Brevet FR2538376A1 — publié le 19840629

Explosif compressible L'invention concerne un explosif, en particulier pour charges creuses, constitué d'une ou plusieurs substances explosives1 telles que hexogène, octogène, pentaérythritetétranitrate, di-ou triaminotrinitrobenzène, trinitrophénylméthylnitramine, hexanitrostilbène ou analogues, et d'au moins un liant thermoplastique. Des mélanges explosifs compressibles ou susceptibles d'être coulés pour la fabrication de charges creuses sont connus sous plusieurs formes de réalisation. I1 en est ainsi par exemple du type "Composition B", qui est constitué d'un mélange d'hexogène et de TNT, le TNT étant élaboré puis, mélangé avec l'hexogène, coulé. Ce mélange explosif est très fragile et présente comparativement une faible résistance, de sorte qu'il n'est plus approprié pour les exigences actuelles en matière d'explosifs pour charges creuses. Outre une vitesse de détonation supérieure à 8000 m/s, de tels explosifs doivent présenter une résistance à la compression élevée, une bonne stabilité thermique et une faible sensibilité aux chocs et aux frottements ainsi qu'à l'onde explosive. Ces exigences étaient auparavant satisfaites par les exuloslts nommés PBX ("Plastic Bonded Explosivesb')O Ceux-ci sont constitués d'une substance explosive, telle que l'hexogène, l'octogène ou le pentaérythritetétranitrate et d'un liant polymère ainsi que d'adjuvants de traitement. En outre, peuvent être ajoutés des additifs métalliques tels que de la poudre d'aluminium ou analogue pour augmenter leur efficacité. Comme liants, sont utilisés des prépolymères réactifs avec addition de durcisseurs appropriés qui conduisent ensuite à une réticulation correspondante.Par exemple, ont été citées à cet égard des résines moulables de poly estersinsaturésou de polyuréthanes.Un inconvénient de ces systèmes réside dans le fait que le mélange doit être travaillé à l'intérieur de sa durée de vie en pot, étant donné que les durcisseurs introduits durcissent déjà à la température ambiante. En outre, des liants fortement réticulés tels que les résines de polyesters insaturés, présente tent de mauvaises propriétés mécaniques, en particulier des phénomènes de fragilité dans le domaine des basses températures.Par rapport aux explosifs du type "Composition B", ils présentent l'inconvénient qu'ils ne se laissent pas décomposer en leurs constituants par des processus chimiques ou physiques simples, ce qui est pourtant fortement souhaitable pour la réforme de munitions. En outre, pour l'obtention de propriétés de coulée satisfaisantes, le liant doit être ajouté en une quantité allant jusqu'à 15, de sorte que le rendement -étant donné que le liant est une substance inerte- et qu'en particulier la vitesse de détonation du système sont diminués. De meilleurs résultats peuvent être obtenus avec des polymères thermoplastiques déformables, tels que le Nylon (R) le Téflon (R) le Viton (R) ou des polyuréthanes thermoplastiques, ce qui en fin de compte n'est pas à être imputé à la faible proportion de liant d'environ 5%. Ces explosifs sont travaillés par compression; ce par quoi on obtient une densité et une résistance à la pression satisfaisantes. Par ailleurs, ces explosifs posent cependant certains pro blèmes, en part u ie fabrication de pièces moulées. plus grandes. ou plus compliquées. De façon plus. précise, il se produit toujours des différences de densité et en conséquence un comportement à la détonation irrégulier. En raison du mauvais comportement à l'écoulement, des moules de formes compliquées, tels que ceux munis de corps déflecteurs encastrés appropries pour les charges creuses, ne peuvent pas être correctement remplis et ne peuvent pratiquement pas être comprimés de façon parfaite. C'est un but de l'invention de fournir un explosif à haut rendement qui, d'une part, présente les propriétés mécaniques nécessaires et, d'autre part, n'entraine pas les problèmes de technique de traitement mentionnés en dernier lieu. En partant d'un explosif du type mentionné au début, ce but est atteint grâce au fait qu'on utilise, en tant que liant,un élastomère polybutadiènestyrène thermoplastique compressible. Le bloc copolymère butadiène-styrène confère à l'explosif façonné une élasticité remarquable, qui empêche de façon efficace la formation de fissures dans la structure de l'explosif, même sous charges élevées. L'explosif se caractérise par des propriétés mécaniques remarquables supérieures à celles des explosifs connus, aussi bien dans la zone des températures élevées que dans la zone des basses températures. Le traitement ou façonnage est ainsi particulièrement facile à réaliser, car l'élastomère peut être travaillé en solution. Ceci signi fe que le liant est ajouté à la substance explosive granularve sous forme fluide et peut être mélangé à cette dernière de façon parfaite.Par évaporation du solvant, laquelle peut, par exemple, être favorisée par action du vide, le liant se fixe sur le grain de substance explosive, de sorte qu'avec les opérations techniques les plus simples, on obtient des granulés qui, après séchage ultérieur, présentent une bonne faculté d'écoulement et qui, ainsi, peuvent être travaillés pour les façonneur. Le moule rempli de granulés est chauffé, de sorte que le liant se ramollit et que l'explosif peut être amené par compres-sion sous toute forme souhaitée.Egalement, quand il s'agit ou de formes très compliquées, qui nécessitent unt compr@@sion en plusieurs stades, ceci ne présente aucune difficulté étant donné que des parties du moule déjà précomprimées peuvent être liées de façon parfaite à des granulés chargés postérieurement, par traitement thermique et compression ultérieure. Les granulés peuvent être stockes pendant une période illimitée et peuvent également, contrairement à des polymères réactifs, être travaillés sur une plus longue période. I1 ne se produit également aucun déchet car, dans ce cas, quand on souhaite obtenir des fractions de granulométrie déterminée, le refus de tamisage peut être soumis a un autre processus de formation de granulés. Ceci n'est pas possible avec des explosifs à liants réticulés car les liants ne peuvent pas être extraits ni dissous. Ceci ne pose aucun problème avec l'explosif selon l'invention. Selon une forme de réalisation préférée, on utilise en plus, comme liant, du nitrate de polyvinyle. Ce- nitrate de polyvinyle peut remplacer en partie l'élastomère polybutadienestyrene. L'addition de nitrate de polyvinyle confère à l'explosif une résistance élevée car le nitrate de polyvinyle agit en tant qu'agent adhésif et colle entre elles les particules solides individuelles. Le nitrate de polyvinyle peut en outre être travaillé de la façon décrite ci-dessus. Le nitrate de polyvinyle rend quelque peu plus fragile la structure de l'explosif mais l'influence de l'élastomère sur l'élasticité de l'explosif est cependant si importante que cette dernière est néanmoins supérieure à celle de tous les explosifs connus. L t addition de nitrate de polyvinyle présente l'avantage que le rendement de l'explosif n'est pratiquement pas influencé étant donné que le nitrate de polyvinyle est lui-même une substance explosive à vitesse de détonation élevée (environ 7000 m/s). L'invention prévoit d'ajouter le liant dans une proportion de 3 à 10%. Le liant est par exemple constitué d'élastomère polybutadiènestyrène dans une proportion de 3 à 10% et de nitrate de polyvinyle dans une proportion inférieure à 3%. En utilisant de façon appropriée les deux composés liants, les propriétés de l'explosif, telles que rendement, comportement mécanique, densité, stabilité thermique, etc., peuvent être modifiées dans de larges plages et être adaptées aux buts d'utilisation souhatés. Si, par exemple, un explosif avec utilisation exclusive de nitrate de polyvinyle présente une vitesse de détonation et une densité particulièrement élevées, ce même explosif, lorsqu'est utilisé en tant que liant exclusivement l'élastomère polybutadiènestyrène, présente une stabilité thermique et une valeur de déformation sous pression particulièrement élevées. Une combinaison de 4% d'élastomère polybutadiènestyrène et 2% de nitrate de polyvinyle s'est -avérée avantageuse. Exemple 1 hexogène ...................... 94% élastomère polybutadiènestyrène thermoplastique ............... 4% nitrate de polyvinyle ......... 2% Les granulés explosif traités avec le liant sont introduits dans un moule chauffé à 1100C et, après réglage de la température, sont comprimés sous une pression de 50 à 100 MPa en un corps explosif de 21 mm de diamètre et 20 mm de longueur Après refroidissement du moule à l'eau, le corps peut être ejecteLes propriétés suivantes du corps explosiffabriqué ont été déterminées vitesse de détonation : 8369 m/s # 0,21% densité : 1,72 g/cm3 test d'intervalle (Gap-Test)(pour la explosion pour 16mm sensibilité à l'onde explosive) O de colonne d'eau sensibilité aux chocs e 2,5 Nm sensibilité aux frottements : 157 N (charge par tige) (Stiftbelastung) T = 200C résistance à la pression o 49,7 N/mm2 déformation sous pres-sion : 9% T = 500C résistance à la pression e 32,2 N/mm2 déformation sous pression : 7% T = 40 C résistance à la pression . 77,4 N/mm2 déformation sous pression s 12% température de déflagration q : 2290C perte de poids à 90 C, 0-48 h : aucune perte de poids stockage de longue durée à 90 C : perte de poids de 0,4% après 40 jours Dans une autre série d'essais, le nitrate de polyvinyle a été remplacé par l'élastomère thermoplastique Les propriétés indiquées dans l'exemple suivant ont été obtenues Exemple 2 hexogène ...................... 94% élastomère polybutadiènestyrène thermoplastique ............... 6% La fabrication et le traitement de ce mélange ont eu lieu de façon analogue à la composition donnée dans l'exemple 1. vitesse de détonation q 8272 m/s - 0,195 densité : 1,70 g/cm3 Gap-Test : explosion pour 16 mm de colonne d'eau sensibilité aux chocs : 3,9 Nm sensibilité aux frottements 212 N (charge par tige) température d'essai : T-= 209C résistance à la pression : 16,8 N/mm2 déformation sous pression ç 17,08 T = 50 C résistance à la pression : 11,8 N/mm2 déformation sous pression n 17,3% T = 40 C résistance à la pression : 37,5 N/mm2 déformation sous pression : 22,9% température de déflagration : 2340C perte de poids à 90 C, 0-48 h aucune perte de poids stockage de longue durée à 900C . aucune perte de poids après 40 jours Revendications 1.- Explosif, en particulier pour charges creuses, constitué d'une ou plusieurs substances explosives, telles que l'hexogène, l'octogène, le pentaérythritetétranitrate, le di- ou triaminotrinitrobenzène, la trinitrophénylméthylnitramine, l'hexanitrostilbène ou analogue, et d'au moins un liant thermoplastique, caractérisé en ce qu'on utilise comme liant un élastomère polybutadiènestyrène thermoplastique compressible. 2.- Explosif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise en outre comme liant du nitrate de polyvinyle. 3.- Explosif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le nitrate de polyvinyleremplace en partie l'élastomère polybutadiènestyrène. 4.- Explosif selon l'une quelconque des revendications l.à 3, caractérise en ce que lebliant est ajoutédans une proportion de 3 à 10%. 5.- Explosif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le liant est constitué d'élastomère polybutadiènestyrène en une proportion de 3 à 10e et de nitrate de polyvinyle en une proportion inférieure a 3%. 6.- Procédé pour la fabrication d'un explosif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la ou les substances explosives sont mélangées, en ce que le liant est apporté en solution et en ce que le solvant est extrait lors de la formation de granulés. 7.- Procédé pour la fabrication de corps moulés, tels que des charges creuses ou analogues, à partir de granulés d'explosif fabriqués selon la revendication 6, caractérisé en ce que les granulés sont triés suivant la granulométrie souhaitée, sont ensuite versés-dans le moule puis corrrprimés sous action de la chaleur. 8.- Procédé selon la revendication 7 pour la fabrication de corps moulés ne pouvant etre comprimés en une seule étape de travail, par exemple dans des moules en plusieurs parties, caractérisé en ce que dans un premier stade une partie du corps moulé est comprimée et en ce que dans un deuxième stade le restant du moule est rempli de granulés,ces derniers étant comprimés par action de la chaleur sur la totalité du moule.