FR2954309A1 - Explosif solide malleable et son obtention - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un explosif solide malléable se présentant sous la forme d'un bloc solide constitué, pour au moins 98 % de sa masse, d'une charge explosive pulvérulente et d'un liquide. Elle a également pour objet un procédé d'obtention d'un tel explosif.
Description
La présente invention a pour objet un nouvel explosif solide malléable, qui constitue une alternative, voire un perfectionnement, aux explosifs plastiques connus â ce jour (voir ci-après). Elle concerne également un procédé d'obtention dudit nouvel explosif solide malléable, Le domaine technique de l'invention est celui des (blocs d`) explosifs solides malléables (pâteux), communément appelés explosifs plastiques, amorcés par un détonateur, â usage militaire et civil. Ils sont généralement utilisés sous la forme de pains de quelques centaines de grammes. La malléabilité de ces pains d'explosifs permet d'adapter 10 parfaitement leurs formes aux contours des objets ou structures à détruire. Le premier explosif plastique connu sous le nom de "gelignite" a été inventé par Alfred Nobel en 1875. Il consistait en de la nitrocellulose dissoute dans de la nitroglycerine et mélangée avec de la pâte de bois et 15 du salpêtre. Aujourd'hui, les explosifs plastiques les plus communs contiennent une charge explosive (hexogène (RDX) et/ou pentrite, par exemple), un liant polymérique caoutchouc (le plus souvent de synthèse tel qu'une gomme de butadiène-styrène ou un polyisobutylène), un plastifiant (tel que le bis (2-éthylhexyl) adipate ou sébacate, le di-n-octyl 20 phtalate1 le tri-r-butyl citrate), et des additifs (tels que des colorants, anti- ~dani e' n ~arrruue~urr, _ire et éteOvin ). I_.F plautifiarlt u pour él co f~ réer e) ~ : ~~~_ oru de f ~ian sont Semtx i ami iii ri Ces explosifs plast ntxo eur renferment Ionc âns cnnnnnsitinn. en réfé 3ractére nlasti ant, charge énergétique de l'explosif plastique, complexifie (e procédé de fabrication de l'explosif plastique Dans un tel contexte, l'inventeur a cherché un nouveau type d`explosif "plastique", plus précisément un nouvel explosif solide malléable, plus intéressant en termes de composition (sans plastifiant), de performance (avec charge énergétique "moins diluée et de procédé de fabrication (plus simple). Sans aucun lien avec le problème technique identifié ci-dessus, on a décrit, plus particulièrement dans la demande de brevet EP-A-1 333 015, la fabrication d'explosifs solides composites. La fabrication de ces explosifs (non malléables) comprend la coulée d'une composition explosive pâteuse dans des moules puis la réticulation de ladite composition pâteuse dans lesdits moules. Ladite composition pâteuse est obtenue par mélange de deux composants, préconstitués : un composant A pâteux, comprenant la charge explosive (et éventuellement d'autres ingrédients pulvérulents tels que de l'aluminium) et un polymère liquide réticulable, tel qu'un polybutadiène hydroxytéléchélique ; et un composant B liquide, comprenant le réticulant dudit polymère liquide rticulable i.t!fuii étai rt ÎndltfeIt'nlmiri °"p0l t1 ellh 1E.` -1)'-)r c O t p 3ter ~. h 5,nl..l s C S Un lé c jar. r et de sa charge explosive qu'il contient n'est plus stable). Ledit explosif est malléable en ce qu'il peut être modelé a la main (manuellement) é des températures de -40°C à ±70°C. Ces "définitions" ne surprendront pas l'homme du métier ; ledit explosif solide malléable de l'invention présente
des propriétés du type de celles des explosifs plastiques de l'art antérieur (mais sans plastifiant dans sa composition, voir ci-après).
L'explosif solide malléable de l'invention est caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un bloc (solide) constitué, pour au moins 98 % de sa masse, d'une charge explosive pulvérulente et d'un liquide.
Ledit explosif solide malléable de l'invention combine, de façon originale, des caractéristiques de présentation (d'état) physique et de composition.
L'explosif solide malléable de l'invention se présente donc sous la forme d'un bloc, i.e. sous la forme d'une masse compacte. Il s'agit en fait d'un bloc moulé, obtenu par moulage d'une pâte (voir son procédé
d'obtention décrit ci-après). L'explosif solide malléable de l'invention peut ainsi être obtenu par moulage d'un composant A pâteux selon la demande de brevet EP-A-1 333 015. L'invention présentement revendiquée offre un débouché original à ce composant A, propose une utilisation tout-à-fait originale à celui-ci (dans le cadre de l'invention, ledit composant n'est pas
réticulé mais utilisé "en l'état", après une simple mise en forme). Notons
l"lomr' (le l'Invention n ~'st uocunt'meu limite uuxdltu r f'~p . ,ar t~ lV ` e )n munci a }? J3 U15. se 'a alr~ ~I~ lop..~' les caracte eues de
compositlo explosif solide ma Mention
La c
originale ,st(snnt). de facon class ralement te pulvérulente (dont la(le'iétrie(~ i la charge explosive pulvérulente du bloc représente au moins 85 % en masse de la niasse totale du bloc. Le liquide présent consiste également en un liquide ou un mélange de liquides. Il peut être ou non un solvant de la charge explosive pulvérulente. Dans l'hypothèse où ledit liquide est un solvant de ladite charge, on comprend que ladite charge est présente à des concentrations au-delà de la concentration de saturation, dans la mesure où un bloc solide est en cause. Le bloc d'explosif solide malléable est essentiellement (pour au moins 98 % de sa masse) constitué de ladite charge et dudit liquide. En sus de ladite charge et dudit liquide, il n'est susceptible de renfermer que des additifs (voir ci-après). Il peut tout-à-fait être uniquement (à 100 %) constitué de ladite charge et dudit liquide. Aucun plastifiant n'est présent à titre de constituant essentiel dans sa composition.
L'homme du métier a d'ores et déjà saisi le nouveau type d'explosif solide malléable proposé par l'invention, à base d'un liquide et d'un solide (charge explosive) pulvérulent. Il conçoit que les liquide(s) et solide(s) associés le sont opportunément pour l'obtention du but recherché : un bloc solide malléable (voir les "définitions" données ci- dessus aux doux quai' matifs : "solide" et "malléable"). II conçoit que les 1 i.)dU~^. na rum -'tre s en nau lues Pur I (?htention d un bloc presentunt les nt : a cu. < ~~ a en me l,~~ oe niu ~iU H VISCc on ;us I est sues IäUI; e rappr que solide(s)/liquide(s) (SIL) 30 En référence aux trois paramètres ci-dessus, on peut, de façon nullement limitative, préciser ce qui suit. En vue de l'obtention d'un solide, le rapport massique (SIL) est ' phot/ élevé. On a vu ci-dessus que la charge explosive pulvérulente du bloc représente avantageusement au moins 85 °io en masse de la masse totale du bloc. Par ailleurs, on associe avantageusement un liquide de viscosité dynamique comprise entre 0,1 et 1 Pa.s dans la gamme de température : - 40°C et + 70°C et une charge explosive de granulométrie comprise entre 1 et 150 pm. Très avantageusement, on choisit une charge explosive solide présentant plusieurs coupes granulométriques entre 1 et 150 pm. En tout état de cause, dans d'autres domaines techniques (agroalimentaire et pharmaceutique, notamment), on maîtrise parfaitement l'association d'une charge pulvérulente et d'un liquide pour obtenir un solide malléable. L'enseignement dans ces domaines, relatif aux i paramètres ci-dessus et au procédé décrit ci-après, est tout-à-fait transposable au domaine de l'invention. La charge explosive des blocs explosifs solides de l'invention n'est pas per se originale. Elle peut notamment consister en de l'octogène (HMX), de l'hexogène (RDX), du tétranitrate de pentaérythrite 20 (pentrite ou PETN), de l' hexanitrohexaazaisoviurtzitane (IL2t ), du rotrinitrohenzene..' (TATE3), d~ la 5 uit-ro ) t' cil,' !ONTA i, ilbèn }-iNtè•, u 1 +lam no 2' % di;1 t ') 't' ne : C)At)N u 1s 'InpnP r'he> , I~ rt ,._Le _'hexoi charg per ! ci_,, i des blocs del' entior liquide peut t être choisi narrai huiles moyenne en nombre est comprise entre 500 et 10 000. Ledit liquide est très avantageusement choisi parmi lesdits polybutadiènes polyols. Ledit liquide consiste de préférence en un polybutadiene hydroxytéléchélique de ce type. En fait, conviennent parfaitement, h titre de liquide pour les explosifs solides malléables de l'invention, les polybutadiènes hydroxytéléchéliques habituellement utilisés à l'état réticulé comme liant des propergols solides pour l'auto-propulsion. L'homme du métier connaît ce type de polymère (voir notamment l'enseignement de la demande EP-A-1 333 015).
On a vu ci-dessus que ladite charge et ledit liquide constituent de 98 % à 100 % (en masse) de l'explosif solide malléable de l'invention, des blocs d'explosif solide malléable de l'invention. Lesdits blocs d'explosif sont en fait susceptibles de renfermer des additifs, notamment des agents anti-oxydants, des agents anti-durcissement au vieillissement, des marqueurs chimiques de détection, pour au plus 2% de leur masse totale. Des additifs, susceptibles d'être renfermés dans lesdits blocs d'explosif sont notamment : au moins un agent anti-oxydant (du liquide type polymère polyol), tels que, par exemple, le di-tertiobutyl paracrésol méthane, le 2,2-méthylène bis (4-méthyl-6-tertio butyl) phénol et leurs mélanges ; su ~11oi •)' un agent antJ (-iurciss011( rlt '(1 iE'Illls,e'ment, uutu T1I"?1E_J écithir Jeur cmique de i tels que r1 d'Eth,lycol) NF3 f ~th~ 30 feuilles aux fins de leur détection. Selon une variante avantageuse, le bloc d'explosif solide malléable de l'invention renferme, en pourcentages en masse : -de0%à255d'additifs,et - pour au moins 98 % (de sa masse) : + de 85 % à 95 %, très avantageusement à 90 %, d'une charge explosive pulvérulente (une unique charge ou un mélange de charges de nature ou(et) de granulométrie différente(s)), et - de 3 % â 13 %, très avantageusement de 8 à 12 %, d'un 10 liquide (un unique liquide ou un mélange d'au moins deux liquides). Les blocs de l'invention ont généralement une masse comprise entre 100 g et 5 kg. On peut considérer lesdits blocs d'explosif solide malléable comme des pains (au sens des pains d'explosifs plastiques de l'art antérieur). 15 Selon son deuxième objet, la présente invention concerne un procédé d'obtention d'un explosif solide malléable tel que décrit ci-dessus (premier objet de ladite invention). Ledit procédé comprend : l'obtention d'une pâte par malaxage d'un mélange constitué, pour au moins 98% de sa masse, d'une charge explosive pulvérulente et d'un liquide, i oul,. i d. laditF pat, d ans r n(c > ï r r Î ii'r. nr les normes de sécurité, au vu de la nature exacte de la charge explosive. Dans cet esprit, elle est généralement inférieure à 80-'C. Le procédé d'obtention de l'explosif original de l'invention peut être mis en oeuvre en continu ou en discontinu.
On précise ci-apres, à titre purement illustratif, deux variantes de mise en oeuvre dudit procédé. Selon une premiére variante ; on mélange à chaud (typiquement 60°C) les constituants des blocs de l'invention dans un malaxeur ; le mélange obtenu (dont la niasse peut par exemple varier de 100 kg à 5 tonnes) est ensuite déchargé du malaxeur pour être t0 introduit dans un entonnoir terminé par une vis sans fin ; ledit mélange est entrainé par la vis sans fin pour être disposé dans des moules (dont le volume peut être variable, typiquement compris entre 100 et 700 cm3 selon les applications visées, généralement de 350 cm3); ledit mélange contenu dans chaque moule est ensuite démoulé pour l'obtention d'un i 5 bloc d'explosif malléable. Selon une seconde variante, le mélange est obtenu par malaxage en continu à chaud puis directement extrudé dans des moules (dont le volume peut être variable, typiquement compris entre 100 et 700 cm3 selon les applications visées, généralement de 350 cm3). La masse volumique du bloc d'explosif obtenu peut varier en 4ic~n dt la quantité d'air piégée dans la charge explosive pendant )~ édé d obOant`on Lad te r i~< m3e OIUHi quo -entucc.ivaem euej (Mn - 3000). Il intervient â environ 10 % en masse, La charge explosive pulvérulente (gui intervient à 88 ~~ en masse) est constituée de RDX. Elle est plus précisément constituée de deux charges de RDX de granulométrie différente, référencées charge 1 et charge 2 dans le tableau 1. La granulométrie de ces deux charges 1 et 2 est donnée par trois valeurs relevées sur la courbe de cumul des pourcentages volumiques de particules en fonction du diamètre (sphérique équivalent) des particules, cumul selon les diamètres croissants : D0 : diamètre pour lequel le pourcentage volumique cumulé est égale à 10% ; D50 : diamètre pour lequel le pourcentage volumique cumulé est égale à 50% ; D90 : diamètre pour lequel le pourcentage volumique cumulé est égale à 90 % t La composition massique du bloc d'explosif solide malléable contient, par ailleurs, des additifs (un agent anti-oxydant, un agent antidurcissement au vieillissement et un marqueur chimique), pour moins de 2 pourcent de sa masse totale.
Tableau Composition du bloc d'explosif solide malléable Constituants pourcentage Granulométrie = massique (%) Liquide Polybutadiène 10,4 / hydroxytéléchélique : Charge explosive Charge 1 : RDX 67 d =40 pm, 10 0 p m, =220 pm. Charge 2 RDX 21 d;ri=lpm, d50= pm, =10pm, Agent 2 2 méthylène bis 0,4 °% anti-oxydant (4-méthyl-6-tertio Marqueur butyl) phénol chimique 2,3-diméthyl-2,3- dinitrobutane Agent asti- lécithine de soja 0,2 / i durcissement au vieillissement Les constituants du bloc d'explosif solide malléable de l'invention sont malaxés à chaud (60°C +j-10°C), chaque opération de malaxage met en oeuvre environ 200 kg de matière. La pâte obtenue est ensuite déchu oée et intu. i u `e dans un entonnoir muni d'une vis sans fin pour le remplissage de moules. Le volume des moules est d'environ f0 Le oc ' alosif malléabl( 'ans moule est cite
Claims (4)
- REVENDICATIONS1. Explosif solide malléable caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un bloc constitué, pour au moins 98 % de sa masse, d'une charge explosive pulvérulente et d'un liquide.
- 2. Explosif solide malléable selon la revendication caractérisé en ce que ladite charge explosive pulvérulente représente au moins 85 % en masse de la masse totale dudit bloc.
- 3. Explosif solide malléable selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite charge explosive est choisie parmi l'octogène, l'hexogène, la pentrite, le CL20, le TATB, PONTA, le HNS, le DADNE et leurs mélanges, avantageusement parmi l'octogène, l'hexogène, la pentrite et le CL20.
- 4. Explosif solide malléable selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit liquide est choisi parmi les huiles naturelles, les huiles de synthèse et les polymères liquides ; en ce que ledit liquide est avantageusement choisi parmi les polymères polyols ci-après: polyisobutylènes polyols, polybutadiènes polyols, polyéthers lydyols, polyesters polyols et pplysilo/anes pol,ftl!s dont la masse Urdir -4( rlrle e n 11PnIhtr St ( (r)MprIS(- ùrlltrr ()O j 000 preterence en 2Danti-oxydants, les agents anti-durcissement au vieillissement, les marqueurs chimiques de détection. 7. Explosif solide malléable selon l'une quelconque revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit bloc renferme de 0 à 2 % en masse d'au moins un additif, et pour au moins 98 % de sa masse + de 85 à 95 °avantageusement de 87 à 90 en niasse de ladite charge explosive, + de 3 à 13 %, avantageusement de 8 à 12 %, en masse dudit 10 liquide. 8. Explosif solide malléable selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit bloc ou pain a une masse comprise entre 100 g et 5 kg. 9. Procédé d'obtention d'un explosif solide malléable selon 15 l'une quelconque des revendications compren caractérisé en ce qu'il l'obtention d'une pâte par malaxage d'un mélange constitué, pour au moins 98% de sa niasse, d'une charge explosive pulvérulente et d'un liquide, le moulage de ladite pâte dans un(des) moule(s), le démoulage de ladite pâte moulée pour l'obtention d'un(de) bloc(s) dudit explosif solide malléable. 10. Procédé selon la revendicatic caractérisé en ce que oeuvre à h '-mpératur ambiante 0'
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