Brevet FR2308607A1 — publié le 19761119

La présente invention concerne. un procédé d'essorage sélectif sous vide en plusieurs étapes des poudres à simple base à la nitrocellulose fabriquées selon le procédé dit "avec solvant". Dans le procédé classique de fabrication des poudres à simple base à la nitrocellulose, procédé dit "avec solvant", on opère comme suit on procède à une déshydratation de la nitrocellulose conservée en floches à l'eau au moyen d'un alcanol, qui est en général l'alcool éthylique, . on ajoute ensuite à la nitrocellulose déshydratée un corps organique solvant de la nitrocellulose qui est en général l'éther ou l'acétone et on procède au malaxage de la nitrocellulose après avoir ajouté les additifs bien connus de l'homme de l'art (notamment la diphé nylamine comme stabilisant chimique de la poudre), . la nitrocellulose est alors passée à la presse et découpRe en petits grains, . on procède alors à l'opération dite d'essorage qui consiste à placer les grains de poudre en étuve à une température modérée (entre l'ambiante et 400C en général) de manière à chasser en partie les solvants contenus dans la poudre (éther-alcool ou acétone-alcool selon les cas), . cette opération est suivie de celle dite du trempage qui consiste à tremper les grains de poudre dans de l'eau chaude de manière à chasser de la poudre les solvants non éliminés à l'essorage, . on termine ensuite par un séchage de la poudre en étuve et éventuel lement, selon le type de poudre désirée, par des opérations dites de lissage et de graphitage. L'opération classique d'essorage à température ambiante ou légèrement supérieure à la température ambiante présente un inconvénient majeur : les pressions partielles de l'éther ou de l'acétone et de l'alcool étant sensiblement les mêmes dans cette gamme de température, les deux solvants s'évaporent en même temps, par ailleurs on sait que les molécules contenues en surface d'un grain s'évaporent plus facilement que celles contenues au coeur du grain, il se forme donc à la surface du grain de poudre une pellicule de nitrocellulose sèche qui emprisonne les solvants contenus au coeur du grain de poudre. C'est ce phénomène qui explique la nécessité de l'opération dite de trempage.Mais comme il se trouve que les molécules d'éther ou d'acétone sont beaucoup plus encombrées que la molécule d'alcool, ces molécules s'éliminent mal et nécessitent contrairement à l'alcool des durées de trempage en eau chaude qui sont très longues (voisines de 150 heures dans beaucoup de cas). Pendant le trempage les molécules d'éther ou d'acétone s'oxydent et provoquent ltoxydation et la détérioration de la diphénylamine qui, comme on le sait, est ajoutée à la poudre en tant que stabilisant chimique grâce au fait qu'elle fixe les produits de décomposition de la nitrocellulose. Ainsi la technique classique d'essorage a pour conséquence directe une augmentation de la durée de trempage (avec les manipulations supplémentaires que cela implique) et comme conséquence indirecte une perte de stabilité chimique de la poudre due à une dégradation du stabilisant. Le but de la présente invention est justement de remédier aux inconvénients précités en apportant un nouveau procédé d'essorage qui permette de réduire la durée de trempage et par voie de conséquence d'augmenter la stabilité chimique de la poudre par une moindre dégradation du stabilisant. Selon la présente invention on parvient à ce résultat en effectuant un essorage sélectif en deux cycles dans un premier cycle on effectue un essorage sous vide à basse température, . dans-un deuxième cycle on termine l'essorage à une température supérieure ou égale à la température ambiante. L'invention repose sur le fait suivant : à froid et sous vide l'alcool n'est pratiquement pas volatil, alors que l'éther ou l'acétone le sont. En opérant selon l'invention, au cours du premier cycle on arrive à éliminer à peu près complètement l'éther ou l'acétone du fait que l'alcool reste dans la totalité du grain de poudre et assure ainsi sa perméabilité, au cours du deuxième cycle on chasse une partie de l'alcool ce qui fait que lors zut trempage il ne reste qu'une partie de l'alcool et des traces ri'étheà éliminer; ainsi la durée de cette opération se trouve considérablement réduite. Selon l'invention, après découpage, les grains de poudre sont mis sur tamis et placés dans une enceinte déjà froide dans laquelle on fait ensuite le vide. I1 est très important dans le procédé selon l'invention que l'enceinte soit refroidie avant qu'on y mette les grains de poudre car dans le cas contraire on aurait une évaporation de l'alcool qui aboutirait à la formacion de la couche sèche et imperméable de nitrocellulose, ce qui est précisément le phénomène que l'invention cherche à éviter. La durée du premier cycle est fonction de la pression, il est certain que plus la pression est basse plus l'élimination est sélective, mais aussi plus la température doit être basse. En pratique, on choisit une pression inférieure à 100 mm Hg, préférentiellement inférieure à 40 mm Hg et si possible voisine de 10 mu Hg, la température dans ces conditions doit être comprise entre - 40"C et 0 C, préférentiellement voisine de - 20"C si le solvant à éliminer est l'éther, de 0 C si le solvant est l'acétone. La durée minimum du premier cycle est comprise entre 4 et 24 heures, selon l'épaisseur ou le mode de perforation de la poudre et est préférentiellement voisine de 48 heures. Au bout de 48 heures, il ne reste que des traces d'éther ou d'acétone (moins de 0,1% en poids), par contre, on constate que la teneur en alcool n'a pratiquement pas varié. Afin d'éliminer au maximum l'alcool avant le trempage on monte en température en restant à une température inférieure à 40"C et préférentiellement voisine de 35"C. Selon un réalisation préférée de l'invention, on maintient dans ce deuxième cycle le vide de manière à obtenir une élimination poussée de l'alcool. La durée minimum du deuxième cycle est comprise entre 4 et 12 heures et préférentiellement voisine de 24 heures.On casse alors le vide et on termine par un trempage classique dont la durée peut être considérablement réduite par rapport aux durées usuelles nécessaires après des essorages classiques, comme il ressort de l'exemple ci parès qui est donné à titre non limitatif dans le seul but de mieux faire comprendre l'invention. EXEMPLE: On a appliqué le procédé selon l'invention à une poudre à canon dite poudre B19T. I1 s'agit d'une poudre à simple base à la nitrocellulose, se présentant sous forme de petits cylindres de 3 mm de diamètre et de 4 mm de long percés axialement de 19 trous. La composition de cette poudre au malaxage est la suivante Nitrocellulose (taux d'azote 13,3%) : 100 parties en poids Diphénylamine : 1,2 partie en poids Sulfate de potassium : 0,8 partie en poids Solvant (alcool - éther dans un rapport : 100 parties en poids 50/50) Après découpage les grains de poudre contiennent 21% en poids d'éther et 15% en poids d'alcool. On a partagé les grains en deux lots . lot A : les grains ont été essorés et trempés selon l'invention, lot B : les grains ont subi un essorage et un trempage classiques. Lot A : Les grains sont mis dans un caisson préalablement refroidi à -20 C et dans lequel on abaisse la pression jusqu'à une valeur de 10 mm Hg. Au bout de 48 heures on constate que les teneurs en solvant se stabilisent aux valeurs suivantes éther : 0,1 % en poids alcool : 13 % en poids On maintient la pression à 10 mm Hg et on porte la température à 350C. Les grains séjournent 24 heures dans ces conditions et les taux de solvants sont alors les suivants éther : 0,04 % en poids alcool : 5 % en poids On casse alors le vide et on effectue un trempage unique des grains d'une durée de 72 heures à 60"C. Les teneurs finales en solvants des grains sont alors les suivantes éther : 0,02 % en poids alcool : 0,25 % en poids Les grains ont un potentiel de 994 cal/g. Lot B : On effectue un essorage et un trempage classiques des grains. Essorage : I1 se fait à pression normale à raison de 8 heures en casier à température ambiante et de 6 heures en caisson à 300C suivi d'une heure de refroidissement. Les teneurs en solvant sont alors les suivantes éther : 1 % en poids alcool : 8 % en poids Trempage : Il est effectué comme suit 4 heures à 40"C 44 heures à 60"C changement d'eau l durée totale : 156 heures 48 heures à 600C changement d'eau 60 heures à 60"C Les teneurs finales en solvant sont dans ce cas les suivantes éther : 0,3 % en poids alcool : 0,25 % en poids Les grains ont un potentiel de 990 cal/g. Si on compare à l'oeil nu les deux lots de poudre, on constate que la poudre essorée de façon classique est verdâtre (cette couleur est due à la diphénylamine oxydée) alors que la poudre essorée selon l'invention est parfaitement jaune. Ce résultat est confirmé par le test de stabilité chimique à 108,50C encore appelé "Epreuve de Vieille" effectué sur les deux lots de poudre. On sait que les produits de décomposition de la nitrocellulose sont des oxydes d'azote acides qui font virer le papier de tournesol. Le test de stabilité à 108,50C consiste à effectuer sur de la poudre placée en éprouvette fermée en présence d'un papier de tournesol, une série consécutive de 10 chauffes à 108,50C à raison d'une chauffe par jour en mesurant, pour chaque chauffe, le temps au bout duquel le papier de tournesol vire, étant entendu que la durée maximale d'une chauffe est de 10 heures meme si le papier de tournesol n'a pas viré. I1 faut que la poudre tienne au moins 70 heures sans brayer avec une durée de dernière chauffe égale à au moins 1 heure. Les résultats ont été les suivants (on donne les durées des différentes chauffes) lot A 10 h - 10 h - 10 h - 8 h 15' - 7 h 15' - 6 h 30' - 6 h - 6 h - 6 h 6 h - durée totale : 76 heures lot B 10 h - 10 h - 10 h - 6 h 30' - 6 h 30' - 6 h - 6 h - 6 h - 5 h - 5h durée totale : 71 heures On constate ainsi au vu de ces résultats que les deux procédés donnent des poudres de meme potentiel mais que le procédé selon l'invention, en comparaison avec le procédé classique, présente les avantages suivants - teneur résiduelle en éther plus faible - durée de trempage réduite de moitié (72 heures au lieu de 156 heures) - stabilité chimique plus grande (76 heures à 108,5" C au lieu de 71 heures avec une dernière chauffe de 6 heures au lieu de 5 heures). REVENDICATIONS 1. Procédé d'essorage des poudres à simple base à la nitrocellulose contenant deux solvants, l'un des solvants étant choisi dans le groupe constitué par l'éther et l'acétone, l'autre étant un alcanol, caractérisé en ce que l'on effectue un essorage sélectif en deux cycles dans un premier cycle on effectue un essorage sous faible pression et sous basse température, dans un deuxième cycle on termine l'essorage à une température supérieure ou égale à la température ambiante 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que dans le deuxième cycle on reste sous faible pression. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que ladite faible pression est inférieure à 100 mm Hg. 4. Procédé se.lon la revendication 3 caractérisé en ce que ladite faible pression est inférieure à 40 mm Hg. 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite faible pression est voisine de 10 mm Hg. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que dans ledit premier cycle la température est comprise entre -400C et OOC. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 6 caractérisé en ce que dans ledit deuxième cycle la température est comprise entre la tempéra ture ambiante et 400C.