Aluminum/copper oxide AI/CuO black powder
  • S/Charcoal/KNO 3 Magnesium/sodium nitrate/potassium nitrate Mg/NaNO 3 /KNO 3 Zirconium/lead chromate Zr/PbCrO 4 Zirconium-nickel/potassium perchlorate-barium nitrate ZrNi/KClO 4 -Ba(NO 3 ) 2
  • Fine particle size PN powders known to a person skilled in the art under the names PN5, PN6 or PN7, are best suited for the charges of the invention.
  • a fine particle size ensures better dispersion of the powder in the collodion.
  • a collodion charged with ignition powder(s) for obtaining the ignition charge typically comprises approximately 60% to approximately 70% by mass of powder(s), and the balance to 100% (i.e. say about 30% to about 40% by mass) of collodion.
  • the ignition powder(s), previously constituted, is (are) added to the collodion.
  • the collodion loaded with ignition powder is distributed discontinuously, in solid geometric volumetric patterns, over several zones of the support film.
  • the dry product i.e., the ignition charge
  • the patterns obtained are attached to the film.
  • the film provided with said patterns can then be rolled to obtain a cylinder (“unstabilized”), or else rolled and advantageously glued overlapping to obtain a cylinder (“stabilized”).
  • an adhesive based on cellulosic ester identical to that of the support film is advantageously used to bond the overlapping surfaces of the film.
  • the cylinder can then be inserted, and optionally punctually glued, in a fuel tube intended to be housed in the channel of a propellant charge.
  • the ignition charge is distributed (conditioned) discontinuously (over several areas of the support film), according to (solid) geometric patterns, very advantageously in the form of (solid) strips, preferably regularly spaced (regularly distributed over the internal or external surface of the cylinder).
  • the arrangement of the patterns, very advantageously bars with a triangular section, in the cylinder is generally axial or radial, very preferably axial.
  • the patterns distributed on the support film are of different geometry.
  • each pattern distributed over the support film contains a substantially identical quantity of ignition powder(s), in the proportions indicated above (approximately 88% to approximately 92% by weight).
  • the patterns distributed on the support film do not all contain the same quantity of ignition powder(s), the quantity of ignition powder(s) in each pattern being in the proportions indicated below. above (about 88% to about 92% by weight).
  • the total mass of ignition powder(s) present on the film represents at least 70% of the mass of the ignition charge (film + ignition charge) .
  • the ignition charge is conveniently placed on the support film so as to leave free two lateral surfaces of said film which are to be overlapped in order to obtain the cylinder intended to be inserted into the fuel tube.
  • the ignition charge does not conveniently cover the axial ends of the face inside the cylinder, thus leaving a free height to grip the cylinder without contact with the ignition charge.
  • the support film moreover advantageously comprises micro-perforated zones (for example circular or in the form of slits) distributed on its surface. These zones play the role of vents which favor the dispersion of the ignition gases inside the tube, thus preventing the film which burns slower than the ignition charge from constituting a screen for said ignition gases.
  • the support film can also comprise regularly spaced slits on its edges in the manner of a photographic film (see below the method of automatic deposition by extrusion).
  • the outer face of the ignition charge can also be locally glued to the inner face of the tube at easily accessible points ensuring the possibility of taking off for dismantling. For example, it is glued punctually to each end of the tube.
  • the tube then receives at each of its ends a lid (commonly called straw) acting as a stopper.
  • the lids (plugs) are made of a combustible material generally identical to that of the tube.
  • the invention relates to a method of obtaining the ignition charge described above.
  • the ignition charge is obtained by molding the ignition charge, from the collodion charged with ignition powder (as defined above), then the transfer by gluing of the charge of ignition obtained on the film.
  • the ignition charge is obtained by extrusion of the collodion charged with ignition powder (as defined above) to obtain ( in situ ) the ignition charge on the film.
  • the cellulosic film being very sensitive to the presence of solvent, the areas outside the deposit of the patterns (for example bars) must, in all cases , be kept under stress, flat, to avoid “curling” of the edges of the film, and this until the evaporation of the collodion solvent loaded with ignition powder.
  • the collodion loaded with ignition powder(s) is poured into a silicone mold comprising the imprints of the patterns. After drying at room temperature (evaporation of the solvent), the patterns are taken off from the mold and then replaced in the imprints of the mold, in order to ensure, for the next step, an effortless transfer onto the film.
  • the visible face to be glued is then coated with the patterns arranged in the mold with the same collodion, subsequently called bonding collodion.
  • the film is pressed on the mold for a time ensuring the fusion of the bonding collodion with the film.
  • the film then merges with the visible face (coated) of the patterns through the bonding collodion. Then, the pressure on the film is released and after a waiting time, the assembly (film + patterns) is removed from the mould.
  • the ignition charge in the form of a cylinder, in a combustible tube, it is necessary to respect an additional drying time of the collodion before rolling the film. provided with the patterns, and possibly to glue the transverse ends overlapping. The outer face of the ignition charge is glued punctually to each end of the tube.
  • the collodion loaded with ignition powder(s) is placed in a reservoir and deposited by extrusion in the form of patterns on the film. It is then dried there at room temperature. During this drying, the whole (film + patterns) can be handled. At the end of this drying, the patterns are solidarized with the film.
  • a continuous industrial process for depositing the ignition charge by extrusion can easily be envisaged by using a continuous micro-extruder associated with a strip of film in translation in the direction of its length. The ignition charge can be deposited in several superimposed layers using the additive manufacturing technique.
  • the cylindrical ignition charge obtained can be arranged automatically in an igniter tube (it was possible to provide, as indicated above, sticking points).
  • the invention relates to a central channel (cylindrical) igniter tube comprising a cylindrical ignition charge according to the invention.
  • the igniter tube consists of a cylindrical combustible film (i.e. of combustible material) inside which the ignition charge is placed so as to form a central channel.
  • the invention relates to an ignition system for ammunition comprising the aforementioned igniter tube.
  • PN7 ignition powder is classified in risk division 1.1 within the meaning of the UN GHS classification (Globally Harmonized System of Classification and Labeling of Chemicals (UN).
  • the collodion is prepared by dissolving the nitrocellulose-based film in a solvent.
  • the solvent is a double solvent of the acetone/butyl acetate (AB) type at 50%/50% by mass.
  • the collodion is prepared to lead to a dry extract (after evaporation of the solvent) of 20%.
  • Table 4 shows the composition of collodion.
  • Table 4 Collodion Composition (% by mass) Nitrofilm® 20 AB 40 Acetone 40
  • the charged collodion is obtained by mixing the ignition powder with the collodion.
  • the charged collodion comprises 60% by mass of ignition powder.
  • Table 5 gives the charged collodion composition.
  • Table 5 Charged Collodion Composition (% by mass) Powder PN 7 60 Collodion 40
  • Example 3 Deposition of charged collodion and drying on the nitrocellulose-based film
  • the collodion is deposited on the nitrocellulose-based film by means of the process of obtaining the strips by molding then transferring them onto the film (3.1) or by means of the process by extrusion deposition of the collodion loaded with ignition powder on the film (3.2).
  • the collodion charged with ignition powder is poured into a silicone mold comprising 20 imprints of the bars ( figure 1 ) spaced 2 mm apart.
  • the geometry of the indents is triangular in section with a base width of the triangular section of 2 mm, a height of 3 mm and a length of 80 mm.
  • the volume of a footprint is 0.48 cm 3 ( figure 2 and 3 ).
  • the strips After drying at room temperature (evaporation of the solvent) for about 4 hours, the strips are taken off the mold and then replaced in the mold cavities, in order to ensure, for the next step, an effortless transfer to the film. .
  • the visible face to be glued of the strips arranged in the mold is coated with the same collodion as that used to form the charged collodion.
  • the film After a waiting time of approximately 1 minute, the film is pressed onto the mold for approximately 1 minute.
  • the nitrocellulose-based film then fuses with the visible face (coated with bonding collodion) of the strips. Then, the pressure on the film is released. After one minute, the assembly (film + strips) is removed from the mould.
  • An additional drying time (lasting 5 minutes at room temperature, which can be reduced to about 1 minute with stoving at 80°C) of the bonding collodion is necessary before being able to roll the film for its shaping. cylindrical.
  • the manual deposition by extrusion described below is representative of that which could be obtained with an automatic controlled means of deposition by extrusion.
  • the deposition of the collodion loaded with ignition powder on the film is carried out by means of a 20 ml syringe.
  • the syringe contains approximately 30 g of collodion loaded with ignition powder.
  • the charged collodion is deposited by means of the syringe in the form of strips on the film. Once deposited, the loaded collodion is dried at room temperature for about 2.5 hours. During the drying time, the assembly (film + strips) can be handled. At the end of this drying, the strips secured to the film have an average width of 2.5 mm and the film can be rolled for cylindrical shaping.
  • the ignition charge constituting the bar patterns contains the mass ratios indicated in Table 6 below.
  • Table 6 Ignition load % mass PN 88.3 Nitrocellulose 9.8 Plasticizer 1.2 Stabilizing 0.4 Solvent residues 0.3
  • the ignition charge (ignition charge + support film) is classified in risk division 1.3 within the meaning of the UN GHS classification (Globally Harmonized System of classification and labeling of chemical products (UN).
  • UN GHS classification Globally Harmonized System of classification and labeling of chemical products (UN).
  • the film provided with the strips is rolled to obtain a cylinder.
  • the edges of the film are overlapped over a length of 5 mm and glued, thus leaving a spacing of 2 mm between the bars opposite the line of coverage.
  • the collodion of Table 4 is used as glue (if necessary, the amount of solvent can be reduced to 60% by mass contained in the collodion to increase its viscosity).
  • the cylindrical ignition charge is then ready to be inserted and positioned in a fibrous nitrocellulose tube to constitute the propellant charge.
  • the fibrous tube manufactured by the company Eurenco, consists of 69% nitrocellulose cotton powder, 25% cellulose, 5% resin and 1% stabilizing additive. Its mass is 18 g +/- 3g.
  • the tube has a height of 126 mm, for an internal diameter of 28 mm and a thickness of 1.8 mm.
  • the outer face of the ignition charge is glued punctually (4 circular dots of glue) to each end of the tube, with a glue of the same nature as that used to glue the film. This one-time bonding ensures the holding of the ignition charge in the tube but also allows the extraction of the ignition charge from the tube by exerting a moderate force on one end of the film.
  • the figure 4 shows the propellant charge provided with an ignition charge obtained by molding.
  • the propellant charge is then closed off by combustible felt covers of the same nature as the tube before being associated with ammunition.
  • Table 7 gives the combustion characteristics measured in a manometric chamber (according to standard NF T 70-714) of the propellant charges of the invention, obtained by molding the charged collodion on the film (Example 3-1) and by deposition by extrusion of the charged collodion (Example 3-2).

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Description

    Domaine Technique
  • Le domaine technique de l'invention est celui des chargements d'allumage pour tube allumeur de chargements propulsifs possédant un canal central (cylindrique).
  • Les chargements propulsifs équipant les obus et missiles sont mis en combustion au moyen d'un inflammateur associé à un tube allumeur. Le tube allumeur est formé d'un tube combustible refermant un chargement d'allumage à base de poudre d'allumage à combustion vive. Ce tube allumeur est disposé dans le canal du chargement propulsif.
    • Etat de la technique
  • La demande de brevet FR-A-2 593 905 décrit un chargement d'allumage disposé dans un tube combustible constitué d'un empilement de comprimés de poudre d'allumage agglomérée. Ces assemblages pour tubes allumeur nécessitent d'une part la fabrication de comprimés de poudre agglomérée, et d'autre part leur mise en place dans le tube combustible.
  • On comprend donc que le chargement d'allumage, placé dans le tube combustible, est en un matériau pyrotechnique à base d'une poudre agglomérée.
  • Pour que le tube combustible (à plus faible vitesse de combustion que le chargement d'allumage) ne fasse pas écran aux gaz de combustion de la poudre d'allumage, des opercules combustibles sont répartis sur la longueur dudit tube. Ces opercules combustibles, d'une dizaine de microns d'épaisseur, se rompent avec la montée en pression dans le tube générée par la combustion du chargement d'allumage. Ainsi les gaz chauds engendrés par la poudre d'allumage peuvent atteindre, dès le début de l'allumage, les parties du chargement propulsif situées au voisinage des ouvertures résultant de la rupture des opercules.
  • Les chargements d'allumage à base de comprimés de poudre de l'art antérieur (familiers à l'homme du métier) présentent plusieurs inconvénients (que ledit homme du métier n'ignore pas).
  • Tout d'abord, l'opération de remplissage du tube combustible avec le chargement d'allumage est une opération délicate, en référence tant à la technique de manipulation qu'au risque pyrotechnique (la poudre d'allumage est classée en division de risque 1.1 au sens de au sens de la classification SGH ONU (Système Général Harmonisé de classification et d'étiquetage des produits chimiques (ONU)). Cette opération nécessite des outillages spéciaux pour être automatisée. De plus, lorsque le chargement d'allumage est introduit dans le tube en mélange avec un collodion pour l'obtention (in situ) de comprimés, la durée d'évaporation du solvant du collodion est longue en raison du confinement du collodion chargé dans le tube.
  • Ensuite, le tube combustible a une longueur équivalente à celle du canal du chargement propulsif, mais le chargement d'allumage occupe un volume en relation avec sa masse. La masse du chargement peut varier selon les spécifications d'allumage et/ou la nature de la poudre. Le volume du chargement d'allumage spécifié pour l'allumage peut être inférieur à celui du canal du chargement propulsif. L'allumage du chargement propulsif n'est donc pas toujours homogène dans le tube, et donc synchrone sur la longueur du canal. On s'écarte alors des conditions idéales d'allumage quasi-instantané de la totalité de la surface (interne) du chargement propulsif.
  • Enfin, il est parfois nécessaire de démonter le tube allumeur d'un chargement propulsif, par exemple lors d'une mise au rebut d'une munition ou de sa neutralisation. Ce démontage du tube allumeur implique une extraction du chargement d'allumage agencé dans le tube combustible. Cette extraction par contact direct avec la poudre agglomérée génère un danger pyrotechnique.
  • La demande de brevet FR-A-2 725 781 propose de remplacer les comprimés de poudre agglomérée par un matériau d'allumage comprenant une composition d'allumage sous forme pulvérulente (typiquement de la poudre noire) déposée sur une feuille support souple, laquelle est ensuite avantageusement enroulée sur elle-même afin d'être insérée dans un tube combustible pour former un tube allumeur. Afin que la poudre (qui est juste posée sur le support souple) ne tombe pas au fond du tube allumeur, il est impératif de revêtir la composition pulvérulente avec une autre feuille souple (appelée feuille écran), au moins une des feuilles écran et support étant revêtue de colle.
  • Ce procédé permet de mieux répartir la charge de poudre dans le canal de la munition et facilite le démontage du matériau d'allumage par rapport au matériau d'allumage de poudre agglomérée. Le matériau d'allumage décrit dans la demande de brevet FR-A-2 725 781 propose donc une solution technique aux problèmes posés par les matériaux d'allumage à base de comprimés de poudre.
  • Néanmoins, sa mise en œuvre est complexe en raison de la manipulation de la poudre d'allumage explosible classée en division de risque 1.1, du contrôle de la régularité des quantités de poudres déposées en tas sur la feuille souple et des géométries des tas, de l'étape de recouvrement des tas de poudres déposés sur la feuille souple par la feuille écran collante. A la connaissance de la demanderesse, le procédé décrit n'a pas été développé et industrialisé depuis le dépôt de cette demande de brevet en 1994.
  • Sur le plan des matériaux utilisés, la feuille souple et la feuille écran sont en papier, papier nitré, tissu, matière plastique ou aluminium. Ces matériaux ne contribuent pas de façon significative à l'apport énergétique du chargement d'allumage. La répartition spatiale de l'énergie d'allumage du chargement est uniquement obtenue par la répartition et le volume des tas de poudre. Il n'est pas envisagé de faire varier la composition du matériau d'allumage pour optimiser la répartition spatiale de l'énergie du chargement d'allumage. Les possibilités de configuration en termes de niveau et la répartition spatiale énergétique des objets pyrotechniques de la demande de brevet FR-A-2 725781 sont donc limitées et pilotées uniquement par la masse et la répartition spatiale des tas de poudre pulvérulente.
  • Il serait donc utile de pouvoir disposer d'un chargement d'allumage susceptible d'être produit de manière simple à l'échelle industrielle et permettant une grande modularité du niveau et de la répartition spatiale de l'énergie d'allumage. La présente invention se propose de répondre à ce cahier des charges.
    • Résumé de l'invention
  • L'invention concerne un chargement d'allumage selon la revendication 1 et des procédés pour obtenir un tel chargement d'allumage selon les revendications 11 et 12.
  • L'invention concerne donc, selon un premier aspect, un chargement d'allumage pour tube allumeur de chargement propulsif à canal (cylindrique).
  • Le chargement d'allumage de l'invention consiste en un film support à base d'ester cellulosique comportant sur l'une de ses faces une charge d'allumage répartie de façon discontinue, en motifs volumiques géométriques solides, sur plusieurs zones du film. Le film support est constitué essentiellement d'ester cellulosique et de plastifiant. La charge d'allumage est composée essentiellement de poudre(s) d'allumage et d'ester cellulosique. L'invention concerne également, selon un autre aspect, un procédé d'obtention du chargement d'allumage susmentionné. Dans un mode de réalisation, le chargement d'allumage est obtenu par moulage de la charge d'allumage, puis le transfert par collage de la charge d'allumage obtenue sur le film support. Dans un autre mode de réalisation, le chargement d'allumage est obtenu par extrusion de la charge d'allumage dans du collodion pour l'obtention (in situ) de la charge d'allumage sur le film support.
  • L'invention concerne également, selon un autre aspect, un tube allumeur de chargement propulsif à canal (cylindrique) dans lequel est inséré le chargement d'allumage susmentionné, enroulé sur lui-même de façon à former un cylindre.
  • L'invention concerne également, selon un autre aspect, un système d'allumage comprenant le tube allumeur susmentionné.
    • Brève description des dessins
    • La figure 1 montre une représentation de la géométrie (à section triangulaire) du chargement d'allumage disposé sur un film support.
    • La figure 2 montre une vue de dessus du film selon la figure 1.
    • La figure 3 montre une vue de face du film selon la figure 1.
    • La figure 4 montre un chargement propulsif muni d'un chargement d'allumage selon l'invention obtenu par moulage.
    Description de l'invention
  • Selon un premier aspect, l'invention concerne un chargement d'allumage consistant en un film support à base d'ester cellulosique comportant sur l'une de ses faces (intérieure ou extérieure) une charge d'allumage répartie de façon discontinue, en motifs volumiques géométriques solides, sur plusieurs zones du film.
  • Le type de film support utilisé dans le cadre de l'invention est connu de l'homme du métier comme étant un matériau de base de boîtiers combustibles renfermant des poudres d'allumage. C'est un matériau énergétique fabriqué industriellement. Il contribue typiquement à hauteur de moins 0,5 % à l'énergie de combustion du chargement d'allumage de l'invention.
  • Le film support est à base d'ester cellulosique (environ 70 % à environ 90 % en masse) et contient généralement en sus, conventionnellement, au moins un plastifiant (environ 1 % à environ 20 % en masse, préférentiellement environ 10 % en masse) et au moins un stabilisant de l'ester cellulosique (environ 0,5 à environ 5 % en masse). Il contient aussi généralement au moins un additif (>0 % à environ 1 % en masse), par exemple choisi parmi les agents anti-adhésion, les agents anti-lueurs, les antioxydants. Le film support est par ailleurs susceptible de renfermer une quantité résiduelle de solvant(s), notamment de solvant(s) de flegmatisation ou (et) de solvant(s) de dissolution de l'ester cellulosique utilisé(s) lors de la fabrication du film. De tels films sont connus de l'homme du métier, notamment les films à base de nitrocellulose commercialisés par la société Eurenco sous la dénomination Nitrofilm®. Ces films sont obtenus par coulée en continu sur un tapis roulant et ont généralement une épaisseur de 0,1 mm à 0,25 mm. Ils peuvent être collés entre eux en multicouches pour obtenir des épaisseurs supérieures. Il n'est pas exclu qu'un film de ce type ait été solidarisé à une armature, par exemple une maille tissée, en polyamide, typiquement d'une dizaine de microns d'épaisseur, pour améliorer ses propriétés mécaniques (voir les films à base de nitrocellulose commercialisés par la société Eurenco sous la dénomination Cellunyl®).
  • De façon avantageuse, l'ester cellulosique utilisé comme composant majoritaire du film support est choisi parmi le nitrate de cellulose, l'acétate de cellulose ou la nitrocellulose, cette dernière étant préférée. La teneur massique en azote de la nitrocellulose est opportunément de 10,5 à 13,5 %, un exemple étant la nitrocellulose de grade E avec une teneur massique en azote de 11,8 % à 12,3 %, avantageusement égale à 12 %.
  • La charge d'allumage, destinée à être répartie sur plusieurs zones du film support, est obtenue par séchage d'un collodion chargé en poudre(s) d'allumage déposé sur lesdites zones du film support.
  • Le collodion est typiquement obtenu par mise en solution d'un film à base d'ester cellulosique dans un solvant (ou un mélange de solvants) dudit ester cellulosique. Le film à base d'ester cellulosique comprend de façon conventionnelle, outre l'ester cellulosique, au moins un plastifiant, au moins un stabilisant (de l'ester cellulosique), éventuellement au moins un additif, et au moins un solvant résiduel. Les différents constituants dudit film sont présents dans des proportions identiques à celles indiquées ci-dessus en relation avec le film support. L'ester cellulosique du film utilisé pour préparer le collodion est choisi parmi le nitrate de cellulose, l'acétate de cellulose ou la nitrocellulose, cette dernière (telle que définie ci-dessus) étant préférée. Dans un mode de réalisation, l'ester cellulosique du film utilisé pour préparer le collodion est le même que celui utilisé pour préparer le film support.
  • Le plastifiant du film utilisé pour préparer le collodion peut être n'importe quel plastifiant présent dans la composition des films cellulosiques conventionnels, et peut être notamment une cétone (comme le camphre), un éther vinylique (comme le LUTONAL® A50 commercialisé par la société BASF), un polyuréthane (comme le NEP-PLAST 2001 commercialisé par la société Hagedorn-NC), un adipate (comme l'adipate de dioctyle) ou un citrate (comme le 2-acétyl citrate de triéthyle).
  • Le stabilisant du film utilisé pour préparer le collodion peut être n'importe quel stabilisant présent dans la composition des films cellulosiques conventionnels, et peut être notamment un composé dont la formule chimique comporte des noyaux aromatiques (opportunément deux noyaux aromatiques), apte à fixer les oxydes d'azote de décomposition des esters nitriques (présentement la nitrocellulose). A titre d'exemple de stabilisant on peut citer la 2-nitrodiphénylamine (2NDPA), la 1,3-diéthyl-1,3-diphényl urée (centralite I), la 1,3-diméthyl-1,3-diphényl urée (centralite II), et la 1-méthyl-3-éthyl-1,3-diphényl urée (centralite III).
  • L'additif optionnel du film utilisé pour préparer le collodion peut être n'importe quel additif présent dans la composition des films cellulosiques conventionnels, et peut être notamment choisi parmi les agents antiadhésifs, tels que les agents antiadhésifs de type silicone, les agents anti-lueurs, les antioxydants, les colorants, les tensioactifs, les agents anti-agglomération et les agents hydrophobes.
  • Le solvant utilisé pour préparer le collodion peut être n'importe quel solvant capable de solubiliser l'ester cellulosique. De manière avantageuse, le solvant est un double solvant du type acétone/acétate de butyle à 50 %/50 % en masse.
  • Le collodion est avantageusement formulé pour conduire à un extrait sec en ester cellulosique (après évaporation du solvant) d'environ 10 % à environ 45 %, préférentiellement d'environ 15 % à environ 40 %, préférentiellement encore d'environ 20 % à environ 40 % en masse.
  • La poudre d'allumage qui est chargée dans le collodion est une poudre d'allumage conventionnelle utilisée pour l'allumage de chargements propulsifs. Des exemples de poudre d'allumage sont donnés dans le tableau 1 ci-après. Tableau 1
    Poudre d'allumage : constituants Formule chimique
    Bore/nitrate de potassium B/KNO3
    Aluminium/perchlorate de potassium Al/KClO4
    Magnésium/Téflon®-Viton® Mg/PTFE- TV
    Zirconium/chromate de baryum Zr/BaCrO4
    Aluminium/oxyde de cuivre AI/CuO
    Poudre noire S/Charbon de bois/KNO3
    Magnésium/nitrate de sodium/nitrate de potassium Mg/NaNO3/KNO3
    Zirconium/chromate de plomb Zr/PbCrO4
    Zirconium-nickel/perchlorate de potassium-nitrate de baryum ZrNi/KClO4-Ba(NO3)2
    Décahydroborate de césium/nitrate de potassium Cs2B10H10/KNO3
  • Dans un mode de réalisation, la poudre d'allumage utilisée est de la poudre noire (PN) de composition massique :
    • nitrate de potassium (salpêtre) : ∼ 75 %
    • charbon de bois : ∼ 15 %
    • soufre : ∼ 10 %.
  • Les poudres PN à fine granulométrie, connues par l'homme du métier sous les appellations PN5, PN6 ou PN7, sont les mieux adaptées pour les chargements de l'invention. Une fine granulométrie assure en effet une meilleure dispersion de la poudre dans le collodion.
  • Un collodion chargé en poudre(s) d'allumage pour l'obtention de la charge d'allumage comprend typiquement environ 60 % à environ 70 % en masse de poudre(s), et le complément à 100% (c'est-à-dire environ 30% à environ 40% en masse) de collodion. De manière conventionnelle, la ou les poudre(s) d'allumage, préalablement constituée(s), est (sont) ajoutée(s) au collodion.
  • Des tests ont montré qu'un tel collodion chargé en poudre d'allumage est classé en division de risque 1.4 (hors de la classe pyrotechniques 1.1). Les zones de danger de division de risque 1.4 à prendre en compte pour la manipulation du collodion chargé sont réduites, ce qui facilite les opérations de dépôt du collodion sur le film.
  • Une fois le collodion chargé en poudre d'allumage obtenu, celui-ci est réparti de façon discontinue, en motifs volumiques géométriques solides, sur plusieurs zones du film support. Après séchage (évaporation du solvant) du collodion chargé, le produit sec (i.e., la charge d'allumage) constituant les motifs comprend environ 88 % à environ 92 % en masse de poudre(s) d'allumage, environ 7 % à environ 10% en masse d'ester cellulosique, le complément à 100% étant apporté par au moins un composé choisi parmi un (= au moins un) plastifiant, un (= au moins un) additif et un (= au moins un) solvant résiduel. Les motifs obtenus sont solidarisés au film. Le film muni desdits motifs peut alors être roulé pour l'obtention d'un cylindre (« non stabilisé »), ou bien roulé et avantageusement collé en chevauchement pour l'obtention d'un cylindre (« stabilisé »). Lorsque le film est collé pour être mis sous la forme d'un cylindre, une colle à base d'ester cellulosique identique à celui du film support est avantageusement utilisée pour coller les surfaces en recouvrement du film. Collé ou non, le cylindre peut alors être inséré, et éventuellement ponctuellement collé, dans un tube combustible destiné à se loger dans le canal d'un chargement propulsif.
  • Toute géométrie et disposition de la charge d'allumage sur la face intérieure ou extérieur du cylindre conduisant au bon allumage du chargement propulsif et accessible via les procédés de dépôt de la charge d'allumage sur le film support décrits ci-après peuvent être retenues. La charge d'allumage est répartie (conditionnée) de façon discontinue (sur plusieurs zones du film support), selon des motifs géométriques (solides), très avantageusement sous la forme de barrettes (solides), de préférence régulièrement espacées (régulièrement réparties sur la surface interne ou externe du cylindre). La disposition des motifs, très avantageusement des barrettes à section triangulaire, dans le cylindre est généralement axiale ou radiale, très préférentiellement axiale. Dans un mode de réalisation les motifs répartis sur le film support sont de géométrie différente. Dans un mode de réalisation, chaque motif réparti sur le film support contient une quantité sensiblement identique de poudre(s) d'allumage, dans les proportions indiquées ci-dessus (environ 88% à environ 92% en masse). Dans un autre mode de réalisation, les motifs répartis sur le film support ne contiennent pas tous la même quantité de poudre(s) d'allumage, la quantité de poudres(s) d'allumage dans chaque motif étant dans les proportions indiquées ci-dessus (environ 88% à environ 92% en masse). Dans tous les modes de réalisation (motifs identiques ou non), la masse totale de poudre(s) d'allumage en présence sur le film représente au minimum 70% de la masse du chargement d'allumage (film + charge d'allumage).
  • La charge d'allumage est opportunément disposée sur le film support de façon à laisser libres deux surfaces latérales dudit film appelées à être mises en recouvrement pour l'obtention du cylindre destiné à être inséré dans le tube combustible.
  • Pour assurer une insertion du chargement d'allumage dans le tube combustible et une extraction dudit chargement d'allumage dudit tube combustible facilitées (lors d'un démontage par exemple), la charge d'allumage ne recouvre pas opportunément les extrémités axiales de la face interne du cylindre, ce qui laisse ainsi une hauteur libre pour saisir le cylindre sans contact avec la charge d'allumage.
  • Le film support comporte par ailleurs avantageusement des zones micro-perforées (par exemple circulaires ou sous la forme de fentes) distribuées à sa surface. Ces zones jouent le rôle d'évents qui favorisent la dispersion des gaz d'allumage à l'intérieur du tube, évitant ainsi que le film à combustion plus lente que la charge d'allumage ne constitue un écran auxdits gaz d'allumage. Le film support peut aussi comporter des fentes régulièrement espacées sur ses bords à la façon d'une pellicule photographique (voir ci-après le procédé de dépôt automatique par extrusion).
  • La face extérieure du chargement d'allumage peut aussi être localement collée sur la face interne du tube en des points facilement accessibles assurant une possibilité de décollage pour un démontage. Par exemple, elle est collée ponctuellement à chaque extrémité du tube. Le tube reçoit ensuite à chacune de ses extrémités un couvercle (communément appelé paillet) faisant office de bouchon. Les couvercles (bouchons) sont en un matériau combustible généralement identique à celui du tube.
  • Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé d'obtention du chargement d'allumage décrit ci-dessus.
  • Dans un mode de réalisation, le chargement d'allumage est obtenu par moulage de la charge d'allumage, à partir du collodion chargé en poudre d'allumage (tel que défini ci-dessus), puis le transfert par collage de la charge d'allumage obtenue sur le film. Dans un autre mode de réalisation, le chargement d'allumage est obtenu par extrusion du collodion chargé en poudre d'allumage (tel que défini ci-dessus) pour l'obtention (in situ) de la charge d'allumage sur le film.
  • Dans l'un et l'autre de ces modes de réalisation, il convient de noter que le film cellulosique étant très sensible à la présence de solvant, les zones extérieures au dépôt des motifs (par exemple des barrettes) doivent, dans tous les cas, être maintenues sous contrainte, à plat, pour éviter un « tuilage » de bords du film, et ce jusqu'à l'évaporation du solvant du collodion chargé en poudre d'allumage.
  • Les modes de réalisation susmentionnés sont illustrés ci-dessous, de façon nullement limitative, à l'obtention d'un chargement d'allumage dans lequel les charges d'allumage sont sous la forme de barrettes. L'homme du métier comprendra aisément qu'il est possible d'obtenir de manière analogue un chargement d'allumage dans lequel la géométrie et la disposition des charges d'allumage varient.
  • Dans le premier mode de réalisation, le collodion chargé en poudre(s) d'allumage est coulé dans un moule en silicone comportant les empreintes des motifs. Après séchage à température ambiante (évaporation du solvant), on décolle les motifs du moule puis on les replace dans les empreintes du moule, ceci afin d'assurer, pour l'étape suivante, un transfert sans effort sur le film. On enduit ensuite la face apparente à coller des motifs disposés dans le moule avec le même collodion appelé par suite collodion de collage. Après un temps d'attente assurant la fusion du collodion de collage avec les motifs, on presse le film sur le moule pendant un temps assurant la fusion du collodion de collage avec le film. Le film fusionne alors avec la face apparente (enduite) des motifs par l'intermédiaire du collodion de collage. Ensuite, on relâche la pression sur le film et après un temps d'attente, on retire l'ensemble (film + motifs) du moule. Afin de pouvoir insérer le chargement d'allumage, sous forme de cylindre, dans un tube combustible, il convient de respecter un temps de séchage complémentaire du collodion avant de rouler le film muni des motifs, et éventuellement d'en coller les extrémités transversales en recouvrement. La face extérieure du chargement d'allumage est collée ponctuellement à chaque extrémité du tube.
  • Dans le second mode de réalisation, le collodion chargé en poudre(s) d'allumage est disposé dans un réservoir et déposé par extrusion sous la forme de motifs sur le film. Il y est ensuite séché à température ambiante. Pendant ce séchage, l'ensemble (film + motifs) est manipulable. A l'issue de ce séchage, les motifs sont solidarisés avec le film. Un procédé industriel en continu de dépôt de la charge d'allumage par extrusion peut aisément être envisagé en utilisant une micro-extrudeuse en continu associée à une bande de film en translation dans le sens de sa longueur. Le dépôt de la charge d'allumage peut être réalisé en plusieurs couches superposées selon la technique de fabrication additive.
  • Le chargement d'allumage cylindrique obtenu peut être disposé, de façon automatique, dans un tube allumeur (on a pu prévoir, comme indiqué ci-dessus, des points de collage). Ainsi, selon un autre aspect, l'invention concerne un tube allumeur à canal central (cylindrique) comprenant un chargement d'allumage cylindrique selon l'invention. Typiquement, le tube allumeur se compose d'un film combustible (i.e. en matière combustible) cylindrique à l'intérieur duquel est disposé le chargement d'allumage de manière à aménager un canal central.
  • Selon un autre aspect, l'invention concerne un système d'allumage pour munition comprenant le tube allumeur susmentionné.
  • Le chargement d'allumage selon l'invention pallie les inconvénients de ceux de l'art antérieur décrit dans la demande de brevet FR-A-2 725 781 en ce que:
    • l'obtention du chargement d'allumage ne nécessite pas de feuille écran pour solidariser la charge d'allumage avec le film support ;
    • le dépôt par extrusion ou par moulage/collage des motifs la charge d'allumage sous la forme d'un collodion chargé en au moins une poudre permet un contrôle précis des quantités et des géométries déposées, et est de plus aisément industrialisable ;
    • le film à base d'ester cellulosique est un matériau énergétique apportant une contribution significative à l'énergie d'allumage ;
    • l'énergie de la charge d'allumage peut être aisément modifiée en variant le ratio entre la charge de poudre d'allumage et le collodion sans changer les géométries et/ou le nombre des motifs ;
    • le collodion chargé en au moins une poudre d'allumage est classé en division de risque 1.4 ce qui réduit les contraintes liées aux risques pyrotechniques par rapport à une charge de poudre pulvérulente.
  • L'invention est illustrée par les exemples ci-après, donnés à titre indicatif. Dans ces exemples on utilise les matières premières suivantes :
    a) Film à base de nitrocellulose : Nitrofilm® commercialisé par la société Eurenco, de composition donnée dans le tableau 2. Tableau 2
    Composition du film % (massique)
    Nitrocellulose 84
    Plastifiant 10
    Stabilisant 3,5
    Autres (additif(s), eau, solvant...) 2,5
    • Epaisseur du film = 0,1 mm
    • Grammage = 160 g/m2
    • Largeur du film = 600 mm commercialisé => fendu pour obtenir un film de largeur égale à 90 mm.
    • Le film Nitrofilm® est classé en division de risque 1.3 au sens de la classification SGH ONU (Système Général Harmonisé de classification et d'étiquetage des produits chimiques de l'ONU).

    b) Poudre d'allumage : Poudre noire de référence PN7 commercialisée par la société Titanobel, de composition massique ci-après et de granulométrie obtenue par la méthode de mesure aux tamis donnée dans le tableau 3 :
    • nitrate de potassium (salpêtre) : ~ 75 %
    • charbon de bois : ~ 15 %
    • soufre : ~ 10 %
    Tableau 3
    Refus ≤ 3% Refus ≥95%
    Granulométrie PN7 0,5 mm 0,1 mm
  • La poudre d'allumage PN7 est classée en division de risque 1.1 au sens de la classification SGH ONU (Système Général Harmonisé de classification et d'étiquetage des produits chimiques (ONU).
    • Exemple 1 : Préparation du Collodion
  • Le collodion est préparé par mise en solution du film à base de nitrocellulose dans un solvant. Le solvant est un double solvant du type acétone/acétate de butyle (AB) à 50 %/50 % en masse. Le collodion est préparé pour conduire à un extrait sec (après évaporation du solvant) de 20 %.
  • Le tableau 4 indique la composition du collodion. Tableau 4
    Collodion Composition (% en masse)
    Nitrofilm® 20
    AB 40
    Acétone 40
    • Exemple 2 : Préparation du collodion chargé en poudre d'allumage
  • Le collodion chargé est obtenu par mélange de la poudre d'allumage avec le collodion. Le collodion chargé comprend 60% en masse de poudre d'allumage. Le tableau 5 donne la composition de collodion chargé. Tableau 5
    Collodion chargé Composition (% en masse)
    Poudre PN 7 60
    Collodion 40
  • Le collodion chargé en poudre d'allumage est classé en division de risque 1.4 au sens de la classification SGH ONU (Système Général Harmonisé de classification et d'étiquetage des produits chimiques (ONU).
    • Exemple 3 : Dépôt du collodion chargé et séchage sur le film à base de nitrocellulose
  • Le collodion est déposé sur le film à base de nitrocellulose au moyen du procédé d'obtention par moulage des barrettes puis transfert de celles-ci sur le film (3.1) ou au moyen du procédé par dépôt par extrusion du collodion chargé en poudre d'allumage sur le film (3.2).
    • 3.1 - Procédé par dépôt par moulage du collodion chargé en poudre d'allumage
  • Le collodion chargé en poudre d'allumage est coulé dans un moule en silicone comportant 20 empreintes des barrettes (figure 1) espacées de 2 mm. La géométrie des empreintes est à section triangulaire avec une largeur de base de la section triangulaire de 2 mm, une hauteur de 3 mm et une longueur de 80 mm. Le volume d'une empreinte est de 0,48 cm3 (figures 2 et 3).
  • Après séchage à température ambiante (évaporation du solvant) pendant environ 4 h, on décolle les barrettes du moule puis on les replace dans les empreintes du moule, ceci afin d'assurer, pour l'étape suivante, un transfert sans effort sur le film. On enduit la face apparente à coller des barrettes disposées dans le moule avec le même collodion que celui utilisé pour former le collodion chargé. Après un temps d'attente d'environ 1 minute, on presse le film sur le moule pendant environ 1 minute. Le film à base de nitrocellulose fusionne alors avec la face apparente (enduite de collodion de collage) des barrettes. Ensuite, on relâche la pression sur le film. Au bout d'une minute, on retire l'ensemble (film + barrettes) du moule. Un temps de séchage complémentaire (d'une durée de 5 minutes à température ambiante, qui pourra être réduite à environ 1 minute avec un étuvage à 80°C) du collodion de collage est nécessaire avant de pouvoir rouler le film pour sa mise en forme cylindrique.
    • 3.2 - Procédé par dépôt par extrusion du collodion chargé en poudre d'allumage
  • Le dépôt manuel par extrusion décrit ci-après est représentatif de celui qui pourrait être obtenu avec un moyen piloté automatique de dépôt par extrusion. Le dépôt du collodion chargé en poudre d'allumage sur le film est réalisé au moyen d'une seringue de 20 ml. La seringue contient environ 30 g de collodion chargé en poudre d'allumage. Le collodion chargé est déposé au moyen de la seringue sous la forme de barrettes sur le film. Une fois déposé, le collodion chargé est séché à température ambiante pendant environ 2,5 heures. Pendant le temps de séchage, l'ensemble (film + barrettes) est manipulable. A l'issue de ce séchage, les barrettes solidarisées au film ont une largeur moyenne de 2,5 mm et le film peut être roulé pour une mise en forme cylindrique.
    • Exemple 4 : Mise en forme du chargement d'allumage et constitution du chargement propulsif
  • Après séchage (évaporation du solvant) du collodion chargé sur le film, la charge d'allumage constituant les motifs en barrettes contient les ratios massiques indiqués dans le tableau 6 ci-après. Tableau 6
    Charge d'allumage % massique
    PN 88,3
    Nitrocellulose 9,8
    Plastifiant 1,2
    Stabilisant 0,4
    Résidus de solvant 0,3
  • Le chargement d'allumage (charge d'allumage + film support) est classé en division de risque 1.3 au sens de la classification SGH ONU (Système Général Harmonisé de classification et d'étiquetage des produits chimiques (ONU).
  • Le chargement d'allumage obtenu a les caractéristiques suivantes :
    • Largeur du film = 90 mm
    • Longueur du film = 115 mm
    • Epaisseur du film = 0,1 mm
    • Masse du film = 1,6 g
    • Nombre de barrettes = 20 barrettes
    • Géométrie des barrettes : section triangulaire
    • Longueur de base de la section triangulaire des barrettes = 2 mm
    • Hauteur des barrettes = 3 mm
    • Longueur des barrettes = 80 mm
    • Volume des barrettes = 0,48 cm3
    • Masse d'une barrette = 0,5 g
    • Espacement entre deux barrettes = 2 mm pris flanc à flanc
    • Largeur du motif de 20 barrettes espacées de 2 mm = 78 mm
    • Largeur des zones sans barrettes aux extrémités du film : 6 mm
  • Le film muni des barrettes est roulé pour l'obtention d'un cylindre. Les bords du film sont mis en recouvrement sur une longueur de 5 mm et collés, laissant ainsi un espacement de 2 mm entre les barrettes en vis-à-vis de la ligne de recouvrement. Le collodion du tableau 4 est utilisé comme colle (éventuellement on pourra diminuer la quantité de solvant jusqu'à 60% en masse contenue dans le collodion pour augmenter sa viscosité). Le chargement d'allumage cylindrique est alors prêt pour être inséré et positionné dans un tube fibreux nitrocellulosique pour constituer le chargement propulsif. Le tube fibreux, fabriqué par la société Eurenco, est constitué pour 69% de coton poudre nitrocellulosique, 25% de cellulose, 5% de résine et 1% d'additif stabilisant. Sa masse est de 18 g +/- 3g. Le tube a une hauteur de 126 mm, pour un diamètre intérieur de 28 mm et une épaisseur de 1,8 mm.
  • La face extérieure du chargement d'allumage est collée ponctuellement (4 points de colle circulaires) à chaque extrémité du tube, avec une colle de même nature que celle utilisée pour coller le film. Ce collage ponctuel assure la tenue du chargement d'allumage dans le tube mais permet aussi l'extraction du chargement d'allumage du tube en exerçant un effort modéré sur une extrémité du film.
  • La figure 4 montre le chargement propulsif muni d'un chargement d'allumage obtenu par moulage.
  • Le chargement propulsif est ensuite obturé par des couvercles en feutre combustible de même nature que le tube avant d'être associé à une munition.
    • Exemple 5 : Caractérisation des chargements propulsifs
  • Le tableau 7 ci-dessous donne les caractéristiques de combustion mesurées en enceinte manométrique (selon la norme NF T 70-714) des chargements propulsifs de l'invention, obtenus par moulage du collodion chargé sur le film (Exemple 3-1) et par dépôt par extrusion du collodion chargé (Exemple 3-2). Tableau 7
    Identification Masse (g) Densité de chargement (kg/m3) Dérivé Dp/dt (MPa/ms) Force approchée (MJ/kg) Vivacité AO (s-1) Moyenne Pmax (MPa)
    Exemple 3-1 (moulage) 30,478 118 9,4 0,47 149 63
    30,711 119 9,3 0,47 148 63
    30,06 116 9,1 0,47 146 62
    Exemple 3-2 (extrusion) 30,65 118 10,2 0,47 162 63
    31,636 118 9,8 0,48 151 65
  • Les vivacités moyennes (=(dP/dt)/Pmax ∗1000), calculées à partir des mesures balistiques, sont proches de celles obtenues avec des chargements propulsifs de l'art antérieur de masses identiques (comprises entre 138 s-1 et 180 s-1 pour une valeur moyenne de 157 s-1) constitués de massifs cylindriques de poudre agglomérée insérés dans le tube combustible.

Claims (17)

  1. Chargement d'allumage consistant en un film support à base d'ester cellulosique comportant sur l'une de ses faces une charge d'allumage répartie de façon discontinue, en motifs volumiques géométriques solides, sur plusieurs zones du film, ladite charge d'allumage comprenant environ 88 % à environ 92 % en masse de poudre(s) d'allumage et environ 7 % à environ 10% en masse d'ester cellulosique.
  2. Chargement d'allumage selon la revendication 1, dans lequel la charge d'allumage comprend en outre au moins un composé choisi parmi un plastifiant, un additif et un résidu de solvant.
  3. Chargement d'allumage selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la poudre d'allumage est la poudre noire.
  4. Chargement d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'ester cellulosique de la charge d'allumage est la nitrocellulose.
  5. Chargement d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le film support comprend environ 70 % à environ 90 % en masse d'ester cellulosique, environ 1 % à environ 20 % en masse d'au moins un plastifiant, et environ 0,5 à environ 5 % en masse d'au moins un stabilisant de l'ester cellulosique.
  6. Chargement d'allumage selon la revendication 5, dans lequel l'ester cellulosique du film support est la nitrocellulose.
  7. Chargement d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel tous les motifs volumiques géométriques solides répartis sur le film support sont des barrettes à section triangulaire.
  8. Chargement d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les motifs volumiques géométriques solides répartis sur le film support sont de géométrie différente.
  9. Chargement d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les motifs volumiques géométriques solides répartis sur le film support contiennent une quantité différente de poudre(s) d'allumage.
  10. Chargement d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le film support comporte des zones micro-perforées distribuées à sa surface.
  11. Procédé pour obtenir un chargement d'allumage tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 10 qui comprend :
    a) la préparation d'un collodion chargé en poudre(s) d'allumage, comprenant environ 60 % à environ 70 % en masse de poudre(s) d'allumage, et environ 30% à environ 40% en masse de collodion ;
    b) le moulage de la charge d'allumage, à partir du collodion chargé en poudre(s) d'allumage ;
    c) le transfert par collage de la charge d'allumage obtenue sur le film support.
  12. Procédé pour obtenir un chargement d'allumage tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 10 qui comprend :
    a) la préparation d'un collodion chargé en poudre(s) d'allumage, comprenant environ 60 % à environ 70 % en masse de poudre(s) d'allumage, et environ 30% à environ 40% en masse de collodion ;
    b) l'extrusion du collodion chargé en poudre(s) d'allumage pour l'obtention de la charge d'allumage sur le film support.
  13. Tube allumeur à canal central comprenant un chargement d'allumage tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 10, le film support dudit chargement d'allumage étant roulé sous la forme d'un cylindre et éventuellement collé en chevauchement.
  14. Tube allumeur selon la revendication 13, dans lequel la charge d'allumage ne recouvre pas les extrémités axiales de la face interne du cylindre.
  15. Tube allumeur selon la revendication 13 ou la revendication 14, dans lequel la face extérieure du chargement d'allumage est collée sur la face interne du tube en des points assurant une possibilité de décollage pour un démontage.
  16. Tube allumeur selon la revendication 15, dans lequel la face extérieure du chargement d'allumage est collée à chaque extrémité du tube.
  17. Système d'allumage pour munition comprenant un tube allumeur tel que défini dans l'une quelconque des revendications 13 à 16.
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