Brevet FR2135534A1 — publié le 19721222

La présente invention est relative à un explosif moulé à grande puissance présentant une forte densité, une grande solidité et line grande vitesse de détonation, à base de constituants à point de fusion élevé et à grande puissance comme la cyclotétra-5 méthylène-tétranitraminé et la cyclotriméthylène-trinitraminé. La chimie des explosifs comprend, en particulier dans la série des nitramines aliphatiques, des corps à très grande puissance qui sont pourtant maniables relativement sans danger et ont une bonne stabilité chimique. Le plus remarquable est sans 10 constestation la cyclotétraméthylène-tétranitramine ("Oktogen", "HMW") dont l'isomère p (densité maximale 1,92, contre 1,64 pour le trinitrotoluène ou "TNT") détonne à une vitesse supérieure à 9 000 m/s (pour une densité de 1,90). La cyclotriméthylène-trini-tramine CHexogen11, "RDX") présente des caractéristiques avanta-15 geuses et analogues, à savoir une vitesse de détonation de 8 400m/è (pour une densité de 1,70) et une densité maximale de 1,82. Contrairement au trinitrotoluène, explosif normal à usages militaires, les corps mentionnés ne peuvent pas être transformés directement ; les points de fusion sont si élevés ("Oktogen" 282°C, "Hexogen" 20 203°C) que les corps se décomposent déjà pendant la fusion ; par compression, les corps indiqués ne peuvent pas non plus être moulés sans additifs, car il n'y â pas de pouvoir de liaison entre cristaux et si l'on applique de très hautes pressions, il existe un risque d'explosion. Par contre, on peut couler ou mouler par ; 25 compression le TUT sans additifs (point de fusion 80°C). La transformation des explosifs à point de' fusion élevé et à grande puissance a été résolue depuis longtemps de différentes façons. On a "phlegmatisé" les corps, c'est-à-dire qu'on y a ajouté un additif cireux et sous cette forme, on l'a-moulé sous JO pression et comprimé ; la cire sert d'une part à diminuer notablement la sensibilité au choc, d'autre part elle sert de liant entre les cristaux d'explosifs, dans la structure formée par le pressage. Selon une autre méthode, on incorpore les constituants explosifs à point de fusion élevé à une masse fondue d'un explosif 35 à bas point de fusion, de préférence le trinitrotoluène, et on les moule par•coulée sous cette forme pâteuse. Enfin, on arrive à réaliser le formage en incorporant l'explosif à point de fusion élevé à une matière synthétique liquide qui n'est pas encore réticulé , et en durcissant conqolètement le liant de matière synthétique 71 «187 2 213553^ à l'aide de durcisseurs et de catalyseurs. Selon le brevet allemand n° 1 172 590, on utilise comme liant le caoutchouc et on le vulcanise après incorporation de l'explosif. Un point commun à tous les procédés d'enrobage et de 5 formage est qu'à mesure que la teneur.en liant augmente, la puissance diminue, même si le liant est formé de trinitrotoluène, explosif puissant. Etant donné que les liants ont une moindre densité que l'explosif à grande puissance qu'il s'agit d'enrober et constituent des additifs inertes ou des explosifs moins puis-10 sants, il faut accepter, à mesure que la teneur en liant augmente, une perte croissante en ce qui concerne la densité et la puissance explosive. C'est pourquoi, dans le cas de mélanges coulables formés avec le TNT, on a fait beaucoup d'efforts pour augmenter le plus possible la teneur en matière à point de fusion élevé au 15 moyen de méthodes de coulée particulières (par exemple en appliquant une sédimentation de longue durée, en prétraitant la matière fondue sous vide et en la coulant sous pression, en utilisant des actions forcées telles que la centrifugation ou le pressage au moyen de surfaces de tamisage), et pour obtenir ainsi de fortes 20 densités et de grandes vitesses de détonation. L'application de liants non explosifs ne donne pas toujours en même temps un effet phlegmatisant ; chose surprenante, pour certaines préparations d'"Hexogen" et d'"0ktogen", on a constaté une sensibilité relativement grande à la percussion et aux projectiles. 25 L'invention a donc pour but de proposer un explosif moulé à grande puissance et un procédé .de fabrication de celui-ci qui évitent les inconvénients ci-dessus, dans lesquels les caractéristiques exigées des explosifs, en particulier la densité et la vitesse de détonation des explosifs de base à grande puissance 30 subsistent complètement ou presque complètement, tandis qu'en même tenqps les caractéristiques de sensibilité sont abaissées notablement, avec obtention d'un explosif moulé de solidité mécanique surprenante. Selon l'invention, l'explosif moulé à grande puissance 35 est caractérisé par le fait que l'explosif de base à l'état cristallin est revêtu de 2 à 8 % d'une matière synthétique du groupe des polyéthylènes halogénés, par traitement en dispersion aqueuse, qu'il est séché, qu'il est encore mélangé à 8 à 2 % d'un explosif dont le point de fusion ne dépasse pas 105°C et qui donne un 71 *+3187 3 2135534 "bombement de bloc de plomb supérieur à celui du trinitrotoluène, 2 et qu'il est soumis à une pression de moulage d'au moins 700 kg/cm à des températures supérieures au point de fusion de l'explosif a j outé. 5 Avantageusement, la matière synthétique du groupe des polyéthylènes halogénés est formée de polytétrafluoréthylène ou de polychlorotrifluoréthylène. Dans un mode d'exécution préférentiel de l'invention, le constituant explosif dont le point de fusion ne dépasse pas 105°C est formé de nitramines aromatiques 10 ou de mélanges de celles-ci, ou de nitrates riches en azote tels que le nitrate d'hydrazine ou le nitrate de triaminoguadine. le constituant explosif présente à ce point de vue la propriété d'un liant "actif". Le procédé de préparation de l'explosif à grande puis-15 sance réside dans le fait que l'on prend le mélange qui comprend l'explosif de base revêtu d'une matière synthétique du groupe des polyéthylènes halogénés par traitement en dispersion aqueuse et séché ainsi que l'explosif dont le point de fusion ne dépasse pas 105°C et qui a un bombement de bloc de plomb supérieur à celui 20 du trinitrotoluène et qu'à des températures supérieures au point de fusion de l'explosif ajouté, on expose le mélange à une pression de moulage d'au moins 700 kg/cm qui est maintenue pendant le temps de refroidissement qui suit jusqu'à ce que l'explosif à plus bas point de fusion ajouté soit passé de la phase liquide à la 25 phase solide. Ainsi, on obtient un remplissage de cavité supérieur à 99,5 % et donc une densité aussi grande que possible, ce qui est à nouveau la condition d'une grande vitesse de détonation. En outre, il est avantageux de choisir comme "liant actif" un liant présentant par lui-même une bonne puissance explosive et comme 30 liant de matière synthétique, une matière à forte densité comme le polytétrafluoréthylène ou le polychlorotrifluoréthylène. La sensibilité aux projectiles de l'explosif moulé selon l'invention (on a tiré avec des munitions de 6,2 x 54 mm avec V = 1 000 m/s) est étonnamment faible ; on peut obtenir des 35 perforations lisses sans réaction notable, alors que d'après les expériences faites par ailleurs avec des mélanges d'explosif à liant de matière synthétique, il faut prévoir une sensibilité positive aux projectiles. Dans le cas d'un liant de matière synthétique pur, dans un procédé de coulée et de réticulation, le copy 71 43187 4 2135534 grain sensible à la percussion de l'explosif à grande puissance ("Oktogen", "Hexogen") est enrobé avec une liaison infusible. Mais selon l'invention, le grain est tout d'abord enveloppé de matière synthétique et ensuite moulé par compression avec un liant "actif" 5 fusible ; ainsi, l'énergie de percussion du projectile est tout d'abord transformée au moins partiellement en chaleur de fusion du liant "actif" et par fusion superficielle du liant "actif" on obtient une possibilité d'échappement par glissement de l'explosif à grande puissance sensible au choc. 10 L'invention est expliquée par les exemples suivants : Exemple 1 On prend 900 g de cyclotétraméthylène-tétranitramine ("Oktogen") d'une grosseur de grains de 40 à 800 p., on l'incorpore 15 à 3 litrfes d'une dispersion aqueuse à 1,5 % de polychlorotrifluoréthylène et on agite intensément jusqu'à ce que l'eau de dispersion soit devenue limpide et que la matière synthétique se soit déposée à la surface des cristaux de 1'"Oktogen". On filtre à la trompe l^Oktogen" ainsi imprégné de 5 ^ matière synthétique, on le 20 sèche, on le mélange à 45 g de trinitrophényléthylnitramine O (soit 5 %) et on moule à une pression de 1 600 kg/cm à 95°C j (un peu au-dessus du point de fusion de la trinitrophényl-éthyl- ' nitramine). On maintient la pression (au moyen d'une presse ou d'une matrice verrouillée, munie de ressorts de compression) 25 jusqu'à ce que la trinitrophényl-éthylnitramine passée à l'état liquide soit à nouveau solidifiée. Les densités ainsi obtenues dépassent un remplissage possible de cavité de 99»5 %• Après l'éjection, on obtient une pièce moulée, dont le poids spécifique * est de 1,88 g/cm-', la vitesse de détonation de 8 850 m/s, la 30 dureté Brinell de 32 à 34 et la résistance à la compression 2 de 46 kg/cm ; quand on détermine la sensibilité aux projectiles, en plusieurs coups avec des munitions de 6,5 x 57 mm, enveloppe partielle S (pointe) sans charge explosive et avec V = 1 000 m/s, on n'obtient pas d'explosion. 35 Exemple 2 On prend 900 g de cyclotriméthylène-trinitramine ("Hexogen") ayant la même grosseur de grains que dans l'exemple 1 et on la traite de la même façon par 3 litres - GOPY 71 43187 5 2135534 d'une dispersion aqueuse à 1,8 % de polytétrafluoréthylène. On filtre à la trompe l1"Hexogen" imprégné de 6 % de matière synthétique, on le sèche, on le mélange à 36 g (soit 4 %) d'un mélange en cristaux fins comprenant 30 % de trinitrophényl-inéthylnitraminé 5 ("Tetryl") et 70 % de trinitrométhylphényl-méthylnitraminé ("Methyltetryl"), on le moule sous une pression de 1 200 kg/cm à 103°C (un peu au-dessus du point de fusion du mélange) et on maintient à nouveau la pression jusqu'à solidification du mélange, la pièce moulée obtenue présente "une densité de 1,81, une vitesse 10 de détonation de 8 600 m/s (chiffre de la littérature pour 1'"Hexogen" pur : 8 400 m/s), une dureté Brinell de--32 à 34 et p une résistance à la compression-de 45 kg/cm . Quand on détermine la sensibilité aux projectiles, il ne se produit pas d'explosion en plusieurs coups avec des munitions de 6,5 x 57 mm» sans charge 15 explosive et avec V = 1 000 m/s. Exemple 3 On imprègne de 4 % de polychlorotrifluoréthylène 900 g d'"0ktogen" ayant la même grosseur de grains que dans l'exemple 1, 20 on mélange à 56 g (soit 6 %) de nitrate d'hydrazine et on moule à 73°0 (un peu au-dessus du point de fusion du nitrate d'(hydra-zine) à une pression de 900 kg/cm jusqu'au refroidissement. On détermine les caractéristiques suivantes : densité 1,79, vitesse de détonation 8 900 m/s, dureté Brinell 26 à 28, résistance à la p 25 compression 38 kg/cm . Dans un essai de tir exécuté de la même façon que ci-dessus avec des munitions de 6,5 x 57 mm, on n'obtient aucune explosion en plusieurs coups. Exemple 4 30 On traite par 7 % de polytétrafluoréthylène 900 g d'"Hexogen" ayant la même grosseur de grains que dans l'exemple 1, par le procédé décrit à l'exemple 1, on mélange à 27 g (soit 3 %) de trinitrochlorobenzène (point de fusion 82°C) et on moule à 84°C en appliquant une pression de 1 500 kg/cm jusqu'au refroidis-35 sement. Caractéristiques déterminées : densité 1,82, vitesse de détonation 8 600 m/s, durete Brinell 28 a 30, résistance a la compression 48 kg/cm . Dans la détermination de la sensibilité au tir par la méthode indiquée, on n'observe pas d'explosion. COPY 71 43187 6 2135534 REVENDICATIONS 1. Explosif moulé à grande puissance, présentant une forte densité, une grande solidité et une grande vitesse de déto-5 nation, à base de constituants à point, de fusion élevé et à grande puissance comme la cyclotétraméthylène-tétranitramine et la cyclo-triméthylène-trinitramine, caractérisé par le fait que l'explosif de base à l'état cristallin est revêtu de 2 à 8 % d'une matière , synthétique du groupe des polyéthylènes halogénés, par traitement 10 en dispersion aqueuse, qu'il est séché, qu'il est encore mélangé à 8 à 2 % d'un explosif dont le point de fusion ne dépasse pas i 105°C et qui donne un bombement de bloc de plomb supérieur à celui ! du trinitrotoluène, et qu'il a été soumis à une pression de moulage | . O r d'au moins 700 kg/cm à des températures supérieures au point de * f 15 fusion de l'explosif ajouté. j 2. Explosif selon la revendication 1, caractérisé par ! le fait que la matière synthétique du groupe des polyéthylènes | halogénés est formée de polytétrafluoréthylène et de polychloro tr if luoréthylène . : 20 3» Explosif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le constituant explosif dont le point de fusion ne dépasse pas 105°C est formé de nitramines aromatiques ou de mélanges de celles-ci, ou de nitrates riches en azote tels que le nitrate d'hydrazine ou le nitrate de triaminoguanidine. 25 4. Procédé de fabrication de l'explosif selon l'une des revendications 1 à 3» caractérisé par le fait que l'on prend le mélange qui comprend l'explosif de base revêtu d'une matière synthétique du groupe des polyéthylènes halogénés par traitement en dispersion aqueuse et séché ainsi que l1explosif dont le point de 30 fusion ne dépasse pas 105°C et qui a un bombement de bloc de plomb j supérieur à celui du trinitrotoluène et qu'à des températures su- j périeures au point de fusion de l'explosif ajouté, on expose le ' mélange à une pression de moulage d'au moins 700 kg/cm^ qui est maintenue pendant le temps de refroidissement qui suit jusqu'à 35 ce que l'explosif à plus bas point de fusion ajouté soit passé de ; la phase liquide à la phase solide. i l