Brevet FR2234113A1 — publié le 19750117

La présente invention concerne un procédé de fabrication anotammen t d'étuis combustibles pour charges propulsives de projectiles divers, tels que des obus. L'invention vise également un dispositif pour la fabrication de ces étuis et en particulier de la jupe de ces derniers. L'invention vise d'autre part, les étuis comportant une jupe obtenue selon le procédé ou à partir du dispositif précité. Il a déà té -té proposé de fabriquer des étuis de cartouches de munitions, avec un matériau combustible qui bruIe entièrement lors de la mise à feu, qui ne laisse aucun résidu et qui supprime donc la nécessité d'extraire l1e'tui vide après chaque coup tire'. On a ainsi réalisé des étuis combustibles à partir d'une pâte composée de fibres de cellulose et de nitrocellulose, d'un liant organique et d'un stabilisant. La fabrication de la partie la plus importante de ces etuis, constituée par la jupe, est cependant délicate. Ltun des procédés de fabrication connus, consiste a : - appliquer sur un moule présentant la forme de la jupe, une suspension aqueuse de fibres de cellulose et de nitrocellulose, - à sécher 11 objet obtenu - à imprégner l'objet séche avec une résine - à laisser durcir la résine - à soumettre 11e'bauche ainsi obtenue à une opération de pressage a' chaud, entre deux matrices pour obtenir l'objet final. Ce procédé est de mise en oeuvre longue et coûteuse L'experience montre d'autre part, que les jupes ainsi obtenues ne sont pas suffisamment rigides a L'explication de ce manque de rigidité tient au fait que les fibres de cellulose et de nitrocellulose prennent des directions privilégiées, lors de l'application de la suspension aqueuse précitée. L'invention vise à remédier aux inconvénients précités en fournissant un procédé et un dispositif de fabrication d'étuis combustibles, de mise en oeuvre commode et peu coûteuse et permettant d'obtenir des jupes d'étuis ayant une rigidité augmentée. Suivant 11 invention, le procédé de fabrication d'un étui combustible pour charges propulsives, à partir d'une pate composée de fibres cellulosiques et nitrocellulosiques, d'un liant et d'un stabilisant, comprenant une étape de réalisation d'une eban- che de la jupe de l'étui, suivie par une étape de finition de la jupe est caractérisé en ce que pour réaliser l'ébauche, on intre- duit la pate dans une enceinte entourant un-manchon tubulaire perforé, on realise à l'intérieur de ce manchon une dépression et on applique la pâte contre le manchon au moyen d'une membrane déformable sous l'effet de la pression d'un fluide. On a constate que grâce à l'utilisation de la membrane deformable précitée, la pate était repartie de façon très régu- liere autour du manchon perforé et qu'on obtenait ainsi une ébauche épousant parfaitement la forme de ce manchon. La mise en oeuvre de ce procédé est particulièrement commode et permet de réaliser une importante économie de temps ébauche est en effet, obtenue directement à partir de la pâte contenant le liant et sans qu'il soit nécessaire d'appliquer cette pâte en plusieurs couches. Ce procédé permet dtautre-part, l'utilisation d'une pâte relativement visqueuse, contenant une faible quantité d'eau, ce qui présente l'avantage de limiter la duree du séchage de ltébau- che0 On a constaté de plus, que les embauches obtenues selon le procedé conforme à l'invention avaient une rigidite remarquable. Cette rigidité s'explique par le fait que les fibres de celluloses et de nitrocelluloses, sont enchevêtrées de façon aléatoire dans le lialit organique utilisé. Selon une version préférée du procédé conforme à l'inven- tion, la pression absolue réalisée à l'intérieur du manchon est inferieure à 210 mm de Hg et la pression exercée e par le fluide sur la membrane est comprise entre 7 et 20 bars. Ces caractéristiques définissent les conditions préférées d'évacuation des constituants volatils et d'application de ladite sur le manchon perforé. Le dispositif conforme à l'invention pour la fabrication de ébauche d'une jupe d'étui combustible pour charges propulsives, à partir d'une pâte composée de fibres cellulosiques et nitrocellulosiques, d'un liant et d'un stabilisant, est caractérisé en ce qutil comprend une enceinte cylindrique entourant axialement un manchon tubulaire perforé, une membrane tubulaire deformable fixée par ses extrémités opposées à la paroi latérale de ltencein- te et disposée er regard du manchon, des moyens pour introduire la pâte dans ladite enceinte et pour fermer cette dérnière,-des moyens pour réaliser une oppression à l'intérieur du manchon perforé et des moyens pour amener un fluide sous pression entre paroi latérale de l'enceinte et la membrane déformable. D'autres particularites et avantages de l'invention appa raitront encore dans la description ci-après. Au dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, - la figure 1 est un schéma illustrant le procédé conforme â l'invention, dans sa phase preliminaire, - la figure 2 est un schema illustrant le procédé, dans sa phase active, - la figure 3 est une vue en élévation et en coupe longitudinale, avec arrachement, d'un dispositif conforme à l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la figure 3, - la figure 5 est une vue similaire à la figure 3, montrant le dispositif en cours de fonctionnement, - la figure 6 est une vue en coupe suivant VI-VI de la figure 5, - 1a figure 7 est une vue similaire aux figures 3 et 5, deux parties du dispositif étant séparées, - la figure 8 est une vue avec coupes partielles d'un étui fini. On va d'abord décrire le procédé conforme à l'invention, en référence aux schemas des figures 1 et 2. Le procédé consiste à introduire tout d'abord dans une enceinte 1 entourant un manchon tubulaire 2 dont la paroi laterale 3 est munie de perforations 4, une quantité prédéterminée de pâte composée de fibres cellulosiques et nitroce:lulosies, d1un liant organique et d'un stabilisant. Cette pâte peut etre introduite, par gravité, au soininet de 11 enceinte 1, comme indiqué par les flèches F1 à la figure 1. La pâte est ainsi répartie entre le manchon 2 et les parois de l'en- ceinte 1. La pâte étant introduite dans l'enceinte 1, on coalise à l'intérieur du manchon 2, une dépression et on applique lapâte contre la paroi latérale 3 du manchon 2 au moyen d'une membrane 5 fixée à l'enceinte 1, déformable sous l'effet de la pression d'un fluide agissant suivant le sens des flèches F2 (voir figure 2). On forme ainsi autour du manchon 2, un revêtement 6 épaisseur constante constitué par la patte précitée. Grâce à la depression régnant à l'intérieur du manchon 2, on évacue les constituants volatils, en particuller l'eau du revetement 6, par aspiration à travers les perforations 4, suivant le sens des flèches F3. Pour que 11 évacuation des constituants volatils soit suffi samment rapide et complète, la pression absolue réalisée à l'inté- rieur du manchon 2 est de préférence, inférieure à 210 mm de Hg. Une telle dépression peut être obtenue au moyen d'une pompe à vide communiquant avec l'intérieur du manchon 2. On a constaté d'autre part que la pression exercée par le fluide sur la membrane devrait être de préférence, comprise entre 7 et 20 bars, pour obtenir une bonne cohésion entre les fibres cellulosiques et nitrocellu- losiques et le liant organique du revêtement 6 et pour favoriser l'évacuation des constituants volitifs à travers les perforations 4. Le fluide utilisé pour obtenir les pressions précitées, peut être par exemple de l'eau. Après mise en oeuvre du procédé précité, on obtient une ébauche de jupe d'étui parfaitement rigide. Cette ébauche est ensuite soumise à une opération de pres sage â chaud entre deux matrices, pour obtenir l'étui final. On donne ci-après, quelques exemples de compositions de pâte pouvant être utilisées: Exemple 1 - Nitrocellulose à 13,4 / d'azote : 90 parties en poids - Cellulose écrue : 10 " " A cette composition, on ajoute - 45 à 65 parties en poids d'une émulsion aqueuse renfermant - un liant acrylicue à raison de 20 % en poids et de la diphénylamine à raison de 2 % en poids, ou autre stabili sans. Exemple 2 - Nitrocellulose à 13,4 % d'azote : 80 parties en poids - Cellulose écrue : 20 " A cette composition, on ajoute - 45 à 65 parties en poids d'une émulsion aqueuse renfermant : - un liant constitué par du nitrate de polyvinyle à raison de 30 s en poids et de la diphénylamine à raison de 2 % en poids. Exemple 3 - Nitrocellulose à 13,4 % d'azote : 70 parties en poids - Cellulose écrue : 30 t tt A cette composition, on ajoute - 45 à 65 parties en poids d'une émulsion aqueuse renfermant - du latex de butadiène-styrène en tant que liant, à raison de 20 % en poids et de la diphénylamine à raison de 2 S en poids. On peut également utiliser en tant que liant, du latex de butadiène-acrylonitrile. On peut dtautre part ajouter aux suspensions aqueuses précitées de l'anhydride tungstique en tant qu'agent anti-érosif à raison de 5 % en poids. D'autres matériaux peuvent remplacer ou comploter les fibres de celluloses - matériaux fibreux d'origine végétale - matériaux fibreux minéraux (fibre de verres amiante) - fibres synthétiques (celluloses régénéreesa polyamides, etc. . On va maintenant détailler en référence aux figures 3 à 7 le dispositif pour la fabrication des jupes d'étuis combustibles. Aux réalisations des figures 3 et 4, on voit que le dispositif comprend une enceinte 10 cylindrique entourant un manchon tubulaire 11 dont la paroi laterale 12 est munie de perforations 13. Les-perforations 13 ont de préférence un diamètre inférieur a 3 mm et le manchon 11 est de préférence recouvert par un tissu filtrant lia, par exemple en fibres de-polyamide, comme indiqué à la figure 3. Ltenceinte 10 comporte un fond amovible 14 auquel est fixé le manchon 11. On voit d'autre part, qu'unie membrane tubulaire 15 > déformable, par exemple en caoutchouc est fixée par ses extrémités 15a et 15b à la paroi latérale 16 de enceinte 1. Cette membrane 15 est ainsi disposée au voisinage immédiat de la paroi 16 et en regard du manchon perforé llo L1 enceinte 1 comporte vautre part, sur sa paroi latérale 16, deux ou plusieurs tubulures 17 et 18 debouchant dans ltespace limité par la paroi 16 et la membrane 15. La tubulure 17 est reliée avec une source non reprsentée d'un fluide sous pression, tel que de liteau. La tubulure 18 est reliée avec une source (non représentée) de vide. Le fond amovible 14 comporte une tubulure 19 débouchant à l'intérieur du manchon li et est reliée à une pompe à vide (non représentee) permettant de réaliser une dépression à ltintérieur du manchon llo La partie cylindrique supérieure 20 de enceinte 10 est munie de moyens pour introduire la pâte cellulosique et nitrocel lulosioue dans l'enceinte 10 et pour assurer la fermeture de cette dernière. Ces moyens d'introduction de la pâte sont constitués par une tubulure 21 débouchant au sommet de l'enceinte 10 et par un piston 22 monté axialement dans la partie supérieure cylindrique 20. Le piston 22 présente une ouverture 23 de forme tronconique évasée vers le basO La fermeture de cette ouverture 23 est assurée par déplacement du piston 22 vers ltembout conique 24 fix au sommet du manchon 11. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant On fait pénétrer une quantité prédéterminée de pâte à llin- térieur de 11 enceinte 10, au moyen de la tubulure 21 et on ferme l'ouverture 23 du piston 22 en poussant ce dernier, vers l'embout conique 24, comme indiqué à la figure 5. Lt enceinte 10 étant ainsi hermétiquement close, on ouvre la vanne 25 équipant la tubulure 17 et la vanne 26 placée sur la tubulure 19. On reali-e ainsi successivement l'introduction du fluide sous pression dans l'espace compris entre la membrane 15 et la paroi 16 de l'enceinte 10 et une dépression à l'interieur du manchon. La membrane 15 applique ainsi la pâte contre le manchon 11 en réalisant sur la paroi latérale de ce dernier un revêtement 27 d1 épaisseur sensiblement constante, comme indiqué aux figures 5 et 6. Pour limiter la déformation de la membrane 15 parallèlement à l'axe de l'enceinte 10, sous l'effet de la pression exercee par le fluide, on a prévu aux extrémités de l'enceinte 10 des butées, constituées par la face interne du fond amovible 14 et par la face interne du piston 22. Du fait de la pression exercée, sur le revetement 27 et de la dépression régnant à l'intérieur du manchon 11, les constituants volatils, en particùlier l'eau du revetement 27, sont évacués par aspiration à travers le tissu filtrant lia et les perforations 13. Cette opération étant terminée, on ferme la vanne 25 et on ouvre la vanne 28 placée sur la tubulure 18 reliée a' une source de vide. La membrane 15 s'écarte ainsi du revêtement 27 et retrouve sa position initiale contre la paroi interne de l'enceinte 10. On remet alors en communication avec la pression atmosphérique l'enceinte délimitée par le manchon 15 d'une part et le revêtement du autre part, après quoi on peut séparer I'enceinte 10 de son fond amovible 14. On sépare ou on enlève ensuite le revetement 27 du manchon 11. On obtient ainsi une ébauche de jupe d'étui, parfaitement rigide. Cette ébauche peut ensuite etre façonnée en jupe d'étui définitif à l'aide de moyens connus, par exemple, par pressage à chaud. Cette opération de pressage à chaud peut être effectuée à l'aide d'un dispositif comprenant, une matrice et un poinçon per foré, portées à une température comprise entre 100 et 1300C. Pour la mise en oeuvre de ce dispositif, on place ltébau- che sur le poinçon relié, suivant ses génératrices, à une source de vide pour évacuer l'eau subsistant encore dans l'ébauche. On engage ensuite la matrice sur le poinçon de façon à comprimer l'ébauche à une pression comprise entre 2,5 et 25 bars. Le couvercle et le fond devant équiper la jupe, pour cons tituer l'étui définitif, peuvent être obtenus, par compression de la pâte entre un piston et une matrice important un fond perforé pour l'évacuation de l'eau (confection des ébauches). La liaison entre les différentes parties de cet étui peut être réalisée au moyen d'une colle non combustible à base de rési- ne époxyde et de résine polyamide ou à l'aide d'une colle combus tible contenant par exemple de la nitrocellulose, du dibutylphta late, du tentrate de dibutyle, un polyol et un isocyanate ou encore une colle à solvants constitués essentiellement de nitrocellulose. On obtient ainsi un étui combustible pour charges explo sives, parfaitement rigide, comprenant une jupe 29, un fond 30 et un couvercle 31 (Voir figure 8), constitué par des fibres de cel lulose et de nitrocellulose et d'un liant organique. L'étui combustible conforme à l'invention est remarouable en ce que les fibres de cellulose et de nitrocellulose sont enche vêtrées de façon aléatoire dans le liant, ce qui explique leur grande rigidité mécanique. Pour protéger l'étui contre les agents extérieurs, on peut le revêtir extérieurement par une couche protectrice composée d'un vernis nitrocellulosique pigmenté et d'un vernis polyuréthane ou à base de copolymère de chlorure de vinylidèneo On donne ci-après, quelques caractéristiques des étuis conformes à l'invention, obtenus à partir des compositions de pâte indiquées précédemment Charge à la rupture : 150 à 200 Kg/cm (matériau des jupes) (selon température et humi dité) Reprise dghumidite : - stockage naturel : 3 % en poids pendant 15 j à 70 % d'humidité relative - immersion sous 1 m 48 S0 en poids (étui nu) dteau pendant . 4,5 % en poids (étui vernis 190 h extér.) - Durée d'inflammation entre 5 et 1800 secondes à température constante : (env.) lorsque la tempera ture décroît de 320 à 1800C - Stabilité en température s à 134,50C plus de 60 mn à 108,50C plus de 70 h Ces caractéristiques montrent que les étuis conformes l'invention, présentent une charge à la rupture élevée, une faible reprise d'humidité dans les conditions normales de stockage, des durées d'inflammation intéressantes aux conditions de températures envisagées et une bonne stabilité en température. L'invention n'est bien entendu tas limitée aux réalisations que l'on vient de décrire. La forme et la structure de l'enceinte 10 et du manchon 15, ainsi que les moyens pour introduire la pate et pour réaliser une dépression à l'intérieur du manchon 15 peuvent être adamts aux diverses réalisations d'étui. L'invention n'est pas non plus limitée â l'utilisation des compositions de pâte décrites dans les exemples, la nature du liant du stabilisant et des fibres ainsi que les proportions n'étant données qu'à titre indicatif. L'invention telle que décrite est particulièrement adap tée à la fabrication d'étuis combustibles pour charges propulsives. Il reste cependant évident que la réalisation de charges propul sives n'est pas-la seule application possible de tels étuis et que le brevet ne saurait en aucun cas être limité à cette appui cation. REVENDICÂTIONS 1. Procédé de fabrication diun étui combustible à partir dtune pête composée de fibres cellulosiques et nitrocellulosiques, dtun liant et d'un stabilisant, comprenant une étape de réalisation d'une ébauche de la jupe de l'étui, suivie par une étape de finition de la jupe, caractérisé en ce que pour réaliser l'ébauche, on introduit la pzbe dans une enceinte entourant un manchon tubulaire perforé, on réalise à l'intérieur de ce manchon une dépression, et on applique la pate contre le manchon au moyen d'une membrane déformable sous l'effet de la pression d'un fluide. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la pression abselue réalisée à l'intérieur du manchon est inférieure à 210 mm de Hg. 3. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la pression exercée par le fluide sur la membrane est comprise entre 7 et 20 bars. 4. Dispositif pour la fabrication de l'ébauche d'une jupe d'étui combustible, à partir d'une pâte composée de fibres cellulosiques, nitrocellulosiques et/ou de matérizu fibreux divers, d'un liant et d'un stabilisant, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte cylindrique entourant axialement un manchon tubulaire perforé, une membrane tubulaire déformable fixée par ses extrémités opposées à la paroi latérale de l'enceinte et disposée en regard du manchon, des moyens pour introduire la pate dans ladite enceinte et pour fermer cette dernière, des moyens pour réaliser une dépression à ltintérieur du manchon perforé et des moyens pour amener un fluide sous pression entre la paroi latérale de ltencein- te et la membrane déformable. 5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que l'enceinte comporte un fond amovible et en ce que le manchon tubulaire est fixé audit fond. 6. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour introduire la pate dans l'enceinte et pour fermer cette dernière sont constitués par une ouverture de forme tronconique ménagée dans un piston monté axialement dans 11 enceinte, et par un embout conique fixé sur le manchon, la fermeture de ltouverture précitée étant assurée par déplacement du piston vers cet embout conique. 7. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 4 à6, caractérisé en ce que l'enceinte comporte des butées pour limiter la déformation de la membrane parallèlement à l'axe de T enceinte. 8. Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites butes sont-constites par le fond amovible de l'enceinte et par le piston précités. 9. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 4 a 8, caractérisé en ce que la membrane déformable est en caoutchouc. 10. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que le diamètre des perforations ménagées dans le manchon tubulaire est inférieur à 3 mm. ll. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que le manchon tubulaire est recouvert par un tissu filtrant. 12. Etui combustible pour charges propulsives, comportant une jupe obtenue selon le procédé conforme aux revendications 1 à 9 ou à partir du dispositif conforme aux revendications 4 à 11. 13. Etui combustible pour charges propulsives constitué par des fibres de cellulose et de nitrocellulose et d'un liant, caractérisé en ce que les fibres de cellulose7 de nitrocellulose et/ou de matériaux fibreux divers sont enchevêtrées de façon Séatoire dans le liant.