Brevet FR2244733A1 — publié le 19750418

La présente invention concerne un procédé de façonnage d2une poudre, et plus particulièrement un nouveau procédé de façonnage d'une poudre sous la forme dpun cordon. le procédé de l'invention convient notamment pour une mise en oeuvre en continu. A cet égard, il a été proposé précédemment de façonner une poudre sous une forme déterminée, de diverses manières, selon le type de poudre, en utilisant soit un façonnage thermoplastique, soit un façonnage en présence de dissolvant volatil. Une poudre peut entre classée selon plusieurs principes différents, à savoir selon les composants principaux constituant une poudre à simple base, à double base et à triple base, en fonction de la présence de gélatinisants auxiliaires dans une poudre contenant un dissolvant ou sans dissolvant ou bien selon la forme géométrique de la poudre finale. les poudres à simple base contiennent principalement de la nitrocellulose, tandis que les poudres à double base contiennent aussi de la nitroglycérine comme second composant principal. les poudres à triple base se composent principalement de nitrocellulose, de nitroglycérine et de nitroguanidine. Un éther, un alcool ou l'acétone sont utilisés habituellement comme gélatinisants auxiliaires dans la fabrication d'une poudre contenant un dissolvant. Un éther et un alcool sont utilisés habituellement dans la fabrication d'une poudre à simple base et l'acétone est utilisée dans la fabrication des poudres à double et triple base. Le dissolvant est ajouté pour faciliter la gélatinisation de la nitrocellulose, ce qui permet de la mettre en oeuvre à de plus basses températures et à uu degré moindre de traitement.Pour cette raison, la fabrication d'une poudre contenant un dissolvant est considérée comme présentant moins de risque que celle d'une poudre sans dissolvant. Toutefois, une poudre contenant un solvant a l'inconvénient de soulever des difficultés pendant son séchage. Cependant, si Itépaisseur de la paroi est inférieure à un millimètre, la teneur en éther ou en alcool peut ere réduite par lavage et séchage à de si faibles valeurs que la stabilité ballistique n'est pas affectée. En pratique, il est plus difficile de réduire la teneur en acétone dans une aussi grande proportion et une teneur résiduelle e dissolvant de 0,5 à 1 % de la poudre terminée est très courante. Cela signifie qu'une poudre contenant de l'acétone est inférleure à une poudre sans acétone en ce qui concerne la stabilité ballistique. De plus, la fabrication d'une poudre contenant de l'acétone exige un processus plus onéreux, tant en ce qui concerne les phases de fabrication que la durée nécessaire. Lors de la fabrication d'une poudre à simple base, l'eau présente dans la nitrocellulose mouillée est éliminée par l'étha- niolo On utilise des presses ou des centrifugeuses, par exemple, et on obtient de la nitrocellulose mouillée avec environ 30 ffi d'éthanol. Ensuite, la nitrocellulose est transférée dans un malaxeur et, pendant le malaxage, on ajoute un stabilisant et d'autres additifs dissous. Après le malaxage, la partie hautement nitrée de la nitrocellulose est noyée, sans être affectée, dans la gélatine formée par la nitrocellulose faiblement nitrée. Ensuite, la poudre est comprimée à travers des ajutages de manière à lui donner sa forme définitive. La poudre peut être ensuite préalablement séchée sous forme de grandis échevaux, la majeure partie de l'éther s'évaporant pendant ce séchage. La poudre peut étire ensuite découpée pendant qu'elle est encore molle à cause de sa teneur en alcool et ensuite elle est tamisée, séchée, etc. Les poudres à double base et à triple base sont fabriquées par une technique légèrement différente. La nitrocellulose est mise en suspension dans l'eau Ensuite, on ajoute la nitroglycérine et d'autres additifs qui sont absorbés par la nitrocellulose, sans que la forme de celle-ci subisse une modification importante, mais qui conserve sa structure se composant sensiblement le fibres individuelles. lie mélange pulvérulent produit dette manière est centrifugé à une teneur en eau d'environ 30 Z. Pour préparer, par exemple, une poudre à double base ou à triple base sans acétone, on ajoute tout d'abord dans le malaxeur les additifs qu'il n'a pas été possible de mélanger à l2~état humide, par exemple le carbone, un lubrifiant noir et la nitroguaniciirleO Ensuite on soumet le mélange pulvérulent > un traitement entre des cylindres chauffés en plusieurs étapes, ce qui a pour effet de le gélatiniser sous l'influence de la pression et de la chaleur et de le transfcrrrer d'une poudre fibreuse molle en une masse homogène cohérente.Il se produit en meme temps un séchage, tout d'abord par expression de liteau du mélange pulvérulent, puis par évaporation de la masse chaude. Pendant l'étape suivante de la fabrication, la poudre est mise sous sa forme définitive. Pour une poudre tubulaire, on l'effecr tue en la comprimant dans un certain nombre d'orifices de forme annulaire, pour la mettre sous forme de cordons qui sont ensuite découpés à la longueur désirée. ; pour une poudre en paillettes ou en bandes, on la roule sous forme d'une feuille qui est ensuite découpée. La poudre déjà formée est ensuite habituellement conditionnée dans un courant d'air chaud pour obtenir la teneur en humidité précisée. Ce type de fabrication présente de nombreux inconvénients. Le mode de travail discontinu exige une main-d' oeuvre importante. Pour des raisons de sécurité, de faibles quantités sont traitées à la fois dans un certain nombre de broyeurs, ce qui rend aussi difficile l'obtention d'un produit uniforme. Pour une production à grande échelle, on rassemble de grandes quantités de poudre sèche, ce qui présente un risque d'incendie. Les incendies sont très fréquents dans les installations de broyage et il arrive également que la poudre s'enflamme pendant sa compressIon à la presse. Il est aussi très difficile de créer des conditions de travail acceptables pour fabriquer une poudre selon la technologie classique. En effet, la nitroglycérine est assez peu volatile mais elle ltest encore suffisamment pour dépasser le niveau limite du point de vue hygiénique de la teneur admissible en nitroglycérine dans l'air, à moins que la ventilation des ateliers soit particulièrement bonne. Lors de la fabrication d'une poudre selon des méthodes anciennes, il n'est pas possi- ble d'éviter que les ouvriers touchent la poudre chaude avec leurs mains, et la nitroglycérine pénètre alors dans la peau, à moins d'utiliser des gants protecteurs, ce qui rend difficile l'exé- cution du travail. le procédé selon l'invention est destiné principalement à surmonter les inconvénients ci-dessus et, selon une caractéristique principale du nouveau procédé, le mélange pulvérulent qui est sous la forme diune suspension aqueuse ou, en varianbea d'un mélange granulaire avec l'eau est introduit dans une presse à vis. le nouveau procédé convient pour être mis en oeuvre en continu, tout en permettant d'améliorer la sécurité dans les ateliers de travail du fait qu'en ce qui concerne la capacité de production, la poutre est traitée en petites quantités et qu'il est facile de commander le procédé à distance. La sécurité est également accrue du fait que tous les composants pulvérulents et leur mélange sont maintenus sous l'eau pendant leur traitement, ce qui diminue les risques d'incendie dans les locaux de fabrication. Le procédé selon l'invention a également l'avan- tage de necessiter moins de main-d'oeuvre, le procédé de fabrication étant en même temps plus facile à mettre en oeuvre, étant donné u'il est possible d'éviter un contact direct avec la poudre cnaude.Finalement, le nouveau procédé permet aussi de comprimer la poudre sous des formes plus compliquées. Le brevet français N3 1 596 363 entre autres décrit l'utilisation de presses à vis simultanément à l'extrusion dtune poudre, mais les procédés utilisant de telles presses à vis n'offrent pas l'avantage important d'alimenter les presses à vis en question en mélange pulvérulent sons la forme d'une suspension aqueuse ou sous forme d'une masse granulaire avec de l'eau. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une vue schématique de face de ltappa- reillage utilisé pour mettre en oeuvre le procédé selon l1inven- tion la figure 2 est une vue d'une partie complémentaire de I' appareillage représenté sur la figure 1 ; et la figure 3 est une vue de face avec coupe partielle montrant une presse à vis convenable plus en détail. Sur la figure 1, une presse à vis est désignée d'une façon générale par le numéro de référence 4 et est fixée par une extrémité à une base 2 qui est assujettie à des fondations 3. Un dispositif 4 dserltraSnement de la presse à vis est également fixé auxdites fondations La base 2 supporte à son extrémité supérieure une trémie 5 qui contient une vis d'alimentation non représentée et qui est entratrlée par un dispositif 6 placé à son extrémité supérieure. La base de la trémie 5 est reliée par un tube 7 à une entrée au moins de la presse à vis. Un mélange pulvérulent est éjecté sous la forme d'une suspension aqueuse ou d'une masse granulaire avec de l'eau d'un récipient 8 représenté en partie dans la trémie d'alimentation 5 par l'intermédIaire d'un conduit 9 et d'un ajutage 10. Cette suspension aqueuse ou cette masse granulaire et cette eau sont ainsi introduites directement dans la presse à vis par le tube 7 et l'entrée de ladite presse. Pour que la presse fonctionne correctement, il est avantageux que la granulométrie de la matière en suspension dans liteau soit légèrement supérieure à celle du mélange pulvérulent classique. On peut 11 obtenir en chauffant la suspension avec un dissolvant pour la nitrocellulose présentant une solubilité limitée dans l'eau, par exemple la méthyléthylcétone ou l'acétate d'éthyle. Les fibres collent alors les unes aux autres pour former des grains qui peuvent atteinre une grosseur d'environ 1 mm. La teneur en dissolvant et la durée de chauffage nécessaires dépendent de la composition de la poudre et doivent titre déterminées en effectuant des essais dans chaque cas particulier. Selon le type de poudre à produire, le dissolvant contenu dans le mélange pulvérulent est chasse en partie ou en totalité avant que la suspension aqueuse soit introduite dans la trémie 5. Il n'est alors pas nécessaire de centrifuger la suspension aqueuse et elle peut être transférée directement dans la trémie 5 après refroidissement sans centrifugation intermédiaire. Au cas ou le dissolvant susmentionné est entièrement éliminé, il est possible de l'effectuer en deux à quatre heures, à cause de la structure poreuse des grains, à une teneur résiduelle en dissolvant inférieure à O, 1 se le produit est alors équizlent à une poudre sans dissolvant. fat,riquée-dt.Une manière classique. Pour augmenter la vitesse -d'alimentation de la presse à vis, celle-ci peut 81;re convenablement équipée d'un filtre, non représenté en détail, contenant an ajutage aspirant il pour détourner une partie importante de l'eau. L'aspiration est produite par une pompe 12 qui refoule l'eau séparée dans la trémie par l'intermédiaire dtun conduit 13. La presse à vis comporte à son extrémité libre une fi-; lière de sortie de laquelle la poudre traitée s'échappe sous la forme d'un ou plusieurs cordons 14. Comme on le voit sur la figure 1 les cordons passent par un guide spécial 15 dans une machine à découper 16. Le transport entre la filière de sortie et la machine à découper s'effectue dans l'eau tiède, dans cet exemple de réallsation, dans des auges spécIales non représentées en détail. A l'entrée de la machine à découper se trouve un séparateur 17 de l'eau et l'eau éliminée par le séparateur est ramenée par l'intermédiaire d'un entonnoir 18 à un poinf onve- nable du procédé.Dans la machine à découper, les cordons que forme la poudre sont découpés à la longueur désirée et ils sont ensuite séchés dans un courant d'air chaud. Dans certains cas, lorsque les conditions sont particulièrement rigoureuse pour l'obtention d'une poudre non poreuse, par exemple une poudre pour fusée, il est possible d'appliquer plus d'une compression, par exemple deux. Dans ce cas, il est possible d'utiliser deux presses à vis identiques à celle susmentionnée qui sont montées en série. Comme décrit plus haut, la suspension de la poudre est alors introduite par exemple dans la première presse à vis et la filière de sortie de celle-ci est reliée, comme indiqué sur la figure 2, à une machine à découper 19 comportant un couteau rotatif qui découpe la poudre provenant de la première presse en de petits morceaux qui sont transférés dans un récipient d'alimentation 20, dans lequel les petits morceaux de poudre sont mélangés avec de l'eau qui peut provenir par exemple drun conduit 21. Ensuite, le contenu du récipient 20 peut titre transporté jusqutà la trémie 5 de la seconde presse Qi est disposée après la première le long de la ligne de traitement. Ce transfert se produit pur l'intermédiaire d'un conduit 22. la poudre cn forme de cordons provenant de la seconde presse 3 vis peut entre alors transportée vers la rnachine à découper 15. En général, il est avantageux que la poudre sorte dans l'eau, en ce sens que l'on obtient un refroidissement par exemple lorsqutil s'agit de découper une poudre à base de nitroglycerineS et ensuite de la conserver, et une amélioration de la sécurité lorsqu'il s'agit de découper une poudre à base de nitrocellulose directement à la sortie de la filière. La figure 3 représente plus en détail une presse à vis qui convient pour la mise en oeuvre du procédé décrit plus haut. La presse comprend une vis 27 qui tourillonne dans une enveloppe cylindrique 24, une de ses extrémités étant supportée par des roulements à billes 25 et son autre extrémité se trouvant en regard d'une filière de sortie 26 de la presse. La vis et son enveloppe peuvent entre maintenues à une température convenable en faisant circuler de l'eau pour laquelle il est prévu des canaux de refroidissement avec des conduits d'entrée et de sortie 27 et 28 , comme on le voit sur la figure 3. la pression et la température sont mesurées en divers points le long de la presse au moyen de jauges de pression et de thermomètres qui peuvent être reliés directement à un appareillage permettant de surveiller la marche du procédé. Ces jauges et thermomètres sont désignés par le numéro de référence 29 sur la figure 3. La presse à vis comporte des filières périphériques et présente une sortie spéciale au milieu pour une poudre de seconde qualité présentant une plus forte teneur en eau. L'veau en auestion est recueillie sur la vis et quitte son extrémité sous forme d'un filet s'écoulant au centre du courant de poudre. La poudre de seconde qualité est transformée en granules et est ramenée à un stade antérieur du procédé. Les composants susmentionnés n'ont pas été décrits en détail et ils peuvent entre classiques. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent titre apportées' au procédé décrit sans sortir du cadre de ltinvention. REVENDICATIONS 1. Procédé de façonnage dtune poudre, par exemple sous la forme d'un cordon, caractérisé en ce qu'un mélange pulvérulent sous la forme donne suspension aqueuse ou,en variante,sous la forme d'une masse granulaire mélangée avec de L4EAU est intro-- duit dans une presse à vis. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la suspension aqueuse ou la masse granulaire et l'eau sont introduitesdans une entrée au moins de la presse à vis et en ce que l'eau est évacuée de la presse à vis par un ajutage comportant un filtre à l'entrée pour séparer l'eaux 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on utilise la suspension aqueuse, procédé caractérisé en ce que la suspension aqueuse, après l'élimination partielle ou totale du dissolvant contenu dans celle-ci, est introduite directement dans la presse à vis sans centrifugation intermédiaire. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les grains du mélange pulvérulent présentent un diamèw tre relativement grand, par exemple d'environ 1 min. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la poudre sortant dalla filière de la presse à vis est transportée vers une machine à découper dans de 12 eau tiède pour obtenir un refroidissement de la poudre. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce quQil consiste à introduire la suspension aqueuse ouJen variante, la masse granulaire avec de l'eau dans une première presse à vis dont la filière est reliée à une autre machine à découper qui découpe la poudre sortant de ladIte filière en de petits morceaux qui sont introduits avec de l'eau dans une seconde presse à vis. 70 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la poudre, qui est découpée en de petits morceaux, est séchée avant dlEtre introduite à nouveau en suspension dans lteau dans une seconde presse à vis. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la poudre ayant subi le traitement final et provenant de la prisse à vis est découpée en tronçons de longueur désirée et est séchée dans un courant dair chaud,