Brevet FR2887247A1 — publié le 20061222

Le domaine technique de l'invention est celui des composés pyrotechniques destinées à être utilisées dans le domaine de la sécurité automobile, par exemple dans des générateurs de gaz pour airbag. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication en voie sèche de composés pyrotechniques destinés à être utilisés dans le domaine de la sécurité automobile. Il est connu dans l'art antérieur des procédés de fabrication de composés pyrotechniques comportant une étape de malaxage et une étape d'extrusion réalisée à l'aide d'une extrudeuse bi-vis, et une étape de découpe du jonc obtenu après extrusion. Ce type de procédé de fabrication est par exemple décrit dans la demande de brevet français n FR 2 779 426. Toutefois, un tel procédé ne peut être utilisé pour tous les types de compositions pyrotechniques. En effet, lorsque la composition comporte une quantité importante de charges comme par exemple du perchlorate d'ammonium ou du nitrate de sodium, la matière devient très visqueuse et ne peut plus être extrudée. Les nouveaux propergols utilisés en sécurité automobile peuvent comporter un taux de charges supérieur à 95% et il est alors nécessaire de faire appel à un autre procédé de fabrication. Ce procédé de fabrication est par exemple la compression à l'aide d'une machine à comprimer ou d'une pastilleuse. La réalisation de pastilles repose sur les étapes suivantes: -Mélange des matières premières de la 30 composition, - Compactage, Ces deux étapes peuvent éventuellement être suivies par une étape de granulation qui peut, elle-même, être éventuellement suivie par une étape de mise en forme des objets comprimés. Le brevet US 6,143,102 décrit une composition pyrotechnique pouvant être mise en oeuvre sous la forme de pastilles. Une telle composition comporte du nitrate de guanidine, du nitrate basique de cuivre et un ou plusieurs oxydes métalliques. L'étape de granulation permet d'obtenir des granulés. La formation de granulés est nécessaire afin d'obtenir une écoulement convenable de:La matière vers la pastilleuse située en aval et ainsi de permettre son bon fonctionnement. La granulation peut être réalisée par différentes voies et par exemple en voie "slurry" (boue ou pâte en anglais). La voie "slurry" consiste à mettre les charges en solution dans un solvant, par exemple de l'eau puis à évaporer le solvant. L'évaporation du solvant peut être réalisée par exemple par atomisation. L'atomisation consiste à pulvériser la solution en fines gouttelettes dans un courant d'air chaud afin de cristalliser la matière pour former des granulés. Ce type de procédé de fabrication connu présente l'inconvénient d'être assez coûteux et d'avoir une productivité faible. De manière connue, les granulés obtenus sont ensuite compressés dans une pastilleuse pour former des pastilles de composés pyrotechniques. D'autres méthodes connues de granulation peuvent être employées. Toutefois, la plupart d'entre elles nécessite une étape de séchage qui peut s'avérer longue et délicate. La présence de cette étape a une influence négative sur la productivité et engendre également un coût d'investissement élevé. Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de fabrication de composés pyrotechniques simple présentant une productivité très satisfaisante et un coût d'investissement faible. Ce but est atteint par un procédé de fabrication de composés pyrotechniques générateurs de gaz utilisés en sécurité automobile, basé sur des matières premières pulvérulentes, caractérisé en ce qu'il comprend: - Une étape de mélange à sec des matières premières, - une étape de compactage à sec du mélange obtenu à l'aide d'un compacteur à cylindre, les pressions de compactage étant généralement comprises entre 1500 et 6000 bars. Cette étape peut, soit donner lieu à la formation d'objets pyrotechniques directement utilisables en géné- rateur, soit servir à alimenter un granulateur. - une étape de granulation obtenue à l'aide d'un ou plusieurs granulateurs constitués chacun d'un rotor et d'une grille calibrée. La granulation peut être complétée par un tri des granulés, les granulés refusés étant recyclés dans le procédé. Cette étape peut, soit donner lieu à la formation d'objets pyrotechniques sous la forme de granulés calibrés directement utilisables en générateur, soit servir à alimenter une machine à comprimer. - une étape de compression à sec des granulés afin d'obtenir des objets pyrotechniques denses comme, par exemple, des pastilles, des wafers ou des monolithes, et de géométrie adaptées à l'application générateur de gaz. La pression appliquée à la matière pour obtenir des objets denses est en général comprise entre 1500 et 6500 bars pour des objets d'épaisseur voisine de 2mm. Cette pression est en général supérieure à la pression appliquée au compactage. Selon une particularité, l'étape de compactage est mise en oeuvre par passage du mélange de matières premières entre deux cylindres rotatifs dans des sens opposés. Selon une autre particularité, lorsqu'elle est nécessaire, l'étape de compression est réalisée à l'aide 5 d'une pastilleuse. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'étape de compression est réalisée en même temps que l'étape de compactage grâce à des cylindres particuliers. Il est ainsi possible de s'affranchir d'une étape ultérieure de pastillage. La productivité sera donc accrue et les coûts de production réduits. Selon une particularité de ce premier mode de réalisation, l'étape de compression est réalisée lors du passage du mélange de matières premières entre les deux cylindres rotatifs, chacun des cylindres présentant une surface creusée d'alvéoles dans lesquelles le mélange de matières premières est compressé. Selon un second mode de réalisation, le procédé comprend, entre l'étape de compactage et l'étape de compression, une étape intermédiaire de mise en forme de granulés. Selon une particularité de ce second mode de réalisation, l'étape de mise en forme de granulés consiste en un passage forcé de la matière compactée à travers une grille. Selon une autre particularité de ce second mode de réalisation, le passage forcé à travers la grille est réalisé à l'aide d'un rotor provoquant une fragmentation de la matière compactée contre ladite grille. Selon une autre particularité de ce second mode de réalisation, le procédé comprend une étape de tri des granulés obtenus après l'étape de irise en forme, permettant d'obtenir des granulés parfaitement calibrés. Selon une autre particularité de ce second mode de réalisation, le procédé permet d'obtenir, après calibrage, des granulés directement utilisables dans des systèmes pyrotechniques. Selon une autre particularité de ce second mode de réalisation, les résidus de matière non calibrés sont réutilisés pour subir une nouvelle étape de granulation. Selon une autre particularité du procédé de fabrication selon l'invention, le mélange de matières premières obtenu après l'étape de mélange est amené dans un système monovis ou multivis, pour subir l'étape de compactage. L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue schématique du procédé de fabrication selon l'invention. La figure 2 représente, vue en plan, le cycle d'une pastilleuse rotative pouvant être utilisée dans la mise 20 en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 3 représente un exemple de cylindre de compactage comportant des alvéoles pour l'obtention directe d'objets compactés. Le procédé de fabrication selon l'invention peut être adapté pour différents types de compositions pyrotechniques. Toutefois, elle est particulièrement adaptée pour des compositions disposant de taux de charges supérieurs à 95% et dont au moins l'une des charges flue. C'est le cas par exemple des compositions comportant du nitrate de guanidine. Le procédé de fabrication selon l'invention comporte une étape de mélange 1 des matières premières formant la composition. Comme représenté sur la figure 1, le mélange peut être effectué en utilisant différents appareils connus dans l'état de la technique. Le mélange peut être réalisé à l'aide d'un "retourneur" 10, d'un mélangeur 11 convectif à vis ou par exemple d'un mélangeur 12 convectif à pâles. Selon l'invention, le mélange des constituants est réalisé à sec. Le mélange obtenu subit ensuite une étape de compactage et éventuellement une étape de granulation 2bis. Selon l'invention, cette étape de granulation est réalisée en voie sèche, c'est-à-dire qu'elle ne nécessite pas l'utilisation d'un solvant. Le mélange sous forme d'une poudre est tout d'abord injecté dans un compacteur 20 pour subir une étape de compactage. L'injection suivant le sens (S) d'avancée de la matière est par exemple réalisée en utilisant un système à vis 13 débouchant dans le compacteur 20. Le compacteur 20 se présente sous la forme de deux cylindres (200, 201) disposés en parallèle et espacés de manière à laisser entre eux un interstice au niveau duquel le mélange est compacté. Les deux cylindres (200, 201) sont entraînés en rotation autour de leur axe respectif dans des sens opposés et à une vitesse identique. Une pression est appliquée à la matière entre les cylindres. Le sens de rotation des cylindres (200, 201) est choisi de manière à faire avancer la matière dans le sens d'avancée (S) défini par la vis sans fin 13. Le mélange compacté sortant du compacteur 20 se présente par exemple sous la forme de plaques ou de gélules lorsqu'il y a granulation. Chacune des plaques est ensuite introduite dans le granulateur. La mise sous forme de granulés est par exemple réalisêe en utilisant un rotor 21 tournant à proximité d'une grille 22. En tournant, la roue 21 permet de forcer la plaque de matière à passer à travers une grille 22. La plaque, en passant à travers les orifices de la grille 22, est ainsi broyée en granulés. Les granulés obtenus sont ensuite triés de manière à être d'un certain calibre. Pour obtenir les granulés ayant la taille voulue, un système à deux grilles (23, 24) superposées peut être utilisée. La grille supérieure 23 présente une longueur de maille plus importante que celle de la grille inférieure 24. Les granulés obtenus, s'ils sont de la taille voulue passent, à travers la grille supérieure 23 tandis que les granulés trop gros restent sur cette grille 23. Les granu:-és trop petits passent à travers la grille supérieure 23 ainsi qu'à travers la grille inférieure 24. Les granulés situés entre les deux grilles (23, 24), c'est--à-dire ni trop petits ni trop gros, seront soit utilisés pour la fabrication d'objets comprimés tels que des pastilles, wafers ou monolithes, soit directement utilisés en tant que tel. Les granulés trop gros ainsi que trop petits peuvent être réinjectés dans le compacteur 20. La mise sous forme de pastilles de la composition pyrotechnique peut être réalisé à l'aide d'une pastilleuse rotative dont le principe de fonctionnement est représenté en figure 2 ou, par exemple, à l'aide d'une machine à comprimer alternative (non représentée). Les granulés sont versés en continu dans une trémie 30 comportant un sabot 300 d'alimentation devant lequel défilent en continu de multiples matrices 31 portées par une tourelle. Deux poinçons (32, 33), inférieur et supérieur, sont associés à chaque matrice 31. Le poinçon 32 inférieur permet de doser les granulés versés dans la matrice 31 à l'aide du sabot 300 d'alimentation. Un dispositif 36 d'arasement permet ensuite d'enlever le trop plein de granulés de la matrice 3L. Au fur et à mesure de la rotation de la matrice 31 remplie de granulés, le poinçon inférieur 32 et le poinçon supérieur 33 se rapprochent, par exemp:Le à l'aide de galets 34 de pression, jusqu'à venir compresser les granulés situés entre eux. Le composé 35 pyrotechnique formé par compression entre les deux poinçons est ensuite éjecté. Selon une variante du procédé selon l'invention, l'étape de compression peut être supprimée, l'obtention de granulés denses et calibrés pouvant suffire à alimenter un système pyrotechnique. Selon une variante de réalisation du procédé selon l'invention, l'étape de mise en forme de granulés par passage forcé à travers la grille 22 ainsi que l'étape de compression peuvent être supprimées, la compression sous la forme de pastilles étant alors réalisée lors du compactage. Pour cela, la tranche de chacun des cylindres (200, 201) de compactage présente des alvéoles (A, figure 3). Les alvéoles A peuvent prendre différentes formes géométriques, et avoir, par exemple, une section oblongue, carrée ou circulaire. Lors de la rotation, chaque alvéole A de chacun des cylindres (200, 201) est associée et correspond à une alvéole de l'autre cylindre. Selon cette variante de réalisation, le mélange de matière pyrotechnique est donc non seulement compacté entre les cylindres (200, 201) mais également compressé directement sous la forme de pastilles dans les alvéoles A. La suppression de l'étape: de compression permet donc d'augmenter la cadence de production et de diminuer sensiblement le coût de production. Cependant, si les objets obtenus selon cette variante de réalisation ne sont pas d'une qualité suffisante, les étapes de granulation et de compression à l'aide d'une pastilleuse telle que décrite ci-dessus, peuvent être maintenues. Revendications 1. Procédé de fabrication de composés pyrotechniques générateurs de gaz utilisés en sécurité automobile, basé sur des matières premières pulvérulentes, caractérisé en ce qu'il comprend: - Une étape de mélange à sec des matières premières, - une étape de compactage à sec du mélange obtenu à l'aide d'un compacteur à cylindre, les pressions de compactage étant généralement comprises entre 1500 et 6000 bars. - une étape de granulation obtenue à l'aide d'un ou plusieurs granulateurs constitués chacun d'un rotor et d'une graille calibrée. - une étape de compression à sec des granulés afin d'obtenir des objets pyrotechniques denses comme, par exemple, des pastilles, des wafers ou des monolithes, et de géométrie adaptées à l'application générateur de gaz. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de compactage est mise en oeuvre par passage du mélange de matières premières entre deux cylindres (200, 201) rotatifs dans des sens opposés. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de compression est réalisée soit à l'aide du compacteur soit à l'aide d'une machine à comprimer (3). 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de compression est réalisée en même temps que l'étape de compactage, permettant d'accéder à des géométries d'objets utilisables pour les générateurs de gaz. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape de compression est réalisée lors du passage du mélange de matières premières entre les deux cylindres (200, 201) rotatifs, chacun des cylindres (200, 201) présentant une surface creusée d'alvéoles (A) dans lesquelles le mélange de matières premières est compressé. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend, entre l'étape de compactage et l'étape de compression, une étape intermédiaire de mise en forme de granulés. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape de mise en forme de granulés consiste en un passage forcé de la matière compactée à travers une grille (22). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le passage forcé à travers la grille (22) est réalisé à l'aide d'un rotor (21) exerçant une compression de la matière compactée contre ladite grille (22) . 9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de tri des granulés obtenus après l'étape de mise en forme, permettant d'obtenir des granulés parfaitement calibrés et directement utilisables dans un générateur de gaz ou pour alimenter une machine à comprimer. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les résidus de matière non calibrés sont réutilisés pour subir une nouvelle étape de granulation. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le mélange de matières premières obtenu après l'étape de mélange est amené, pour subir l'étape de granulation, à l'aide d'un système à vis (13) . 20