WO2006134311A2 - Fabrication par voie seche d'objets pyrotechniques, objets pyrotechniques - Google Patents

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WO2006134311A2
WO2006134311A2 PCT/FR2006/050606 FR2006050606W WO2006134311A2 WO 2006134311 A2 WO2006134311 A2 WO 2006134311A2 FR 2006050606 W FR2006050606 W FR 2006050606W WO 2006134311 A2 WO2006134311 A2 WO 2006134311A2
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pyrotechnic
dry
objects
compression
granules
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Marie Gaudre
Eric Giraud
Dimitri Charrette
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Snpe Materiaux Energetiques
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    • C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
    • C06D5/06—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by reaction of two or more solids
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/22—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by pressing in moulds or between rollers
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    • C06C—DETONATING OR PRIMING DEVICES; FUSES; CHEMICAL LIGHTERS; PYROPHORIC COMPOSITIONS
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Definitions

  • Dry manufacture of pyrotechnic articles pyrotechnic objects.
  • the technical field of the invention is that of pyrotechnic objects, in particular intended to be used in the field of automobile safety, for example in airbag gas generators.
  • the invention relates more particularly to a process for the dry manufacture of pyrotechnic objects, in particular intended to be used in the field of automobile safety. It also relates to said objects, new Persian, and their uses.
  • New propellants used in automotive safety may have a load factor higher than 95% and it is then necessary to use another manufacturing process.
  • This manufacturing method is for example the compression using a compression machine or a pelletizer.
  • pellets The production of pellets is based on the following steps:
  • a granulation step which may, itself, possibly be followed by a shaping step of the compressed objects.
  • US Pat. No. 6,143,102 describes a pyrotechnic composition that can be used in the form of pellets.
  • a pyrotechnic composition comprises guanidine nitrate, basic copper nitrate and one or more metal oxides. It is obtained by wet process.
  • the granulation step makes it possible to obtain granules. The formation of granules is necessary in order to obtain a suitable flow of the material to the downstream pelletizer and thus to allow its proper operation.
  • the granulation can be carried out by different routes and for example in "slurry" (mud or paste in English).
  • the "slurry" route consists in putting the charges in solution in a solvent, for example water and then evaporating the solvent.
  • the evaporation of the solvent can be carried out for example by atomization.
  • Spraying involves spraying the solution into fine droplets in a stream of hot air to crystallize the material to form granules.
  • This type of known manufacturing process has the disadvantage of being quite expensive and having low productivity.
  • the granules obtained are then compressed in a pelletizer to form pellets of pyrotechnic compounds.
  • US Patent 5,489,349 describes original pyrotechnic objects and their method of production. According to said process, from powders, small fragments are first generated by compacting. Said small fragments are then agglomerated by compression at low pressure. Said small fragments retain their individuality in the structure of the final product.
  • the object of the invention is therefore to provide a method of manufacturing pyrotechnic objects, simple, having a very satisfactory productivity, and a low investment cost.
  • This goal is achieved by combining a technology (dry process) with a selection of raw materials.
  • compacted objects such as pellet or small ball, directly resulting from a compaction / compression step
  • the process of the invention is particularly suitable for compositions with a high level of charge (greater than 95%, even (almost) 100%) and of which at least one of the charges flue. This is the case for example compositions containing guanidine nitrate.
  • the method of the invention is a method for the dry manufacture of pyrotechnic objects which comprises:
  • the pulverulent raw materials in question comprise at least one reducing filler chosen from guanidine derivatives (such as guanidine nitrate: NG), metal hydrides (such as TiH 2 ), alkali metal hydrides (such as LiH) and alkalino -terrous (such as CaH 2 ); and at least one oxidizing charge selected from alkali metal nitrates (such as K, Na and Li nitrates), alkaline earth metal nitrates (such as Sr, Be and Ba nitrates) and nitrates basic metals (such as basic copper nitrate, BCN); at least one of said reducing and oxidizing charges having the property of flowing.
  • guanidine derivatives such as guanidine nitrate: NG
  • metal hydrides such as TiH 2
  • alkali metal hydrides such as LiH
  • alkalino -terrous such as CaH 2
  • the pulverulent raw materials in question preferably comprise at least one guanidine derivative.
  • they comprise guanidine nitrate.
  • said pulverulent raw materials comprise guanidine nitrate (NG) and basic copper nitrate (BCN).
  • NG guanidine nitrate
  • BCN basic copper nitrate
  • said raw materials do not contain any other oxidizing or reducing charges than said guanidine nitrate (NG) and basic copper nitrate (BCN).
  • the mixture of pulverulent raw materials is used by any mixing technique suitable for mixing such materials (powders).
  • Compaction is generally implemented by passing the mixture of raw materials between two rolls, rotated in opposite directions. A roller compactor is therefore generally used. Compaction pressures are generally between 1500 and 6000 bar.
  • the mixture of raw materials obtained at the end of the mixing step can be transferred, to undergo the compaction step, by a monovis or multivis system.
  • the method of the invention includes a (single) simultaneous step of dry compaction and compression, at the conclusion of which (directly) pellets or small balls of a volume are obtained (directly). between 10 mm 3 and 2 cm 3 .
  • This single compaction / compression step can be performed within a roller compactor, the outer surface of at least one cylinder being hollowed out with cells of adequate dimensions.
  • the raw material mixture is compressed within said cells.
  • the roller compactor has cells (corresponding) on the surface of each of its two cylinders.
  • Pellets and small balls volumes between 10 mm 3 and 2 cm 3 have been reported . This usually corresponds to pellets and small balls whose mass is between a few tens of milligrams and 10 grams.
  • pyrotechnic objects that can be obtained by the first variant of implementation of the method, as described above; objects, of the pastille or small ball type, having the volume and the composition as specified above;
  • the method of the invention comprises a "conventional" dry compaction which generates a ribbon of compacted material.
  • the surface of the cylinders of the intervening compactor is not worked. She is perfectly flat.
  • the compacting pressure is generally between 1500 and 6000 bar, regardless of the exact variant of implementation of said compaction: compaction / compression or "conventional" compaction.
  • the ribbon of compacted material obtained after the implementation of a "conventional" dry compaction is generally not valued as such. It is used to feed a granulator.
  • the method of the invention in the context of its second implementation variant, therefore generally also comprises dry granulation of the compacted mixture. It can be summarized as follows: dry mix + dry compaction + dry granulation.
  • Dry granulation is generally carried out by forced passage of the compacted mixture through a calibrated grid.
  • a forced passage is generally made using a rotor which causes the fragmentation of said compacted mixture against said grid.
  • Dry granulation is therefore generally implemented using one or more granulators each consisting of a rotor and a calibrated grid.
  • the granulation can advantageously be supplemented by sorting the granules obtained, in order to obtain perfectly calibrated granules.
  • the rejected granules or non-calibrated material residues are advantageously reused (recycled in the process) to undergo a new granulation step.
  • pyrotechnic objects - this time granular type, advantageously granulated calibrated - can be obtained directly used in pyrotechnic systems, such as gas generators.
  • These granules generally have dimensions of the order of a few hundred microns to a few millimeters; their dimensions remain generally less than 5 mm.
  • Such granules can in particular be obtained, from the raw materials identified above, very dense; that is to say having a density greater than 90% of the theoretical density.
  • pyrotechnic objects that can be obtained by the second variant of the process of the invention supplemented by dry granulation, as described above; granule type objects having the density and composition as specified above;
  • the process of the invention allows the preparation of such granules, which can be used directly.
  • the method of the invention in the context of its second implementation variant, may comprise, following the granulation step, a step of dry compression of the granules obtained. It can be summarized as follows: dry mix + dry compaction + dry granulation + dry compression.
  • the granules obtained can therefore, according to another alternative embodiment of the method of the invention, serve to feed a compression machine.
  • the pressure applied to the granules is generally between 1500 and 6500 bar, to obtain dense objects of thickness close to 2 mm. This pressure applied to the compression is generally greater than the pressure applied to the compaction.
  • the compression implemented on the granules of the invention makes it possible to obtain dense compressed pyrotechnic objects (having a density greater than 90% of the theoretical density), in particular of the pellet type (the compression step is then implemented in a pelletizer), wafer or monolith. This list is not exhaustive.
  • pyrotechnic objects obtainable by the second variant of the process of the invention supplemented by dry granulation and dry compression, as described above; objects of the compressed objects type (for example, pellets, wafers, monoliths, etc.) having the density and the composition as specified above;
  • the selected technology allows, in particular, from the selected raw materials (in particular NG + BCN); + the direct obtaining of pellets and small performing balls; + obtaining directly usable granules.
  • FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of the manufacturing method. according to the invention
  • FIG. 2 represents, in plan view, the cycle of a rotary pelletizer that can be used in the implementation of a variant of the method according to the invention
  • FIG. 3 represents an example of compacting cylinder comprising cells for directly obtaining compacted / compressed objects.
  • the manufacturing method according to the invention comprises a mixing step 1 of the raw materials forming the composition.
  • mixing can be carried out using various devices known in the state of the art.
  • the mixing can be carried out using a "turner" 10, a convective mixer 11 screw or for example a mixer 12 convective pale.
  • the mixture of constituents is made dry.
  • the mixture obtained then undergoes a compaction step 2 and optionally a granulation step 2bis.
  • this granulation step is carried out in the dry process, that is to say that it does not require the use of a solvent.
  • the mixture in the form of a powder is first injected into a compactor 20 to undergo a compaction step.
  • the injection along the direction (S) of advance of the material is for example carried out using a screw system 13 opening into the compactor 20.
  • the compactor 20 is in the form of two cylinders (200, 201) disposed in parallel and spaced so as to leave between them a gap at which the mixture is compacted.
  • the two cylinders (200, 201) are rotated about their respective axes in opposite directions and at the same speed. Pressure is applied to the material between the rolls.
  • the direction of rotation of the rolls (200, 201) is chosen so as to advance the material in the forward direction (S) defined by the worm 13.
  • the compacted mixture exiting the compactor 20 is for example in the form of plates (ribbons) or pellets or small balls when there is compression.
  • the plates from the compactor can then be introduced into the granulator.
  • granulation is carried out using a rotor 21 rotating close to a gate 22.
  • the wheel 21 makes it possible to force the plate of material to pass through a gate 22.
  • the plate, passing through through the orifices of the grid 22, is thus ground into granules.
  • the granules obtained are then sorted so as to be of a certain size.
  • a system with two superposed grids 23, 24 can be used.
  • the upper grid 23 has a longer mesh length than that of the lower grid 24.
  • the granules obtained, if they are of the desired size, pass through the upper grid 23 while the too large granules remain on this grid 23.
  • the too small granules pass through the upper grid 23 and through the lower grid 24.
  • the granules located between the two grids (23, 24), that is to say neither too small nor too large, will be either used for the manufacture of compressed objects such as pellets, wafers or monoliths (said granules are compressed for this purpose), or directly used as such. Granules that are too big and too small can be reinjected into the compactor 20.
  • pelletizing step 3 The pelletization of the pyrotechnic composition (pelletizing step 3) can be carried out using a rotary pelletizer whose operating principle is shown in FIG. 2 or, for example, using a alternative tabletting machine (not shown).
  • the granules are continuously poured into a hopper comprising a feed shoe 300 in front of which a number of dies 31 carried by a turret are continuously running.
  • Two punches (32, 33), lower and upper, are associated with each matrix 31.
  • the lower punch makes it possible to dose the granules poured into the matrix 31 by means of the shoe 300 of feed.
  • a leveling device 36 then makes it possible to remove the overflow of granules from the matrix 31.
  • the lower punch 32 and the upper punch 33 come closer, by example using pressure rollers 34, until compressing the granules located between them.
  • the pyrotechnic compound formed by compression between the two punches is then ejected.
  • the compression step can be suppressed, obtaining dense and calibrated granules that can be sufficient to feed a pyrotechnic system.
  • the step of shaping granules by forced passage through the grid 22 and the compression step can be suppressed, the compression in the form of pellets or small balls being then performed during compaction.
  • the each of the compacting cylinders (200, 201) has cavities (A, Figure 3).
  • the cells A may have different geometric shapes, and have, for example, an oblong, square or circular section.
  • each cell A of each of the cylinders (200, 201) is associated and corresponds to a cell of the other cylinder.
  • the mixture of pyrotechnic material is therefore not only compacted between the rolls (200, 201) but also compressed directly in the form of pellets or small balls in the cells A.
  • the suppression of the compression step ( subsequently) increases the production rate and significantly reduces the cost of production.

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication par voie sèche d'objets pyrotechniques à partir d'au moins une charge réductrice choisie parmi les dérivés de la guanidine, les hydrures de métaux, les hydrures de métaux alcalins et alcalino-terreux et d'au moins une charge oxydante choisie parmi les nitrates de métaux alcalins, les nitrates de métaux alcalino-terreux et les nitrates de métaux basiques ; au moins l'une desdites charges réductrice(s) et oxydante(s) ayant la propriété de fluer. Ledit procédé permet l'obtention directe de pastilles et de petits boulets par compactage/compression ; l'obtention de granulés, utilisables en tant que tels, par compactage puis granulation ; l'obtention d'objets comprimés par compactage, granulation puis compression ... Les objets pyrotechniques obtenus, performants, constituent un autre objet de l'invention.

Description

Fabrication par voie sèche d'obiets pyrotechniques : objets pyrotechniques.
Le domaine technique de l'invention est celui des objets pyrotechniques, notamment destinés à être utilisés dans le domaine de la sécurité automobile, par exemple dans des générateurs de gaz pour airbag. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication par voie sèche d'objets pyrotechniques, notamment destinés à être utilisés dans le domaine de la sécurité automobile. Elle concerne également lesdits objets, nouveaux perse, ainsi que leurs utilisations.
Il est connu dans l'art antérieur des procédés de fabrication d'objets pyrotechniques comportant une étape de malaxage et une étape d'extrusion réalisée à l'aide d'une extrudeuse bi-vis, et une étape de découpe du jonc obtenu après extrusion. Ce type de procédé de fabrication est par exemple décrit dans la demande de brevet français n° 2 779 426. Toutefois, un tel procédé ne peut être utilisé pour tous les types de compositions pyrotechniques. En effet, lorsque la composition comporte une quantité importante de charges comme par exemple du perchlorate d'ammonium ou du nitrate de sodium, la matière devient très visqueuse et ne peut plus être extrudée.
Les nouveaux propergols utilisés en sécurité automobile peuvent comporter un taux de charges supérieur à 95% et il est alors nécessaire de faire appel à un autre procédé de fabrication. Ce procédé de fabrication est par exemple la compression à l'aide d'une machine à comprimer ou d'une pastilleuse.
La réalisation de pastilles repose sur les étapes suivantes :
- mélange des matières premières de la composition,
- compactage.
Ces deux étapes peuvent éventuellement être suivies par une étape de granulation qui peut, elle-même, être éventuellement suivie par une étape de mise en forme des objets comprimés.
Le brevet US 6,143,102 décrit une composition pyrotechnique pouvant être mise en oeuvre sous la forme de pastilles. Une telle composition comporte du nitrate de guanidine, du nitrate basique de cuivre et un ou plusieurs oxydes métalliques. Elle est obtenue par voie humide. L'étape de granulation permet d'obtenir des granulés. La formation de granulés est nécessaire afin d'obtenir un écoulement convenable de la matière vers la pastilleuse située en aval et ainsi de permettre son bon fonctionnement.
La granulation peut être réalisée par différentes voies et par exemple en voie "slurry" (boue ou pâte en anglais). La voie "slurry" consiste à mettre les charges en solution dans un solvant, par exemple de l'eau puis à évaporer le solvant. L'évaporation du solvant peut être réalisée par exemple par atomisation. L'atomisation consiste à pulvériser la solution en fines gouttelettes dans un courant d'air chaud afin de cristalliser la matière pour former des granulés. Ce type de procédé de fabrication connu présente l'inconvénient d'être assez coûteux et d'avoir une productivité faible. De manière connue, les granulés obtenus sont ensuite compressés dans une pastilleuse pour former des pastilles de composés pyrotechniques.
D'autres méthodes connues de granulation peuvent être employées. Toutefois, la plupart d'entre elles nécessite une étape de séchage qui peut s'avérer longue et délicate. La présence de cette étape a une influence négative sur la productivité et engendre également un coût d'investissement élevé.
Le brevet US 5 489 349 décrit des objets pyrotechniques originaux ainsi que leur procédé d'obtention. Selon ledit procédé, à partir de poudres, on génère dans un premier temps, des fragments, de petite taille, par compactage. Lesdits petits fragments sont ensuite agglomérés, par compression à faible pression. Lesdits petits fragments conserve leur individualité dans la structure du produit final.
Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de fabrication d'objets pyrotechniques, simple, présentant une productivité très satisfaisante, et un coût d'investissement faible.
Ce but est atteint en combinant une technologie (la voie sèche) à une sélection de matières premières.
La combinaison (l'adéquation) de ladite technologie et des matières premières spécifiques permet l'obtention, dans des conditions intéressantes, d'objets pyrotechniques, présentant d'excellentes propriétés, notamment en référence à une utilisation dans des générateurs pyrotechniques de gaz en sécurité automobile, sous différentes formes :
- objets compactés, type pastille ou petit boulet, directement issus d'une étape de compactage/compression ;
- granulés, issus de deux étapes successives de compactage et de granulation ;
- objets comprimés, issus de trois étapes successives de compactage, granulation et compression.
Le procédé de l'invention est particulièrement adapté à des compositions à fort taux de charges (supérieur à 95%, voire (quasi) 100%) et dont au moins l'une des charges flue. C'est le cas par exemple des compositions renfermant du nitrate de guanidine.
Le procédé de l'invention est un procédé de fabrication par voie sèche d'objets pyrotechniques qui comprend :
- le mélange à sec de matières premières pulvérulentes de type charges oxydante(s) et réductriœ(s) ; et
- le compactage à sec du mélange obtenu.
Les matières premières pulvérulentes en cause comprennent au moins une charge réductrice choisie parmi les dérivés de la guanidine (tel le nitrate de guanidine : NG), les hydrures de métaux (tel TiH2), les hydrures de métaux alcalins (tel LiH) et alcalino-terreux (tel CaH2) ; et au moins une charge oxydante choisie parmi les nitrates de métaux alcalins (tels les nitrates de K, de Na et de Li), les nitrates de métaux alcalino-terreux (tels les nitrates de Sr, de Be et de Ba) et les nitrates de métaux basiques (tel le nitrate basique de cuivre ; BCN) ; au moins l'une desdites charges réductrice(s) et oxydante(s) ayant la propriété de fluer.
Les matières premières pulvérulentes en cause comprennent, de préférence, au moins un dérivé de la guanidine. De façon particulièrement préférée, elles comprennent du nitrate de guanidine.
Avantageusement, lesdites matières premières pulvérulentes comprennent du nitrate de guanidine (NG) et du nitrate basique de cuivre (BCN). Dans le cadre de cette variante avantageuse, on a généralement :
- 45 à 55% en poids de nitrate de guanidine ; et
- 40 à 50% en poids de nitrate basique de cuivre. Très avantageusement, lesdites matières premières ne contiennent pas d'autre(s) charges oxydante(s) ou réductrice(s) que lesdits nitrate de guanidine (NG) et nitrate basique de cuivre (BCN).
Selon le procédé de l'invention, le mélange des matières premières pulvérulentes est mis en œuvre par toute technique de mélange convenant au mélange de telles matières (poudres).
Le compactage est généralement mis en œuvre par passage du mélange de matières premières entre deux cylindres, mis en rotation dans des sens opposés. Un compacteur à cylindres est donc généralement utilisé. Les pressions de compactage sont généralement comprises entre 1 500 et 6 000 bars.
Le mélange de matières premières obtenu à l'issue de l'étape de mélange peut être transféré, pour subir l'étape de compactage, par un système monovis ou multivis.
Selon une première variante de mise en œuvre, le procédé de l'invention inclut une (unique) étape simultanée de compactage à sec et de compression, à l'issue de laquelle on obtient (directement) des pastilles ou petits boulets d'un volume compris entre 10 mm3 et 2 cm3.
Cette unique étape de compactage/compression peut être réalisée au sein d'un compacteur à cylindres, la surface externe d'au moins un cylindre étant creusée d'alvéoles de dimensions adéquates. Le mélange de matières premières est compressé au sein desdites alvéoles. Avantageusement, le compacteur à cylindres présente des alvéoles (correspondantes) à la surface de chacun de ses deux cylindres.
Cette variante de mise en œuvre du procédé de l'invention (qui peut se résumer ainsi : mélange à sec + compactage/compression à sec) est particulièrement intéressante en ce qu'elle permet l'obtention directe d'objets pyrotechniques, type pastille ou petit boulet, utilisables en générateur de gaz. Il est ainsi possible de s'affranchir d'une étape ultérieure de pastillage. La productivité sera donc accrue et les coûts de production réduits.
Avec les matières premières sélectionnées, il est ainsi possible de préparer directement des pastilles et des petits boulets, d'un volume certain, utilisables en tant que tels.
On a indiqué des volumes de pastilles et petits boulets compris entre 10 mm3 et 2 cm3. Cela correspond généralement à des pastilles et petits boulets dont la masse est comprise entre quelques dizaines de milligrammes et 10 grammes.
De tels pastilles et petits boulets sont nettement plus gros que les fragments selon le brevet US 5 489 349.
De tels pastilles et petits boulets et leurs utilisations constituent d'autres objets de la présente invention :
- objets pyrotechniques susceptibles d'être obtenus par la première variante de mise en œuvre du procédé, telle que décrite ci-dessus ; objets, de type pastille ou petit boulet, présentant le volume et la composition tels que précisés ci-dessus ;
- utilisations de tels objets, notamment comme chargement pyrotechnique dans un générateur de gaz apte à gonfler des airbags (coussins gonflables) en sécurité automobile.
Selon une seconde variante de mise en œuvre, le procédé de l'invention comprend un compactage à sec "classique" qui génère un ruban de matière compactée. La surface des cylindres du compacteur intervenant n'est pas travaillée. Elle est parfaitement plane.
On rappelle ici que la pression de compactage est généralement comprise entre 1 500 et 6 000 bars, quelle que soit la variante exacte de mise en œuvre dudit compactage : compactage/compression ou compactage "classique".
Le ruban de matière compactée obtenu à l'issue de la mise en œuvre d'un compactage à sec "classique" n'est généralement pas valorisé en tant que tel. Il sert à alimenter un granulateur.
Le procédé de l'invention, dans le cadre de sa seconde variante de mise en œuvre, comprend donc généralement en outre une granulation à sec du mélange compacté. Il se résume alors ainsi : mélange à sec + compactage à sec + granulation à sec.
La granulation à sec est généralement mise en œuvre par passage forcé du mélange compacté au travers d'une grille calibrée. Un tel passage forcé est généralement réalisé à l'aide d'un rotor qui provoque la fragmentation dudit mélange compacté contre ladite grille. La granulation à sec est donc généralement mise en œuvre à l'aide d'un ou plusieurs granulateurs constitués chacun d'un rotor et d'une grille calibrée.
Dans le cadre de la mise en œuvre de cette seconde variante du procédé de l'invention, la granulation peut avantageusement être complétée par un tri des granulés obtenus, aux fins d'obtenir des granulés parfaitement calibrés. Les granulés refusés ou résidus de matière non calibrés sont avantageusement réutilisés (recyclés dans le procédé) pour subir une nouvelle étape de granulation.
A l'issue de cette étape de granulation, on obtient à nouveau des objets pyrotechniques - cette fois, type granulés, avantageusement granulés calibrés - directement utilisables dans des systèmes pyrotechniques, tels que des générateurs de gaz. Ces granulés présentent généralement des dimensions de l'ordre de quelques centaines de microns à quelques millimètres ; leurs dimensions demeurent généralement inférieures à 5 mm.
De tels granulés peuvent notamment être obtenus, à partir des matières premières identifiées ci-dessus, très denses ; c'est-à-dire présentant une densité supérieure à 90 % de la densité théorique.
De tels granulés et leurs utilisations constituent d'autres objets de la présente invention :
- objets pyrotechniques susceptibles d'être obtenus par la seconde variante du procédé de l'invention complétée par une granulation à sec, telle que décrite ci-dessus ; objets de type granulés présentant la densité et la composition telles que précisées ci-dessus ;
- utilisations de tels objets, notamment comme charge d'allumage de chargements pyrotechniques inclus dans les systèmes de sécurité automobile ou comme chargements pyrotechniques de ce type (même utilisation que celle préconisée ci-dessus pour les pastilles et petits boulets directement obtenus par compactage/compression).
De façon tout à fait originale, le procédé de l'invention permet la préparation de tels granulés, directement utilisables.
Le procédé de l'invention, dans le cadre de sa seconde variante de mise en œuvre, peut comprendre, suite à l'étape de granulation, une étape de compression à sec des granulés obtenus. Il se résume alors ainsi : mélange à sec + compactage à sec + granulation à sec + compression à sec.
Les granulés obtenus peuvent donc, selon une autre variante de mise en œuvre du procédé de l'invention, servir à alimenter une machine à comprimer. La pression appliquée aux granulés est en général comprise entre 1 500 et 6 500 bars, pour obtenir des objets denses, d'épaisseur voisine de 2 mm. Cette pression appliquée à la compression est en général supérieure à la pression appliquée au compactage.
La compression mise en œuvre sur les granulés de l'invention permet d'obtenir des objets pyrotechniques comprimés denses (présentant une densité supérieure à 90 % de la densité théorique), notamment de type pastille (l'étape de compression est alors mise en œuvre dans une pastilleuse), wafer ou monolithe. Cette liste n'est pas exhaustive.
De tels objets pyrotechniques comprimés denses et leurs utilisations constituent d'autres objets de la présente invention ;
- objets pyrotechniques susceptibles d'être obtenus par la seconde variante du procédé de l'invention complétée par une granulation à sec et une compression à sec, telles que décrites ci-dessus ; objets de type objets comprimés (par exemple, pastilles, wafers, monolithes...) présentant la densité et la composition telles que précisées ci-dessus ;
- utilisations de tels objets, notamment comme charge d'allumage de chargements pyrotechniques inclus dans des systèmes de sécurité automobile ou comme chargements pyrotechniques de ce type (voir ci- dessus).
L'homme du métier aura saisi tout l'intérêt du procédé de l'invention.
La technologie sélectionnée (voie sèche) permet notamment, à partir des matières premières sélectionnées (notamment NG+BCN) ; + l'obtention directe de pastilles et petits boulets performants ; + l'obtention de granulés directement utilisables.
L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'un mode de mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l'invention ; la figure 2 représente, vue en plan, le cycle d'une pastilleuse rotative pouvant être utilisée dans la mise en oeuvre d'une variante du procédé selon l'invention ; la figure 3 représente un exemple de cylindre de compactage comportant des alvéoles pour l'obtention directe d'objets compactés/comprimés.
Le procédé de fabrication selon l'invention comporte une étape de mélange 1 des matières premières formant la composition. Comme représenté sur la figure 1, le mélange peut être effectué en utilisant différents appareils connus dans l'état de la technique. Le mélange peut être réalisé à l'aide d'un "retourneur" 10, d'un mélangeur 11 convectif à vis ou par exemple d'un mélangeur 12 convectif à pâles. Selon l'invention, le mélange des constituants est réalisé à sec.
Le mélange obtenu subit ensuite une étape de compactage 2 et éventuellement une étape de granulation 2bis. Selon l'invention, cette étape de granulation est réalisée en voie sèche, c'est-à-dire qu'elle ne nécessite pas l'utilisation d'un solvant. Le mélange sous forme d'une poudre est tout d'abord injecté dans un compacteur 20 pour subir une étape de compactage. L'injection suivant le sens (S) d'avancée de la matière est par exemple réalisée en utilisant un système à vis 13 débouchant dans le compacteur 20. Le compacteur 20 se présente sous la forme de deux cylindres (200, 201) disposés en parallèle et espacés de manière à laisser entre eux un interstice au niveau duquel le mélange est compacté. Les deux cylindres (200, 201) sont entraînés en rotation autour de leur axe respectif dans des sens opposés et à une vitesse identique. Une pression est appliquée à la matière entre les cylindres. Le sens de rotation des cylindres (200, 201) est choisi de manière à faire avancer la matière dans le sens d'avancée (S) défini par la vis sans fin 13.
Le mélange compacté sortant du compacteur 20 se présente par exemple sous la forme de plaques (rubans) ou de pastilles ou petits boulets lorsqu'il y a compression.
Lorsqu'il n'y a pas compression, les plaques issues du compacteur peuvent ensuite être introduites dans le granulateur. La mise sous forme de granulés est par exemple réalisée en utilisant un rotor 21 tournant à proximité d'une grille 22. En tournant, la roue 21 permet de forcer la plaque de matière à passer à travers une grille 22. La plaque, en passant à travers les orifices de la grille 22, est ainsi broyée en granulés.
Les granulés obtenus sont ensuite triés de manière à être d'un certain calibre. Pour obtenir les granulés ayant la taille voulue, un système à deux grilles (23, 24) superposées peut être utilisé. La grille supérieure 23 présente une longueur de maille plus importante que celle de la grille inférieure 24. Les granulés obtenus, s'ils sont de la taille voulue passent à travers la grille supérieure 23 tandis que les granulés trop gros restent sur cette grille 23. Les granulés trop petits passent à travers la grille supérieure 23 ainsi qu'à travers la grille inférieure 24. Les granulés situés entre les deux grilles (23, 24), c'est-à-dire ni trop petits ni trop gros, seront soit utilisés pour la fabrication d'objets comprimés tels que des pastilles, wafers ou monolithes (lesdits granulés sont comprimés à cette fin), soit directement utilisés en tant que tel. Les granulés trop gros ainsi que trop petits peuvent être réinjectés dans le compacteur 20.
La mise sous forme de pastilles de la composition pyrotechnique (étape de pastillage 3) peut être réalisée à l'aide d'une pastilleuse rotative dont le principe de fonctionnement est représenté en figure 2 ou, par exemple, à l'aide d'une machine à comprimer alternative (non représentée).
Les granulés sont versés en continu dans une trémie comportant un sabot 300 d'alimentation devant lequel défilent en continu de multiples matrices 31 portées par une tourelle. Deux poinçons (32, 33), inférieur et supérieur, sont associés à chaque matrice 31. Le poinçon inférieur permet de doser les granulés versés dans la matrice 31 à l'aide du sabot 300 d'alimentation. Un dispositif 36 d'arasement permet ensuite d'enlever le trop plein de granulés de la matrice 31. Au fur et à mesure de la rotation de la matrice 31 remplie de granulés, le poinçon inférieur 32 et le poinçon supérieur 33 se rapprochent, par exemple à l'aide de galets 34 de pression, jusqu'à venir compresser les granulés situés entre eux. Le composé 35 pyrotechnique formé par compression entre les deux poinçons est ensuite éjecté.
Selon une variante du procédé selon l'invention, l'étape de compression peut être supprimée, l'obtention de granulés denses et calibrés pouvant suffire à alimenter un système pyrotechnique.
Selon une variante de réalisation du procédé selon l'invention, l'étape de mise en forme de granulés par passage forcé à travers la grille 22 ainsi que l'étape de compression peuvent être supprimées, la compression sous la forme de pastilles ou petits boulets étant alors réalisée lors du compactage. Pour cela, selon la variante représentée, la tranche de chacun des cylindres (200, 201) de compactage présente des alvéoles (A, figure 3). Les alvéoles A peuvent présenter différentes formes géométriques, et avoir, par exemple, une section oblongue, carrée ou circulaire. Lors de la rotation, chaque alvéole A de chacun des cylindres (200, 201) est associée et correspond à une alvéole de l'autre cylindre. Selon cette variante de réalisation, le mélange de matière pyrotechnique est donc non seulement compacté entre les cylindres (200, 201) mais également compressé directement sous la forme de pastilles ou petits boulets dans les alvéoles A. La suppression de l'étape de compression (ultérieure) permet donc d'augmenter la cadence de production et de diminuer sensiblement le coût de production.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication par voie sèche d'objets pyrotechniques comprenant :
- le mélange à sec de matières premières pulvérulentes de type charges oxydante(s) et réductrice(s) ;
- le compactage à sec du mélange obtenu ; caractérisé en ce que lesdites matières premières pulvérulentes comprennent au moins une charge réductrice choisie parmi les dérivés de la guanidine, les hydrures de métaux, les hydrures de métaux alcalins et alcalino-terreux et au moins une charge oxydante choisie parmi les nitrates de métaux alcalins, les nitrates de métaux alcalino-terreux et les nitrates de métaux basiques ; au moins l'une desdites charges réductrice(s) et oxydante(s) ayant la propriété de fluer.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites matières premières pulvérulentes comprennent du nitrate de guanidine.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites matières premières pulvérulentes comprennent :
- 45 à 55 % en poids de nitrate de guanidine ; et
- 40 à 50 % en poids de nitrate basique de cuivre.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en œuvre d'une étape simultanée de compactage à sec et de compression, à l'issue de laquelle on obtient des pastilles ou petits boulets d'un volume compris entre 10 mm3 et 2 cm3
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape de compactage/compression simultanée est réalisée au sein d'un compacteur à cylindres, la surface externe d'au moins un cylindre étant creusée d'alvéoles de dimensions adéquates.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit compactage à sec est mis en œuvre au sein d'un compacteur à cylindres et génère un ruban de matière compactée.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la pression de compactage - compactage/compression ou compactage - est comprise entre 1 500 et 6 000 bars.
8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, la granulation à sec du mélange compacté.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite granulation à sec est mise en œuvre par passage forcé du mélange compacté au travers d'une grille calibrée.
10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une compression à sec des granulés obtenus.
11. Objets pyrotechniques susceptibles d'être obtenus par le procédé selon la revendication 4 ou 5, se présentant sous la forme de pastilles ou de petits boulets d'un volume compris entre 10 mm3 et 2 cm3.
12. Utilisation d'un objet pyrotechnique selon la revendication 11, comme chargement pyrotechnique dans un générateur de gaz apte à gonfler des airbags en sécurité automobile.
13. Objets pyrotechniques susceptibles d'être obtenus par le procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, se présentant sous la forme de granulés ou d'objets comprimés dont la densité est supérieure à 90% de la densité théorique.
14. Utilisation d'un objet pyrotechnique selon la revendication 13, comme charge d'allumage de chargements pyrotechniques inclus dans les systèmes de sécurité automobile ou comme tels chargements pyrotechniques.
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