Brevet FR3051188A1 — publié le 20171117

La présente invention a pour objet des explosifs composites à vitesse de détonation lente et des dispositifs d'amorçage pour chargement explosif, de type générateur d'onde plane ou générateur d'onde linéaire, incorporant de tels explosifs composites à vitesse de détonation lente (ainsi que des explosifs composites à vitesse de détonation rapide) dans leur structure. Pour l'amorçage de blocs explosifs, il est vivement souhaitable que le dispositif d'amorçage utilisé développe son action d'amorçage de façon uniforme sur toute la surface concernée par l'amorçage desdits blocs et il est d'ores et déjà connu d'utiliser des dispositifs d'amorçage pyrotechniques. Suivant la façon dont un bloc explosif est amorcé, la forme de l'onde de choc dans l'explosif amorcé n'est pas la même. Ainsi, si un bloc explosif est amorcé ponctuellement, il est fort probable que le front d'onde soit courbe, en tout cas dans un premier temps. En effet, si l'ensemble du dispositif d'amorçage ne représente qu'une faible partie de la surface du bloc à amorcer, l'onde de choc ne sera générée que sur ladite faible partie de ladite surface et se propagera de façon courbe, la courbure tendant toutefois à s'atténuer avec la distance. Par ailleurs, on observe souvent une survitesse de l'onde au point d'amorçage. C'est donc en fait seulement à une certaine distance du point d'amorçage que le front d'onde redevient plan, que la détonation trouve son régime nominal. Pour une action d'amorçage uniforme, avec régime nominal de la détonation obtenu sans décalage dans l'espace, on a développé des générateurs d'onde plane (GOP) et des générateurs d'onde linéaire (GOL). L'homme du métier connait les utilisations, les géométries et structures de ces générateurs d'onde (lesdites géométries et « structures » étant, à toutes fins utiles, rappelées sur les figures annexées : la figure 1 montrant un GOP tandis que la figure 2 montre un GOL). Les générateurs d'onde plane (GOP) sont aussi bien utilisés pour des amorçages lors de tests en détonique (essais de caractérisation d'explosifs) que pour des amorçages en tirs réels. Les générateurs d'onde linéaire (GOL) ne sont généralement utilisés que pour des tests. Les structures de ces générateurs d'onde plane (GOP) et linéaire (GOL) comprennent un explosif composite à vitesse de 3051188 2 détonation rapide (vitesse supérieure à 8000 m/s en diamètre 25 mm) et un explosif composite à vitesse de détonation lente (vitesse inférieure ou égale à 5000 m/s en diamètre 25 mm), lesdits explosifs présentant des formes complémentaires. Ledit explosif composite à vitesse de détonation 5 rapide est formé pour présenter une cavité dans laquelle est logé ledit explosif composite à vitesse de détonation lente (il présente la forme d'une calotte conique ou cylindro-conique dans la structure d'un GOP et la forme d'un dièdre tronqué en son sommet dans la structure d'un GOL (voir les figures annexées)). 10 L'homme du métier n'ignore pas que, de manière générale, la vitesse de détonation d'un explosif composite est mesurée sur des cylindres dudit produit (échantillons de x mm de diamètre et d'une longueur suffisante), à l'aide de sondes capuchons positionnées pour obtenir une chronométrie précise du passage de l'onde de détonation 15 (l'amorçage étant réalisé à une extrémité dudit cylindre). Les vitesses de détonation, indiquées dans le présent texte, en diamètre 25 mm, correspondent donc à des vitesses de détonation mesurées, conventionnellement, sur des échantillons cylindriques de 25 mm de diamètre. 20 Un générateur d'onde plane (GOP) est notamment décrit dans la demande EP 0 477 090. Il est préconisé comme système d'amorçage pour explosifs peu sensibles. L'explosif composite à vitesse de détonation lente qu'il renferme dans sa structure (structure ternaire = explosif composite à vitesse de détonation rapide, présentant la forme d'une 25 calotte cylindro-conique + explosif composite à vitesse de détonation lente, remplissant la cavité de ladite calotte + renforçateur sur lequel sont agencés lesdits explosifs composites) comprend 17 % en masse de pentrite et 71, 5 % en masse de minium dans un liant obtenu, par réticulation, via ses fonctions hydroxyles terminales, d'un polyéther avec 30 un diisocyanate (l'isophorone diisocyanate). Il est conventionnel que les explosifs composites à vitesse de détonation lente de l'art antérieur (présentant donc une vitesse de détonation inférieure à 5000 m/s en diamètre 25 mm) renferment des charges énergétiques organiques et des charges particulaires de minium (de plomb : Pb304). Il s'agit de charges 3051188 3 particulaires denses (la densité de Pb304 est de 9,1 (masse volumique de 9,1 g. cm-3)), aptes à capter l'énergie des charges énergétiques présentes et donc à garantir la vitesse de détonation lente recherchée. L'évolution de la législation sur l'emploi des composés à base de 5 plomb, rapport à la toxicité dudit plomb, ne permet plus aujourd'hui de travailler avec des compositions renfermant de tels composés. Le problème technique considéré par les inventeurs a donc été celui, général, de la mise à disposition de nouveaux explosifs composites à vitesse de détonation lente (ne renfermant ni plomb, ni composés à base 10 de plomb, (comme charge particulaire inerte) dans leur composition) et celui, plus particulier, de la mise à disposition de dispositifs d'amorçage pour chargement explosif, de type générateur d'onde plane (GOP) ou générateur d'onde linéaire (GOL), incorporant dans leur structure de tels nouveaux explosifs à vitesse de détonation lente. 15 Par explosifs (composites) à vitesse de détonation lente selon l'invention, on entend des explosifs (composites) présentant des vitesses de détonation en diamètre 25 mm inférieure ou égale à 5000 m/s. Cette définition ne surprendra pas l'homme du métier (voir ci-dessus). Lesdits explosifs à vitesse de détonation lente selon l'invention présentent 20 généralement une vitesse de détonation en diamètre 25 mm entre 3000 et 5000 m/s (valeurs extrêmes comprises ; en fait, l'obtention d'explosifs composites du type de ceux de l'invention (voir ci-après) et présentant une vitesse de détonation inférieure à 3000 m/s (en diamètre 25 mm) est fort délicate (la teneur en charges totale de l'explosif composite étant 25 forcément limitée (une teneur minimale en liant étant exigée) et les teneurs relatives en charges énergétiques et en charges particulaires inertes devant permettre l'expression desdites charges énergétiques (la détonation et son entretien))... De tels explosifs à vitesse de détonation lente sont particulièrement intéressants en ce que leur vitesse de 30 détonation est donc de l'ordre de celles des explosifs lents au minium, utilisés à ce jour dans la structure des GOP et GOL (voir ci-dessus). Ils se substituent donc avantageusement à ceux-ci dans le même type de structure (présentant la même géométrie). On doit toutefois noter ici que 3051188 4 les explosifs composites à vitesse de détonation lente de l'invention sont tout à fait susceptibles d'être utilisés dans d'autres contextes. Selon son premier objet, la présente invention concerne donc un explosif composite renfermant des charges énergétiques organiques et 5 des charges particulaires inertes dans un liant. De façon caractéristique : - ledit liant est un polyuréthane (PU), obtenu par réticulation, via ses fonctions hydroxy terminales, d'un polybutadiène hydroxytéléchélique (PBHT), avec au moins un agent de réticulation de type polyisocyanate ; ledit polybutadiène hydroxytéléchélique (PBHT) présentant une masse 10 moléculaire moyenne en nombre (Mn) comprise entre 1800 et 3500 g.mo1-1 (1800 g.mo1-1 Mn 3500 g.mo1-1) , avantageusement entre 2400 et 3500 g.mo1-1 (2400 g.mo1-1 REVENDICATIONS1. Explosif composite renfermant des charges énergétiques organiques et des charges particulaires inertes dans un liant, caractérisé 5 en ce que : - ledit liant est un polyuréthane, obtenu par réticulation, via ses fonctions hydroxy terminales, d'un polybutadiène hydroxytéléchélique, avec au moins un agent de réticulation de type polyisocyanate ; ledit polybutadiène hydroxytéléchélique présentant une masse moléculaire 10 moyenne en nombre (Mn) comprise entre 1800 et 3500 g.mo1-1, avantageusement entre 2400 et 3500 g.mo1-1 ; et - lesdites charges particulaires inertes, dont le diamètre médian (d50) est inférieur ou égal à 300 pm (d50 2. Explosif composite selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une vitesse de détonation en diamètre 25 mm comprise entre 4500 et 5000 m/s. 3. Explosif composite selon la revendication 1 ou 2, caractérisé 25 en ce que lesdites charges énergétiques organiques et charges particulaires inertes denses sont présentes, au sein dudit liant, en un rapport massique compris entre 0,15 et 0,5. 4. Explosif composite selon la revendication 3, caractérisé en ce 30 que lesdites charges énergétiques organiques et charges particulaires inertes denses sont présentes, au sein dudit liant, en un rapport massique compris entre 0,2 et 0,5. 3 0 5 1 1 8 8 20 5. Explosif composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites charges énergétiques organiques consistent en des charges d'hexogène (RDX), des charges d'octogène (HMX), des charges d'hexanitrohexaazaisowurtzitane (CL20) ou en un mélange de telles charges. 6. Explosif composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdites charges particulaires inertes denses consistent en des charges de tungstène (W), des charges de carbure de tungstène (WC) ou en un mélange de telles charges, avantageusement en des charges de tungstène (W). 7. Explosif composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdites charges particulaires inertes denses 15 présentent un diamètre médian (d50) compris entre 0,1 et 300 pm (0,1 pm d50 300 pm), avantageusement entre 10 et 150 pm (10 pm d50 150 pm). 8. Explosif composite selon l'une quelconque des revendications 20 1 à 7, caractérisé en ce que sa composition, exprimée en pourcentages massiques, comprend : - de 4,5 à 10 % de liant, - de 15 à 30 % de charges énergétiques organiques, - de 60 à 80 % charges particulaires inertes denses, et 25 - de 0 à 5 %, avantageusement de 0,5 à 5 %, d'au moins un additif. 9. Dispositif d'amorçage (10 ; 20) pour chargement explosif : - de type générateur d'onde plane (10), dont la structure comporte une calotte conique ou cylindro-conique (11) en un explosif composite dont la 30 vitesse de détonation en diamètre 25 mm est supérieure à 8 000 m/s ; ou - de type générateur d'onde linéaire (20), dont la structure comporte un dièdre tronqué en son sommet (21) en un explosif composite dont la vitesse de détonation en diamètre 25 mm est supérieure à 8 000 m/s ; 3051188 - 21 ladite structure renfermant en outre un explosif composite dont la vitesse de détonation en diamètre 25 mm est inférieure ou égale à 5 000 m/s, agencé, respectivement, dans le volume interne (12 ; 22) de ladite calotte (11) ou dudit dièdre tronqué (21), caractérisé en ce que ledit 5 explosif composite dont la vitesse de détonation en diamètre 25 mm est inférieure ou égale à 5 000 m/s est un explosif composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Dispositif d'amorçage (10 ; 20) pour chargement explosif 10 selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit explosif composite dont la vitesse de détonation en diamètre 25 mm est supérieure à 8000 m/s renferme de 70 à 90 % en masse de charges énergétiques organiques d'octogène (HMX) dans un liant polyéther.15