Brevet FR2518086A1 — publié le 19830617

MATERlAU PYRCTECHNIQUE ALVEOLAIRE AGGLOMERE Le secteur technique de la présente invention est celui des matériaux pyrotechniques alvéolaires utilisables dans la fabrication d'objets combustibles divers. La fabrication d'explosifs alvéolaires est bien connue de l'homme de l'art. Ainsi, le brevet français 2 332 966 propose d'améliorer la porosité d'une poudre a la nitrocellulose en créant des cavités par incorporation, au moment du malaxage, d'un agent porogene se decomposant par effet thermique. On améliore la fJivacité de la poudre. il ne s'agit donc pas d'une composition agglomérez On connait également un procédé de fabrication de charges propulsives et de douilles combustibles a base d'explosif moussé. L'explosif est mélan- gé a un prépolymère qui lors de sa reticulation degage du gaz carbonique et fournit au terme de la réaction un agrégat alvéolaire. Les alvéoles sont donc générés uniquement par réaction chimique. On connait encore selon le brevet français 2 444 251 un procédé de fabrication d'un revêtement alvéolaire pour recouvrir des munitions sans douille en incorporant dans une solution d'un polymère des microballons phénoliques. On utilise cette solution sous forme de aouche mince pour assurer une protection thermique du chargement propulsif. On connait enfin selon le brevet 2 314 161 une composition pour boutons d'allumette dans laquelle on incorpore des microspheres organiques ou miné- rales. Il est indiqué que la présence de ces microsphères assure une bonne sensibilite d'inflammation ce qui constituerait une insécurité dans la fabrication des diverses compositions pyrotechniques. Le but de la présente invention est de fournir un matériau pyrotechnique aggloméré alvéolaire dont la porosité est ajustable et soit susceptible de se presenter sous diverses formes telles des bâtonnets, des feuilles, des enveloppes, des cylindres, etc... L'invention a donc pour objet un matériau pyrotechnique alvéolaire ag gloméré a porosité ajustable, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un composé choisi dans le groupe constitué par Les poudres explosives et les dérivés nitrés explosifs, un oxydant mineral, des microballons organiques et un liant durcissable selon les pourcentages en masse respectifs 1 à 65%, O a 75%, 0,2 a 12% et 15 à 40%. Avantageusement, l'explosif peut être constitué par la nitrocellulose, la nitroguanidine, l'hexogène, ou l'octogène, les dérivés nitres par les tétranitrocarbazols; l'oxydant minéral peut être choisi dans le groupe constitué par le nitrate ou perchlorate de potassium, le perchlorate d'ammonium, le nitrate d'amonium et l'oxalate d'ammonium; les microballons organiques sont de préférence des microballons phénoliques; Ze liant durcissable est constitué par un polyuréthane ou une resine araldite. Titre d'illustration les compositions suivantes peuvent être utilisées - 63 % d'hexogène, 7 % microballons phenoliques et 30 % de liant polyuréthane, - 50 % d'hexogène, 10 % de tetranitrocarbazol, 7 % de microballons phénoliques et 33 % polyuréthane, - 40 % d'hexogène, 20 - de granulés nitrocellulosiques, 8 % de micro ballons phénoliques et 32 % de liant polyuréthane, - 30 % d'hexogène, 30 % d'oxalate d'ammonium, 8 % de microballons phénoliques et 32 % de liant polyurethane. Le matériau pyrotechnique selon l'invention présente l'avantage de réunir pour la premiere fois dans une même composition pyrotechnique une série de proprietés que l'homme de l'art n'avait pu obtenir qu'isolément. L'invention presente en effet l'avantage de réunir simultanément les crac; téristiques suivantes - une porosité prévue a l'avance, - une vitesse de combustion améliore par la présence de microcavités en augmentant le front de flamme et le flux thermique émis; - des propriétés mécaniques améliorées, - une bonne tenue en température jusqu'a 200 C environ, tout en étant apte a se décomposer et a brdler; - une combustion donnant peu de résidus solides; - une insensibilité aux chocs et à la friction et une absence de dangers lors de la fabrication, autres que ceux inhérents à la fabrication des compositions pyrotechniques. Le matériau selon l'invention est destiné à divers usages pyrotechniques par exemple pour fabriquer des objets combustibles ou thermogazéifiables tels les douilles combustibles pour munitions, des éléments de munitions rentrant dans la confection des charges propulsives, des tubes porte-amorce pour munitions, des boitiers d'initiateurs, des revêtements de protection thermique pour munitions sans douilles, des matériaux de remplissage interstitiel pour chargements propulsifs peu sensibles aux contraintes extérieures. Comme indiqué précédemment, la porosité du materiau pyrotechnique est ajustée par addition de microballons lors de la préparation du mélange. Ceux-ci sont couramment fabriqués dans l'industrie en polymère phénolique sous forme de sphères de diamètre compris le plus souvent entre 4 et 150 @ m. pour obtenir des objects dont la tenu@ mécanique, la fragilité et la combustibilité sont rechenchées, on ajuste la quantité de liant durcissable necessaire. Après mélange des constituant de départ, les objets préparés peuvent être moulés, flués ou extrudés avec une pression de l'ordre de quel- ques Pascal. Il peut être necossaira de recourir à une action complémentaire de gonflement grâce à un pouvoir moussont conféré aux matières mises en oeuvre par êmploi d'un polyuréthane convenablement choisi. Le mélange des constituants est réalisé de façon classique et on procède soit par quantité unitaire soit par quantité plus importante permet- tant la préparation de matière pour plusieurs moules Le liant est choisi en fonction du procédé de moulage et des propriétés du matériau a obtenirs Les polyuréthanes sont choisis préférentiellement en fonction du rapport fonctionnel NCO supérieur a 1; iis réagissent très bien avec les microbal- lons de nature phénolique. Avec cartains polyisocyanates à chaînes aliphatiques courtes, il n'est pas nécesseire d'utiliser des polyols pour la réticulation. Les exemples suivants illustrent des cas particuliers de mise en oeuvre de l'invention sans caractère limitatif. PREPARATION D'UNE DOOILLE COMBUSTIBLE POUR MUNITIONS DE 30 MM. Les compositions suivantes sont préparées et homogénéisées puis Dises en oeuvre par le procédé de fluage 1) hexogène 63 ' > -n masse microhallons phénoliques 7 % en masse liant polyuréthane 30 % en masse. La protection thermique fournie par cette douille ainsi obtenue est telle que la poudre contenue dans celle-ci et en contact de la paroi se trouve protée à 100 C, après que la munition ait été introduite dans un simulateur de chambre d'arme porté préalablement à 150 C. On prépare les compos tlons suivantes pour confectionner par fluage des douilles combustibles : 2) hexogène 50 % en masse tétranitrocarbazol 10 % en masse microballons phénoliques 7% en masse liant polyuréthane 33 % en masse 3) hexogène 40 % en masse granulés nitrocellulosiques 20 % en masse microballons phénoliques 8 % en masse liant polyuréthane 32 % en masse 4) hexogène 30 % en masse oxalate d'ammonium 30 i en masse microballons phénoliques 8 i en masse liant polyuréthane 32 % en masse. Le même test opéré sur les compositions 2, 3 et 4 donne des résultats identiques à ceux obtenus avec la composition 1. PREPARATION D'UN BOITER D'INITIATEUR. On peut réaliser ce boitier à partir des mélanges ci-dessous selon les pourcentages en masse suivants 1) nitrate de potassium 60 z microballons 5 % polyuréthane 35 % 2) granulés nitrocellulosiqaes 57 % microballons 5 t résine époxy 38 % Ces mélanges sont moules par extrusion sous faible pression. PREPARATION D'UN REVETEMENT DE PROTECTION THERMIQUE On peut réaliser ce revêtement à partir des mélanges ci-dessous selon les pourcentages en masse suivants 1) tétranitrocarbazol 30 % microballons 10 % polyuréthane 60 % 2) tétranitrocarbazol 30 % nitrate de potassium 10 % microballons 10 % polyuréthane 50 % PREPARATION D'UN MATERIAU DE @EMPLISSAGE INTERSTITIEL. On peut réaliser le materiau de remplissage à partir des mélanges cidessous selon les pourcentages en nasse suivants 1) tétranitrocarbazol 20 % microballons 5 % polyuréthane 75 % On obtient un liquide visqueux moussant. 2) tétranitrocarbazc 20 % microballons 10 % polyizocyanates 70 % 3) tétranitrocarbazol 30 % microballons iS % polyisociyanates 55 % 4) tétranitrocarbazol 20 % nitrate de potassium 15 % microballons 15 % polyisocyanates 50 % On obtient un mélange visqueux incorporable entre les grains de poudre propulsive pour obtenir une désensibilisation du chargement. REVENDICATIONS 1 - Matériau pyrotechnique alvéolaire aggloméré à porosité ajustable, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un composé choisi dans le groupe constitué par les poudres explosives et les dérivés nitrés explosifs, un oxydant minéral, des microballons organiques et un liant durcissable selon les pourcentages en masse respectifs i a 65%, 0 a 75%, 0,2 a 12% et 15 a 40%. 2 - Matériau pyrotechnique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'explosif est constitue par la nitrocellulose, la nitroguanidine, l'hexogène, ou l'octogène, les dérivés nitrés par exemple les tétranitrocarbazols. 3 - Matériau pyrotechnique selon la revendication 2, caractérisé en ce-que l'oxydant minéral est choisi dans le groupe constitué par le nitrate ou le perchlorate de potassium, le perchlorate d'ammonium, le nitrate d'ammonium, et l'oxalate d'ammonium. 4 - Matériau pyrotechnique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les microballons organiques sont des microballons phénoliques et en ce que le liant durcissable est constitué par un polyuréthane ou une résine araldite. 5 - Matériau pyrotechnique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend 63% d'hexogène, 7% microballons phénoliques et 30% de liant polyuréthane. 6 - Matériau pyrotechnique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend 50% d'hexogène, 10% de tétranitrocarbazol, 7% de microballons phénoliques et 33% polyuréthane. 7 - Matériau pyrotechnique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend-40% d'hexogène, 20% de granulés nitrocellulosiques, 8% de microballons phénoliques et 32% de liant polyuréthane. 8 - Matériau pyrotechnique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend 30% d'hexogène, 30% d'oxalate d'ammonium, 8% de microballons phénoliques et 32% de liant polyuréthane. 9 - Application d'un matériau pyrotechnique selon l'une quelconque des revendications 1 a 83a la réalisation de douilles combustibles, de boîtiers d'initiateurs et de tubes porte-amorce pour munitions.