Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
La présente invention se situe dans le domaine
militaire, plus particuliërement dans celui des
munitions explosives, telles que les bombes et les obus.
Elle a plus précïsément pour objet un nouveau
procédé d'obtention de chargements explosifs composites
â matrice solide polyuréthanne.
On entend, de façon classique, par explosif
composite, une composition pyrotechnique
fonctionnellement détonable, constituée d'une matrice
l0 polymérique solide, en général polyuréthanne, chargée,
ladite charge étant pulvérulente et contenant une charge
explosive nitrée organique, par exemple de l'hexogène,
de l'octogène, de P ONTA (oxynitrotriazole), ou un
mélange d'au moins deux de ces composés.
Les chargements explosifs composites et la façon de
les obtenir sont par exemple décrits par J. QUINCHON,
les poudres, propergols et explosifs, tome 1, les
explosifs, Technique et Documentation, 1982, pages 190-
192. La charge pulvérulente est mélangée dans un
malaxeur à une résine polymérisable liquide, par exemple
un prépolymère â terminaisons hydroxyles. On obtient une
pâte qu'on peut couler dans un moule puis faire
polymériser par cuisson. Par le choix et le réglable des
agents de réticulation de la résine, des catalyseurs et
d'autres additifs, on peut obtenir des piëces moulées de
caractéristiques variées.
Ce procédé classique de malaxage de tous les
constituants qui sont introduits et mélangés dans un
malaxeur selon une séquence définie présente des
inconvénients et limitations.
Lorsque le mélange est achevé, la pâte doit être
utilisée dans un laps de temps assez bref (vie de pot).
L'allongement de la vie de pot par une réduction du taux
de catalyseur de réticulation a comme contrepartie une
durée de polymérisation augmentée, la température étant
2
limitée, entre autres, par la nature pyrotechnique de
certains constituants.
Cette façon d'opérer nécessite donc un compromis
technique entre la vie de pot et 1a durée de cuisson
ainsi qu'un enchaînement obligatoire des séquences de
malaxage et de coulée de la pâte.
Elle nécessite également un compromis économique
entre la taille du malaxeur et la taille de l'objet
moulé.
l0 En effet, si ce procédé « batch » s'avère assez
bien adapté pour fabriquer des gros objets tels que des
mines sous-marines, des torpilles et des bombes, il
s'avère par contre très pénalisant et coûteux pour
fabriquer une grande quantitë de petits objets moulés à
forte cadence, par exemple pour fabriquer plusieurs
centaines d'obus de diamètre de l'ordre 50 à 100mm
contenant chacun quelques centaines de grammes à
quelques kilos d'explosif composite à partir d'une
malaxée de 1 à 3t de pâte.
I1 est nécessaire, dans cette situation, d'avoir
une vie de pot élevée pour pouvoir charger de nombreuses
munitions avec la même malaxée, ce qui a comme
contrepartie une durée de réticulation de la pâte
particulièrement longue et un coût très élevé du cycle
de fabrication à cause de la durée d'immobilisation du
matériel et des personnes.
Si on réduit la taille du malaxeur, on réduit le
nombre de munitions à remplir par malaxée, ce qui est
économiquement pénalisant..
L'homme du métier a cherché à sortir de ce carcan
vie de pot / durée de cuisson et de cet enchainement
obligatoire et précis des opérations de malaxée et
coulée.
J.M. TAUZIA, lors d'une communication intitulée
« Some comments on Processing Energetic Matérials» au
3
symposium «Compatibility and Processing » organisé par
l'American Defense Prepardness Association (ADPA) les
23-25 Octobre 1989 à Virginia Beach (Etats-Unis)
suggère, pour rësoudre ce problëme, un procédé
bicomposant dans lequel 2 composants polymériques
chimiquement stables et prësentant approximativement le
même taux de charge et la même viscositë sont tout
d'abord rëalisés à partir des constituants, de façon
discontinue dans des malaxeurs.
l0 Ces 2 composants pâteux sont ensuite mélangés de
façon continue avec un rapport massique proche de 1.
Ce procédé bicomposant, s'il permet bien de
s'affranchir du compromis vie de pot / durée de cuisson
et rend possible le stockage des 2 composants pendant
plusieurs semaines, présente plusieurs inconvénients.
Un premier inconvënient est qu'il s'avère très
délicat de mélanger de façon continue les 2 composants
pâteux pour obtenir un produit homogène.
Un second inconvénient est que les 2 composants
sont pyrotechniquement actifs (présence de charges
explosives) et qu'il doivent donc tous les 2 êtres
réalisés puis stockés dans des installations sécurisëes.
Un troisième inconvénient est que la matrice
polymërique solide de l'explosif composite finalement
obtenu est différente de celle que l'on obtient, avec
les mêmes constituants dans les mêmes proportions, selon
le procédë « batch » classique. En effet, selon TAUZIA,
le composant isocyanate est polymérique. Le fait de
préparer, de façon ïntermëdiaire, un prépolymère
isocyanate à partir du monomère isocyanate de départ a
pour consëquence l'obtention d'une matrice polyuréthanne
solide diffërente de celle obtenue selon le procédé
batch » en mélangeant directement tout le monomère
isocyanate et tout le prépolymère hydroxyle.
4
Cette différence de structure de la matrice solide
polyurêthanne entraine des différences indésirables de
propriëtés mécaniques et/ou dëtoniques, d'oü nécessité
d'une requalification trës coûteuse et pénalisante du
produit final.
Le procédé bicomposant décrit par J.M. TAUZIA n'est
donc pas totalement satisfaisant.
La présente invention a principalement pour objet
1o un perfectionnement de ce procédé bicomposant et propose
un procédé semi-continu bïcomposant d'obtention d'un
chargement explosif composite à matrice polyuréthanne,
ne présentant ni les inconvénients du procédé « batch »
classique, ni les inconvénients précités du procédé
semi-continu bicomposant décrit par J.M. TAUZIA.
I1 a étë découvert, de façon inattendue, qu'on
pouvait obtenir un chargement explosif composite à
matrice polyurëthanne selon un procédé semi-continu
bicomposant, simple et peu onéreux, ne nécessitant pas
2o de requalification du produit final, grâce à une
combinaison bien précise de caractéristiques techniques
relatives â la répartition des constituants dans les 2
composants et au rapport massique de mélange des 2
composants.
Plus précisëment, la présente invention a pour
objet un procédé semi-continu d'obtention d'un
chargement explosif composite constitué d'une matrice
solide polyurëthanne chargée dont la charge est solide,
pulvérulente et comprend au moins un explosif nitré
organique, par introduction dans un moule d'une
composition explosive pâteuse puis réticulation
thermique de cette composition, ladite composition ëtant
obtenue par mélange de constituants comprenant
essentiellement un prépolymère polyol, un plastifiant,
un monomère polyisocyanate et une charge solide
pulvérulente comprenant au moins un explosif nitré
organique.
Ce procédé selon l'invention est caractérisé en ce
que, pour obtenir la composition explosive pâteuse .
- on réalise tout d'abord, de façon discontinue, à
partir de l'ensemble des constituants, par simple
mélange homogène, 2 composants .
. un composant A pâteux comprenant la totalité du
prépolymère polyol et la totalité de la charge
1o pulvérulente,
. un composant B liquide comprenant la totalité du
monomère polyisocyanate,
le plastifiant étant indifféremment réparti entre
les 2 composants A et B,
- on mëlange ensuite, de façon continue, le composant A
et le composant B de telle sorte que le rapport
massique composant A /composant B soit constant et
compris entre 95/5 et 99,5/0,5.
I1 faut bien noter, selon l'invention, outre le
2o rapport massique composant A /composant B bien
particulier, le fait que les composants A et B n'ont pas
la même viscosité, que l'un est pâteux et comprend la
totalité de la charge et du prépolymère polyol, et que
l' autre est liquide et comprend la totalité du monomère
polyisocyanate, tel que, sans modification chimique,
notamment sans prépolymérisation à l'aide d'un polyol.
Cette combinaison de caractëristiques techniques
distinctives comparativement au procédé semi-continu bi
composant de l'état de 1a technique a pour effet
3o technique de supprimer tous les inconvénients précités,
et de rendre le procédé partio.ulièrement simple et peu
coûteux.
Seul le composant A est pyrotechniquement actif,
ce qui limite considérablement les contraintes de
sécurité, et le mélange des composants A et B
s'homogënéise facilement.
6
Par ailleurs, les propriétés physico-chimiques,
mécaniques, détoniques et de vulnérabilité du produit
final sont identiques à celles du produit obtenu selon
le procédé « batch » classique à partir des mêmes
constituants dans les mêmes proportions, ce qui évite
une requalification pénalisante du produit.
Les opérations de préparatïon des composants A et B
sont totalement indépendantes des opérations de mélange
des composants A et B et de coulée et peuvent être
réalisées durant des temps masqués . Ces composants A et
B peuvent être stockés si besoin est durant plusieurs
semaines avant d'être mélangês.
Le procëdé selon l'invention est de plus totalement
indépendant de la vie de pot du fait que l'on mélange
rapidement et de façon continue de petites quantités des
composants A et B, ce qui permet d'augmenter le
pourcentage de catalyseur de rëticulation et de diminuer
en conséquence la durée de réticulation de la
composition explosive pâteuse dans le moule et/ou de
2o réaliser cette rëticulation â une température
inférieure.
Une réticulation à la température ambiante ( 20°C)
est même possible, ce qui est particulièrement
avantageux.
Selon la présente invention, la composition
explosive pâteuse est obtenue à partir des constituants
usuels utilisés selon les procédés antérieurs et qui
sont bien connus de l'homme du métier.
Ces constituants comprennent essentiellement un
prépolymère polyol, un plastifiant, un monomêre
polyisocyanate et une charge pulvérulente comprenant au
moins un explosif nitré organique.
Par «essentiellement », il faut comprendre que les
constituant précités sont toujours présents et
représentent globalement plus de 90% en poids par
rapport au poids total de la composition explosive
7
pâteuse.
De façon préférêe, la somme des teneurs pondérales
en prëpolymère polyol, plastifiant, monomère
polyisocyanate et charge pulvérulente représente entre
98% et 100% de l'ensemble des constituants.
De façon générale, les états physiques, solide,
liquide, pâteux, des constituants et des compositions
doivent ëtre compris, dans la présente description,
comme étant les états physiques à la température
l0 ambiante (environ 2o°C) et à la pression atmosphérique
(environ 0,1 MPa).
On entend, de façon classique, par « explosif nitré
organique », un explosif choisi dans le groupe constitué
par les explosifs nitrés aromatiques (comportant au
moins un groupement C-N02, l'atome de carbone faisant
partie d'un cycle aromatique), les explosifs esters
nitriques (comportant au moins un groupement C-O-NOZ) et
les explosifs nitramines (comportant au moins un
groupement C-N-N02).
De façon préférée, l'explosif nitré organique est
choisi dans le groupe constitué par l'hexogène,
l'octogène, la pentrite, le 5-oxo 3-nitro 1,2,4-triazole
CONTA), le triaminotrinitrobenzène, la nitroguanidine et
leur mélanges, c'est-â-dire tous les mélanges d'au moins
deux des composés précités.
De façon particulière préférée, l'explosif nitré
organique est choisi dans le groupe constitué par
l'hexogène, l'octogène, PONTA et leurs mélanges.
Selon une variante prêférée, la teneur en explosif
nitré organique est comprise entre 15% et 90% en poids
par rapport à l'explosif composite et la teneur en
charge solide pulvérulente est comprise entre 75% et 90%
en poids par rapport à l'explosif composite.
Selon une variante, la charge solide pulvërulente
n'est constituée que d'explosif nitré organique.
R
Selon une autre variante, la charge solide
pulvérulente comprend également au moins un autre
composé que l'explosif nitré organique.
Elle peut par exemple comprendre un métal
réducteur, de préférence choisi dans le groupe constitué
par l'aluminium, le zirconium, le magnésium, le
tungstène, le bore et leurs mélanges. De façon
particulièrement préférée, le mëtal réducteur est
l'aluminium.
l0 La teneur en métal réducteur peut par exemple être
comprise entre 0% et 35% en poids par rapport à
l'explosif composite.
La charge pulvérulente peut également comprendre,
en association ou non avec un métal réducteur, un
oxydant minéral, de préférence' choisi dans le groupe
constitué par le perchlorate d'ammonium, qui est
particulièrement préférée, le perchlorate de potassium,
le nitrate d'ammonium, le nitrate de sodium et leurs
mélanges.
La teneur en oxydant minéral peut par exemple être
comprise entre 0% et 45% en poids rapport à l'explosif
composite.
Lorsque la charge solide pulvérulente comprend au
moins un autre composé que l'explosif nitré organique,
cet autre composé est de préférence choisi dans le
groupe constitué par le perchlorate d'ammonium,
l'aluminium et leurs mélanges.
Selon la présente invention, le prépolymère polyol
est un liquide plus ou moins visqueux. Sa masse
3o moléculaire moyenne en nombre (Mn) est de préférence
comprise entre 500 et 10 000 et est de préférence choisi
dans le groupe constitué par l.es polyisobutylènes
polyols, les polybutadiènes polyols, les polyéthers
polyols, les polyesters polyols et les polysiloxanes
polyols. On utilise de façon particulièrement préférée
l~
un polybutadiène à terminaisons hydroxyles.
Le monomère polyisocyanate est un liquide de
préférence choisi dans le groupe constitué par le
toluène diisocyanate (TDI), l'isophorone diisocyanate
(IPDI), le dicyclohexylméthylëne diisocyanate (MDCI),
l'hexaméthylène diisocyanate (HMDI), le biuret trihexane
isocyanate (BTHI), le 3,5,5-triméthyl 1,6-hexaméthylëne
diisocyanate, et leurs mélanges.
De façon particuliërement préférée, on utilise
l'IPDI ou le MDCI.
Le plastifiant est également un liquide, de
préférence un monoester tel que le pélargonate
d'isodécyle (IDP) ou un polyester choisi dans le groupe
constitué par les phtalates, les adipates, les azelates
et les acétates. Parmi les po:Lyesters, la triacétine,
les phtalates d'alkyle tel que le phtalate de dioctyle
(DOP), les azelates d'alkyle tel que l'azelate de
dioctyle (DOZ) et les adipates d'alkyle tel que
l'adipate de dioctyle (DOA) sont particulièrement
préférés .
Outre les constituants essentiels précités,
l'ensemble des constituants peut également comprendre au
moins un additif choisi dans le groupe constitué par les
catalyseurs de réticulation (catalyseurs de la réaction
NCO/OH), les agents mouillants, les agents antioxydants
et les agents d'adhésion liant-charge.
Comme catalyseur de réticulation, on utilise de
préférence le dibutyldilaurate d'ëtain (DBTL), mais on
peut aussi utiliser tout autre catalyseur bien connu de
l'homme du métier, notammE~nt d'autres composés
organiques de l' étain tel qu' un sel stanneux d' un acide
carboxylique, un oxyde de trialkylétain, un dihalogénure
de dialkylétain ou un oxyde de dialkylétain. On peut
citer par exemple le diacétate de dibutylétain, le
diacétate de diéthylétain, le dioxyde de dioctylétain et
10
l'octoate stanneux.
On peut aussi utiliser comme catalyseur une amine
tertiaire, notamment une trialkylamine, ou bien encore
un composé organique du bismuth, tel que le
triphénylbismuth.
Comme agent mouillant, on utilise de préférence une
lécithine telle que la lécithine de soja, ou un
siloxane.
Comme agent antioxydant, on utilise de préférence
1o le ditertiobutylparacrésol (Ionol) ou le 2,2'-méthylène
bis 4-méthyl 6-tertiobutylphénol (MBPS).
Comme agent d'adhésion liant-charge, on utilise de
préférence le triéthylène pentamine acrylonitrile
(TEPAN), ou certains composës dérivés de silanols comme
l5 l'anhydride triéthoxysilyl-3-propyl succinique
(C13H24~6S1) .
Les constituants peuvent également comprendre un
composé extenseur de chaîne poly~nërique polyuréthanne.
Ce composé est en général un monomère polyol de
2o faible masse, inférieure à 300 environ, de préférence un
triol tel que le triméthylolpropane (TMP) ou un diol tel
que le dipropylèneglycol.
Selon la présente invention, on réalise tout
25 d'abord, de façon discontinue, à partir de l'ensemble
des constituants, par simple mélange homogène, 2
composants .
- un composant A pâteux comprenant la totalité du
prépolymëre polyol et la totalité de la charge solide
3o pulvérulente,
- un composant B liquide comprenant la totalité du
monomère polyisocyanate,
le plastifiant étant indifféremment réparti entre les
2 composants A et B.
De façon préférée, le composant A comprend la
totalité du plastifiant.
De façon particulièrement préférée, le composant B
est uniquement constitué du monomère polyisocyanate.
Lorsque les constituants comprennent un composé
extenseur de chaîne, celui-ci est impérativement en
totalité compris dans le composant A.
Lorsque les constituants comprennent au moins un
additif choisi dans le groupe constitué par les
1o catalyseurs de réticulation, les agents mouillants, les
agents antioxydants et les agents d'adhésion liant-
charge, cet additif peut être indifféremment réparti
entre les 2 composants A et B, mais, de préférence, il
est en totalité compris dans le composant A.
Selon une variante préférée, les autres
constituants que le prépolymère polyol, le plastifiant,
le monomère polyisocyanate et la charge solide
pulvérulente sont exclusivement choisis dans le groupe
constitué par les composés extenseurs de draine, les
2o catalyseurs de réticulation, les agents mouillants, les
agents antioxydants et les agents d'adhésion liant-
charge, les composés extenseurs de chaine étant en
totalité compris dans le composant A, les catalyseurs de
réticulation, les agents mouillants, les agents
antioxydants et les agents d'adhésion liant-charge
pouvant eux être indifféremment répartis entre les 2
composants A et B. Ils sont toutefois de préférence
compris dans le composant A.
Les composants A et B sont. indépendamment réalisés,
de façon discontinue, par simple mélange homogène, par
exemple dans un malaxeur, et sont chimiquement stables,
c'est à dire qu'il n'y a aucune réaction chimique entre
les constituants mélangés de chaque composant, et que
tous les constituants conservent leur identité
structurelle, aussi bien lors du mélange que lors du
stockage ultérieur et indépendant des composants A et B.
l2
Selon la présente invention, pour obtenir une
composition explosive pâteuse, on mélange ensuite, de
façon continue, le composant A et le composant B de
telle sorte que le rapport massique composant A /
composant B soit constant et compris entre 95/5 et
99,5/0,5, de préférence compris entre 98/2 et 99,2/0,8,
par exemple voisin de 99.
Ce mélange continu entre le composant A et le
composant B est par exemple et de prêférence réalisé
1o dans un mélangeur statique, mélangeur bien connu de
l'homme du métier, en forme de conduite contenant des
croisillons obligeant le produit qui y passe à se
séparer puis à se remélanger.
Selon une variante préférée, les composants A et B
sont chacun contenus dans un pot équipé d'un piston dont
la mise en mouvement, à l'aide d'un moteur, permet
l'alimentation en composants A et B d'un convergent
situé en amont du mélangeur statique, de sorte que le
contenu du convergent se déverse dans le mélangeur
statique.
La pression sur le mélange des composants A et B
dans le convergent est de préférence comprise entre lMPa
et lOMPa et les 2 pistons sont de préférence mûs par le
même moteur.
Compte-tenu du rapport massique composant A /
composé B élevé, il est intéressant de souligner qu'un
tel équipement offre la possibilitë d'enchaîner
plusieurs pots du composant A pour le même pot de
composant B, sans rupture du procédé continu.
3o Le mélangeur statique, selon l'invention, est de
préférence constitué de plusieurs éléments montés en
série, en forme de conduite, ayant un diamètre de
préférence compris entre l5mm et 6omm.
On utilise par exemple entre 6 et 15 éléments de
mélange, tels que ceux vendus dans le commerce et bien
connus de l'homme du métier.
13
Selon une autre variante préférée, on obtient la
composition explosive pâteuse avec un débit volumique
compris entre 0,11/min et 51/min, mieux encore compris
entre 0,31/min et 11/min, par exemple voisin de
0,51/min.
La variante préférée précitée selon laquelle les
composants A et B sont chacun contenus dans un pot
équipé d'un piston permet des dosages très précis et une
alimentation très réguliëre, mais on peut aussi, par
exemple, alimenter le mélangeur statique à l'aide de
pompes doseuses reliées aux bacs de stockage des
composants A et B.
Le mélangeur statique est en général muni d'une
double enveloppe afin de permettre un ajustement de la
température.
Chaque élément peut être régulé à une température
différente. Le dernier élément peut par exemple être
régulé à la température choisie pour la réticulation
ultérieure de la pâte explosive dans les moules, les
autres éléments situés en amont étant régulés à une
température inférieure.
Les pots ou les bacs contenant les composants A et
B peuvent également être munis d'un système de
chauffage.
Selon une variante préférée, le composant A et le
composant B sont mélangés à une tempërature comprise
entre 40°C et 80°C.
Selon la présente invention, la composition
explosive pâteuse obtenue après mélange des composants A
et B est introduite dans un moule dans lequel elle subit
ensuite une réticulation thermique, dans un four par
exemple.
Cette réticulation résulte de la formation de ponts
uréthannes du fait de la réaction des fonctions
hydroxyles du prépolymère polyol et éventuellement du
14
composé extenseur de chaîne avec les fonctions
isocyanates du monomère polyisocyanate. La vitesse de
réticulation augmente avec la température et la teneur
en catalyseur.
Selon une variante préférée, le moule est constitué
par l'enveloppe, en général métallique, d'une munition,
par exemple d'un obus.
De façon préférée, et notamment lorsqu'on utilise
un mélangeur statique pour mélanger de façon continue
l0 les composants A et B, la composition explosive pâteuse
issue du mélangeur est introduite de façon automatisée
dans une grande série de moules, par exemple plusieurs
centaines d'enveloppes d'obus.
Selon une variante préférée de l'invention, la
température de réticulation de la composition explosive
pâteuse introduite dans les moules est comprise entre
15°C et 80°C .
On peut notamment opérer à la température ambiante
(environ 20°C), ce qui est particuliêrement avantageux.
Selon une autre variante préférée, la température
de réticulation est identique ou voisine de celle à
laquelle le composant A et le composant B sont mélangés.
L'exemple non limitatif suivant illustre
l'invention.
Dans un malaxeur vertical en acier inoxydable de
capacité 35 litres, on réalise un composant A pâteux,
homogène, par mélange, à 60°C durant 4h, des
constituants suivants, dans les proportions relatives
mentionnées .
- 7,49 parties en poids du polybutadiène à terminaisons
hydroxyles de masse moléculaire moyenne en nombre
15
environ 2500 et de fonctionnalité environ 2,2 en
fonctions hydroxyles commercialisé par la Société
Atochem sous la dénomination R45HT (prépolymère
polyol) .
- 0,08 partie en poids de triméthylolpropane (composé
extenseur de chaîne).
- 3,37 parties en poids d'adipate de dioctyle
(plastifiant)
- 0,12 partie en poids de MBP5 (agent antioxydant)
- 0,12 partie en poids de lécithine de soja (agent
mouillant)
0,06 partie en poids de TEPAN (agent d'adhésion
liant-charge)
- 0,0001 partie en poids de dibutyldilaurate d'étain
(catalyseur de réticulation)
- 88,76 parties en poids d'hexogène pulvérulent (charge
en explosif nitré organique)..
Com osan ~ B lieruide
Le composant B est uniquement constitué
d'isophorone diisocyanate (IPDI), c'est à dire du
monomère polyisocyanate.
Qbtention d'une comt~osition exylosive nâteuse_, yar
mélange, de façon ç~ontinue,, des ëomyog,ants A et B
Le mélange continu entre le composant A et le
composant B est réalisé dans un mëlangeur statique
constituë de 13 éléments montés en série de longueur
32mm et de diamètre 32mm, après transfert de chacun des
composants A et B dans un pot équipé d'un piston. Le pot
contenant le composant A a un diamètre de 300mm et une
hauteur de 250mm. Le pot contenant le composant B a un
diamètre de 40mm et une hauteur de 250mm.
La mise en mouvement des 2 pistons, à l'aide d'un
même moteur, permet l'alimentation en composants A et B
I (i
d'un convergeant situé en amont du mélangeur statique,
de sorte que d'une part le rapport massique composant
A / composant B soit constant et égal 99,14/0,86, et
d'autre part que le contenu du convergent se déverse
dans le mélangeur statique.
La pression sur le mélange des composants A et B
dans le convergent est de 2,5 Mpa.
L'ensemble de l'installation, c'est à dire
notamment les 2 pots contenant les composants A et B, le
convergent et les 13 éléments du mélangeur statique, est
thermostaté à 60°C.
A la sortie du mélangeur statique, on obtient la
composition explosive pâteuse avec un débit de
0,351/min.
Cette composition explosive pâteuse est homogène et
a la composition pondérale suivante .
- prépolymère polyol . 7,42%
- extenseur de chaine . 0,07%
- monomère polyisocyanate . 0,86%
- plastifiant . 3,35%
- agent antioxydant . 0,12%
- agent mouillant . 0,12%
- agent d'adhésion liant-charge . 0,06%
- catalyseur de réticulation . 0,0001%
- hexogène . 88,00%
La composition explosive pâteuse sortant du
mélangeur statique est coulée, à la température
ambiante, 20°C environ, dans des moules métalliques de
section carrée 80mm x 80mm et de hauteur 120mm,
m
préalablement disposés dans un caisson de coulée relié à
une vanne située à la sortie du mélangeur statique,
l'étanchéité caisson-vanne étant assurée par un
caoutchouc.
La viscosité dynamique de la composition explosive
pâteuse à la sortie du mélangeur statique est de 5800
poises.
Cette opération de chargement des moules est
effectuée sous vide partïel de l5mm Hg environ dans le
l0 caisson de coulée.
Après chargement, les mou:Les sont introduits dans
un four à 60°C pendant 7 jours, ce qui permet de
réticuler le liant de la composition explosive et
d'obtenir finalement un chargement en explosif composite
constitué de 12% en poids de matrice polyuréthanne et de
88% en poids d'hexogène, dont la masse volumique est
1,62g/cm3.
Lors de la réticulation à 60°C de la composition
dans les moules, on a suivi l' évolution en fonction du
temps de la viscosité dynamique de cette composition .
Après 2h . 6900 poises
Aprës 4h . 7900 poises
Après 6h . 9100 poises.
Les propriétés mécaniques en traction de l'explosif
composite obtenu ont été détc=rminées à l'aide d'une
machine de traction classique, à 20°C, avec une vitesse
de traction de 5omm/min, à partir d'éprouvettes
monodimentionnelles normalisées, selon une méthode bien
connue de l'homme du métier (moyenne de 6 mesures) .
Contrainte maximale (Sm) . 0,8 MPa
Module d'élasticité (E) . 15 MPa
Allongement à la contrainte maximale (em) . 9%
Contrainte à la rupture (Sr) . 0,8 MPa
Allongement à la rupture (er) . 10%
Ces propriétés mécaniques sont satisfaisantes pour
1H
ce type de chargement.
On a par ailleurs déterminé, selon les méthodes et
les appareillages Julius Peters bien connus de l'homme
du métier, la sensibilité au frottement et la
sensibilité à l'impact de l'explosif composite obtenu.
La sensibilité à l'impact est de 25 Joules.
Pour la sensibilité au frottement, on constate 20
essais positifs sur 30 à 353N, limite maximale de
l'appareillage.
EXEy le comyarat~
Cet exemple comparatif ne fait pas partie de
l'invention. I1 a été réalisé dans le seul but de
montrer que les propriétés physico-chimiques et
mécaniques de l'explosif composite obtenu selon le
procédé semi-continu bicomposant objet de l'invention
sont identiques à celles de l'explosif composite obtenu
à partir des mêmes constituants, dans les mêmes
proportions, selon le procédé « batch » classique
jusqu'alors utilisé par l'homme du métier.
Selon cet exemple comparatif, on introduit, dans un
malaxeur vertical de 135 litres .
- 7,42 parties en poids du prépolymère polyol utilisé
pour l'exemple 1
- 0,07 partie en poids de triméthylolpropane
- 3,35 parties en poids d'adipate de dioctyle
- 0,12 partie en poids de MBPS
- 0,12 partie en poids de lécithine de soja
- 0,06 partie en poids de TEPRN
- 0,0001 partie en poids de dibutyldilaurate d'étain
- 88,00 parties en poids d'hexogène pulvérulent.
Tous ces constituants sont identiques à ceux utilisés
pour l'exemple 1 (même provenance et mêmes
m
caractéristiques).
Après mélange durant 4h à 60°C, on réalise dans le
malaxeur un vide partiel d'environ l5mm Hg, puis on
poursuit l'agitation de nouveau durant 4h à 60°C.
La viscosité dynamique de la pâte est alors de 4800
poises.
On ajoute alors 0,86 partie en poids d'IPDI (même
provenance et mêmes caractéristiques que celui utilisé
l0 pour l'exemple 1), puis on agite 30min à 60°C, sous vide
partiel de l5mm Hg environ.
La composition explosive pâteuse obtenue a la même
composition pondérale que celle obtenue pour l'exemple
1.
Cette composition est ensuite coulée dans des
moules identiques à ceux utilisés pour l'exemple 1, puis
réticulée 7j à 60°C dans un four.
Lors de la réticulation à 60°C de la composition,
on a suivi l'évolution en fonction du temps de la
viscosité, le point de départ du temps étant le moment
de l'introduction de l'IPDI dans le malaxeur .
Après 2h . 7300 poises
Après 4h . 9900 poises
Après 6h . 12500 poises
On constate que l'évolution de la viscosité de la
composition pâteuse n'est pas significativement
différente de celle mesurée pour l'exemple 1.
L'explosif composite obtenu après réticulation 7j à
60°C a une masse volumique de 1,62 g/cm3, soit la même
valeur que celle de l'explosif composite obtenu à
l'exemple 1.
Les propriétés mécaniques de l'explosif composite
obtenu selon cet exemple comparatif ont été déterminées
dans les mêmes conditions que celles décrites pour
2C)
l'exemple 1 .
Contrainte maximale (Sm) . 1,OMPa
Module d'élasticité (E) . lBMPa
Allongement à la contrainte maximale (em) . l0%
Contrainte à la rupture (Sr) . 1,OMPa
Allongement à la rupture (er) . 11%
Toutes ces valeurs ne sort pas significativement
différentes de celles obtenues pour l'explosif composite
1o de l'exemple 1.
On a également déterminé, selon les mêmes méthodes
que celles utilisées pour l'exemple 1, la sensibilité au
frottement et la sensibilité à l'impact de l'explosif
composite obtenu.
La sensibilité à l'impact est de 21 Joules.
Pour la sensibilité au frottement, on constate 16
essais positifs sur 30 à 353N, limite maximale de
l'appareillage.
Ces valeurs ne sont pas significativement
différentes de celles obtenues pour l'explosif composite
de l'exemple 1.
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