Brevet FR2673622A1 — publié le 19920911

La présente invention concerne un explosif composite du type compact utilisant une résine de copolymère éthyléne-acétate de vinyle comme liant et un procédé pour sa fabrication. En particulier, la présente invention concerne un explosif composite du type compact, dans lequel une matière explosive brute du type hexogène ou ci-après RDX est enduite avec un liant de manière à être agglomérée en grains. Dans ce cas, la présente invention propose un explosif composite du type compact qui est fabriqué en utilisant comme liant une résine de copolymère éthylène-acétate de vinyle contenant 10 à 20% d'acétate de vinyle et, si nécessaire, en utilisant encore comme additif de L'adipate de dioctyle (DAN) ou du graphite. Le liant et L'additif sont appliqués sur Les surfaces des grains de la matière explosive brute. La présente invention concerne également un procédé pour la production de l'explosif composite du type compact ci-dessus. Dans ce cas, la présente invention propose un procédé dans LequeL, outre les étapes classiques de dissolution de La résine de copolymère éthylène-acétate de vinyle dans le toluène comme solvant pour préparer une solution et d'injection de la solution dans le RDX dispersé dans l'eau, de manière à obtenir des effets de revêtement et d'agglomération, on met en oeuvre une étape supplémentaire d'addition de toluène dans le produit et distillation secondaire du produit de manière à régler La dimension de grain du produit final. Cet explosif composite du type compact est d'un type granulaire obtenu en ajoutant un liant à une poudre très brisante et en agglomérant en grains la poudre revêtue par le liant et lton s'attend qu'iL présente des effets d'augmentation de la densité de charge et d'insensilibilité aux chocs extérieurs. Cet explosif composite est généralement utilisé comme charge principale ou renforçateur (amorceur) d'un système d'armes de haute précision. Dans la production de L'expLosif composite du type compact, le liant doit être dissous dans un solvant ayant un pouvoir solubilisant supérieur de manière à former une solution en phase liquide. A mesure que la solution en phase liquide est injectée dans une solution en suspension qui est formée en dispersant dans L'eau la poudre brisante, le liant est appliqué sur la poudre brisante et agglomère la poudre en grains, du fait de La différence de solubilité entre la solution et l'eau. Ceci est un principe de base d'une méthode généra le pour la production de l'explosif composite du type compact. Dans ce cas, on peut réaliser d'autant plus facilement le réglage de La dimension de grains du produit que la différence de solubilité entre la solution et L'eau est plus grande.D'autre part, la résine de copolymère ethylène-acétate de vinyle a une solubilité supérieure dans le toluène, tandis que le toluène a une solubilité inférieure pour l'eau. En conséquence, il est difficile de régler la dimension de grains du produit final. En outre, lorsque l'application du liant est difficile, à cause des caractéristiques de surface de l'explosif brut, L'explosif composite du type compact produit est sensible à des facteurs stimu liants extérieurs. On entend par "sensibilité" la propriété de l'explosif à pouvoir exploser par amorçage sous L'effet d'un phénomère physique irrégulier indésirable, tel que chaleur ou choc extérieur. En conséquence, les systèmes d'armes précis exigent des explosifs de sécurité ayant une sensibilité inférieure. En général, à mesure que la densité de l'explosif chargé se rapproche de la densité maxima le théorique (TMD), l'explosif est plus insensible au choc. A ce moment, la performance de l'explosif augmente. En conséquence, il faut que l'explosif ait la densité de chargement maxima le possible. Dans le cas d'un explosif composite du type compact uti Lisant comme liant une résine éthylène-acétate de vinyle, plus la teneur en acétate de vinyle augmente et plus la compacité augmente Dans ce cas, il a l'avantage que l'on peut donner une compactibilité à température inférieure. En terme de sécurité, on sait bien que plus La teneur en acétate de vinyle augmente et plus la sensibilité de l'explosif au choc augmente Après les recherches de la demanderesse, cependant, on a trouvé que la sécurité était fortement influencée par les caractéristiques du liant utilisé. En conséquence, il peut être nécessaire d'évaluer les caractéristiques des explosifs qui dépendent du produit à obtenir et de la compo sition. En conséquence, un objet de L'invention est de proposer une composition d'explosif composite du type compact utilisant comme liant une résine de copolymère éthylène-acétate de vinyle ayant une faible teneur en acétate de vinyle de 10 à 20%, présentant ainsi une compacité améliorée et une sécurité supérieure, et un procédé pour sa fabrication. Un autre objet de L'invention est de proposer un procédé pour la production d'un explosif composite du type compact, dans lequel on utilise une étape d'addition d'un solvant, permettant ainsi de régler à volonté la dimension de grains du produit final et que les conditions du liant appliqué sur les grains soient bonnes En particulier, dans le cas d'un procédé pour fabriquer un explosif composite du type compact qui utilise le toluène comme solvant, la dimension de grains et l'état enduit sont déterminés par des paramètres de travail dans un procédé de distillation, de sorte que la distribution granulométrique du produit final ne peut pas être reglée facultativement.La présente invention propose un procédé pour fabriquer un explosif du type compact permettant le réglage de la granulométrie en produisant un produit distillé primaire en effectuant la première et la seconde étape et ensuite en effectuant une troisième étape de distillation secondaire du produit distillé primaire en y ajoutant un solvant. Un liant qui est utilisable dans le cadre de L'invention comprend une résine de copolymère éthylène-acetate de vinyle ayant une faible teneur en acétate de vinyle de 10 à 20%. On utilise comme explosif brut le RDX qui est classé dans la classification en phase poudre des Normes de la Défense Nationale de la République de Corée (ND-1376-0005). On utilise un additif qui comprend du DOA (adipate de dioctyle) ou du graphite. De préférence, la teneur en RDX est de 90 à 95% en poids, la teneur en resine de copolymère éthylène-acétate de vinyle est de 5 à 10% en poids et la teneur en DOA ou en graphite est de 0 à 0,5% en poids. Le procédé de fabrication de L'explosif composite du type compact selon la présente invention comprend les trois étapes suivantes 1ère Etape = On dissout dans le toluène la résine de copolymère éthylène-acétate de vinyle ayant une teneur en acétate de vinyle de 10 à 20% et le DOA A ce moment, la quantité de toluène est de 5 à 10 fois le poids du liant. Cette étape est mise en oeuvre à une température de 70 à 800 C. Le mélange est agité suffisamment pendant environ 2 h pour produire une solution en phase liquide. 2ê.e Etape Le RDX est dispersé dans l'eau. A ce moment, le RDX peut être préparé en mélangeant un produit de classe A et un produit de classe E selon les normes de la défense nationale de la république de Corée dans un rapport de 3 : 1. Ou bien encore le RDX peut consister en produit de classe A seul. La quantité d'eau utilisée est de 6,0 à 8,0 fois le poids de RDX utilisé. Pour améliorer la dispersion du RDX dans l'eau, on utilise du gelvatol à une teneur de 0,001 à 0,004% par rapport au poids d'eau. Après l'injection du contenu dans l'eau, la solution du liant préparée dans la première étape est injectée dans l'eau de sorte que le RDX est revêtu par le liant et ensuite aggloméré en grains. Ensuite, le mélange est chauffé à 95 C pour distiller le toluène.Après chauffage, le mélange est refroidi à une température de 70 à 75 C. 3pèze Etape A partir de la mesure de la quantité de toluène qui est distillé à la fin de la seconde étape, on calcule la quantité de toluène restant. Pour obtenir une dimension de grains désirée, on ajoute encore du toluène dans le mélange. La quantité de toluène ajouté correspond à 1,0 à 3,0 fois le poids de résine de copolymère éthylène-acétate de vinyle. La dimension de grains de L'explosif composite du type compact produit augmente progressivement avec le toluène ajouté. En conséquence il est possible de régler la dimension de grains, selon la quantité de toluène ajouté. A la condition que la dimension de grains ait été réglée à une valeur désirée, en ajustant la quantité de toluène ajouté, Le mélange est chauffé à nouveau à 1000C pour distiller le toluène. Ensuite, le produit est refroidi à 500C.Pour séparer le toluène restant, le produit est rincé avec une grande quantité d'eau. Ensuite, on fait passer le produit à travers un tissu filtrant pour recueillir les grains d'explosif. Les grains d'explosif sont ensuite séchés dans un four à sec jusqu'à une teneur en eau de pas plus de 0,05%. On obtient ainsi un explosif composite du type compact utilisant comme liant une résine de copolymère éthylène-acétate de vinyle. Dans le cas où l'on utilise le graphite au lieu du TOA pour améliorer la compacité, afin d'améliorer la conductivité de L'explosif et d'attendre sa fonction comme lubrifiant par compression, addition de graphique est mise en oeuvre comme seconde étape. C'est-à-dire, après dispersion du RDX dans l'eau, le graphite est chargé en même temps que le RDX.Selon ce mode opératoire, les grains de graphite adhèrent aux surfaces du RDX. Dans ce cas, d'autres modes opératoires sont mis en eouvre de la même manière que ceux décrits cidessus. La présente invention sera mieux comprise en référence aux exemples suivants. Parmi les produits de départ utilisés dans tes exemples, le RDX est vendu par la société Korean Explosive Company, Ltd. en Corée, le liant par la société Hanyang Explosive Company, Ltd. en Corée, le DOA par la société Ekyung Industrial Company, Ltd. en Corée et le graphite par la Société S.N.P.E. en France. Exemple 1 On a fabriqué un explosif composite du type compact de composition suivante en utilisant un procédé comprenant les étapes suivantes. Explosif de départ : RDX classe A 91,0% en poids Liant : Resine de copolymère éthylène-acétate de vinyle (teneur en acétate de vinyle 15%) 8,5% en poids Additif : DOA 0,5% en poids 1ère Etape Le liant et le DOA ont été suffisamment dissous dans le toluène à 750C pendant 2 h pour préparer une solution de Liant. A ce moment, la quantité de toluène était de 7 fois le poids du Liant utilisé. 2ème Etape Le RDX a été dispersé dans L'eau additionnée de gelvatol. A ce moment, la quantité d'eau était de 7 fois de RDX. La solution de liant préparée dans la première Etape a été injectée dans L'eau qui a ensuite été chauffée à 950C de manière à effectuer une distillation primaire. Dans la distillation primaire, on a mesuré la quantité de toluène distillé. Lorsque ta température du mélange a atteint 950C, Le mélange a été refroidi à 720C. 3ème Etape On a mesuré la quantité de toluène restant après la distillation primaire. Par rapport à la quantité mesurée de toluène restant, on a ajouté à nouveau du toluène dans le mélange pour que La quantité de toluène dans le mélange soit de 2 fois la quantité du Liant. Ensuite, on a mis en oeuvre une seconde distillation en chauffant le mélange à 000C. Le mélange a ensuite été refroidi à 50 C. Ensuite, on a rincé, filtré et séché. Exemple 2 En utilisant te même procédé qu'à L'exemple 1, on a fabriqué un explosif composite du type compact de composition suivante. Explosif de départ : RDX (mélange de produit 91,0% en poids de classe A et de produit de classe E dans le rapport 3 : 1) Liant : Résine de copolymère éthylène-acétate de vinyle (teneur en acétate de vinyle 15%) 8,5% en poids Additif : DOA 0,5% en poids Exemple 3 En utilisant le même procédé que L'exemple 1, on a fabrique un explosif composite du type compact de composition suivante. Explosif de départ : RDX (mélange de produit 91,0% en poids de classe A et de produit de classe E dans le rapport 3 : 1) Liant : Résine de copolymère éthylène-acetate de vinyle (teneur en acétate de vinyle 18%) 8,5% en poids Additif : DOA 0,5% en poids Exemple 4 En utilisant le même procédé que l'exemple 1, on a fabri qué un explosif composite du type compact de composition suivante. Explosif de départ : RDX (mélange de produit 93,0% en poids de classe A et de produit de classe E dans Le rapport 3 : 1) Liant : Résine de copolymère éthylène-acétate de vinyle (teneur en acétate de vinyle 18%) 7,0% en poids ExempLe 5 On a fabriqué un explosif composite du type compact de composition suivante en utilisant un procédé comprenant les étapes suivantes. Explosif de départ : RDX de classe A 91,0% en poids Liant : Résine de copolymère éthylène-acétate de vinyle (teneur en acétate de vinyle 15%) 8,5% en poids Additif : graphite 0,5% en poids 1ère Etape Le liant a été suffisamment dissous dans le toluène à 75 C pendant 2 h pour préparer une solution de Liant. A ce moment la quantité de toluène était de 7 fois le poids de liant utilisé. 2ème Etape Le RDX a été dispersé dans L'eau additionnée de gelvatol. A ce moment, la quantité d'eau était de 7 fois le poids de RDX. On a ensuite ajouté le graphite dans L'eau qui a ensuite été chauffée à 750C. Les modes opératoires subséquents étaient les mêmes qu'à l'exemple 1. Exemple 6 On a fabriqué un explosif composite du type compact de composition suivante par le même procédé qu'à l'exemple 1, sauf que l'addition de DOA dans la première étape était supprimée. Explosif de départ : RDX (mélange du produit 95,0% en poids de classe A et du pro duit de classe E dans le rapport 3 : 1) Liant : Résine de copolymère éthylène-acétate de vinyle (teneur en acétate de vinyle 15%) 5,0% en poids On a préparé des échantillons des explosifs composites du type compact fabriqués dans les exemples ci-dessus et on les a ensuite testés pour évaluer la compacité, la granulométrie et la sensibilité au choc et au choc en vol, parmi diverses tentatives d'évaluation. Les résultats sont décrits dans les tableaux 1 à 4 ci-après. Le tableau 1 montre les résultats d'un test de compression pour des échantillons correspondant à des explosifs du type compact qui ont été fabriqués en utilisant comme liant une résine de copolymère éthylène-acétate de vinyle et en utilisant comme plastifiant le DOA. Après le test de compression, tous les échantillons présentaient une densité sous pression qui était de 98% ou plus de la densité maximale théorique (TMD). TabLeau 1 RésuLtats du test de coipression Presse Conditions de Taille d'échan- % de la TMD compression tillon Presse de Pression : 20,58 MPa Diamètre : 36 mm 98,3 (ex. 1) 60 t Température : 900C Poids : 60 g 98,7 (ex. 2) Presse de Pression : 13,72 MPa Diamètre : 150 mm 98,5 (ex. 2) 400 t Température : 900C Poids : 3,6 kg Le tableau 2 montre les résultats de l'analyse granulométrique pour les échantillons correspondant aux produits fabriqués par un procédé sans addition de solvant et un procédé avec addition de solvant pour régler la dimension de grains. Les échantillons 1, 2 et 3 du procédé sans addition de solvant ont été fabriqués dans les mêmes conditions et avec la même composition. C'était des produits irréguliers présentant une large distribution granulométrique. Par contre, les échantillons 1, 2 et 3 par le procédé avec addition de solvant ont été fabriqués dans les mêmes conditions, mais avec des teneurs en solvant différentes. Dans le tableau 2, on peut voir que la teneur en solvant et la dimension de grains sont d'autant plus grandes que le numéro d'échantillon est plus grand. Lorsqu'il y a addition de solvants, il est possible en conséquence de régler la dimension de grains du produit final en obtenant ainsi des produits uniformes présentant un bon état enduit. TabLeau 2 ResuLtats d'ana Lyse granuLo.étrique n de tamis Echantillons fabriqués Echantillons fabriqués norme U.S. sans addition de solvant avec addition de solvant 1 2 3 1 2 3 4 - - - - - - 8 - 4,8 16,9 2,3 6,8 11,Z 12 0,2 23,4 55,0 21,6 43,8 49,1 16 8,7 56,9 87,3 63,0 73,1 90,1 20 41,5 82,6 97,4 86,7 87,6 97,8 30 77,6 95,2 98,4 95,8 94,2 98,2 40 ~ 93,4 l 98,2 98,6 97,3 96,9 98,4 Toutes les valeurs des résultats sont basées sur la quantité restante accumulée de grains d'explosifs en x en poids. Le tableau 3 montre les résultats d'un test d'intervalle à grande échelle (L.S.G.T.) pour divers échantillons correspondant à des produits contenant comme liant une résine de copolymère d'éthylène acétate de vinyle. Le test L.S.G.T. est un test comparatif pour mesurer la résistance au choc d'un explosif du type solide. Le test est effectué en emboîtant dans un intervalle défini entre un explosif à tester et un détonateur et en faisant exploser Le détonateur. On évalue la possibilité de 50% de réaction de L'échantillon d'explosif provoquée par un choc produit par l'explosion du détonateur, comme résultat du test. Dans ce test, on mesure La sensibilité de l'échantillon d'explosif à un choc par le nombre (c'est-à-dire l'épaisseur) de cartes emboîtées entre L'échantillon d'explosif et Le détonateur.L'échantillon d'explosif qui utilise le plus petit nombre de cartes est évalué comme un explosif de sécurité insensible au choc. Dans le tableau 3, on a comparé dans le test L.S.G.T. un explosif utilisant une résine de copolymère éthylène acétate de vinyle contenant 31% d'acétate de vinyle avec un explosif utilisant une résine de copolymère éthylène-acétate de vinyle contneant 15% d'acétate de vinyle, selon la présente invention. Ce dernier explosif selon la présente invention a été évalué comme un explosif de plus grande sécurité au choc extérieur et de plus grande insensibilité au choc. TabLeau 3 Mesure de La sensibiLite au choc Type i Teneur en acétate Nombre de % de la TMD ! de vinyle cartes Exemple 5 15% 202,5 97,6 Composition A 31% 232,1 98,9 1. La composition A correspond à la composition U.S. PBXC-13 et consiste en RDX fabriqué par la société Korean Explosive Company, Ltd. 2. L'épaisseur d'une carte est de 0,25 mm. Le tableau 4 montre les résultats d'un test de choc sur cible fixe pour divers échantillons correspondant à des produits utilisant divers liants de resine de copolymère éthylène-acétate de vinyle. Le test de choc sur cible fixe signifie un test pour évaluer la sensibilité relative au choc d'un explosif en mesurant la caractéristique d'allumage montrant la facilité d'allumage de l'explosif, en fonction du moment du choc mécanique et la caractéristique de croissance montrant l'augmentation du degré de réaction en fonction de la vitesse d'augmentation de l'énergie du choc. La sensibilité de l'explosif est mesurée d'après le degré d'énergie relative de réaction par rapport à la vitesse du choc ou à la pression mesurée. A la même vitesse de choc, la réaction est d'autant plus forte que la pression mesurée est plus élevée.En référence au tableau 4, on peut trouver que les produits utilisant le liant contenant 31% d'acétate de vinyle comme la composition A présentaient une réaction violente à une faible vitesse de choc et donc une sensibilité très élevée à un choc produit en vol. D'autre part, les produits fabriqués selon l'exemple 5 de la présente invention, qui contiennent 15% d'acétate de vinyle comme la composition B, présentaient une pression mesurée qui augmente linéairement en fonction de l'augmentation de la vitesse de tir (ou choc) et une sensibilité au choc produit en vol, de manière semblable à celle de la composition B qui est un explosif du type masse fondue. En conséquence, on pourrait trouver que les explosifs selon la présente invention étaient des explosifs de sécurité pour le choc produit en vol. Bien que les modes de mise en oeuvre préférés de l'invention aient été décrits à titre d'illustration, les spécialistes admettront que diverses modifications, additions et substitutions sont possibles sans s'écarter du cadre et de l'esprit de l'invention telle que définie dans les revendications annexées. TabLeau 4 RésuLtats du test de choc sur cibLe fixe Vitesse Pression mesurée (Pa) du choc (m/s) Composition B Exemple 5 Composition A 85 548,8 343 9535,4 100 - 1029 1440,6 115 1989,4 : 1029 9741,2 124 891,8 150 1029 - 6997,2 155 - - 9604 180 1783,6 200 2195,2 2126,6 6928 215 1852,2 1577,8 260 2401 - 5145 290 3430 2469,6 320 - 3087 360 - 3018,4 REVENDICATIONS 1. Explosif composite de type compact, caractérisé en ce qu'il consiste en 90 à 95% en poids d'un explosif brut consistant en RDX, 5 à 10% en poids d'une résine de copolymère éthylèneacétate de vinyle ayant une teneur en acétate de vinyle de 10 à 20% et O à 0,5% en poids d'adipate de dioctyle (DOA) ou de graphite, la résine de copolymère éthylène-acétate de vinyle et l'adi- pate de dioctyle ou le graphite étant appliqués sur les surfaces de grains de L'explosif brut 2. Procédé pour la fabrication d'un explosif composite du type compact selon la revendication 1, comprenant une première étape de dissolution d'une résine de copolymère éthylène-acétate de vinyle comme liant dans le toluène comme solvant pour préparer une solution et une seconde étape d'injection de la solution dans le RDX dispersé dans l'eau, formation d'un produit granulaire à partir du mélange obtenu et distillation primaire du produit, le procédé comprenant en outre une troisième étape d'addition de toluène dans le produit et de distillation secondaire du produit, la quantité de toluène ajoutée étant de 1,0 à 3,0 fois la quantité du liant mesurée après la distillation primaire, de manière à régler la dimension de grains du produit final.