Procédé de fabrication de plaques de poudre partiellement revêtues d'inhibiteur de combustion

Abstract

 Le procédé consiste à recouvrir partiellement des plaques de poudre par un matériau inhibiteur de combustion.
On prépare une composition visqueuse (5) de matériau inhibiteur de combustion, on positionne sur la plaque de poudre (1) un écran sérigraphique (3) constitué d'une toile (8) et d'une couche de resine (9) dans laquelle sont menagées des ouvertures (4), on applique sur cet écran (3) la composition visqueuse (5) d'inhibiteur de combustion et on râcle cette composition sur cet écran au moyen d'un râcloir (6), après quoi on retire l'écran (3) pour permettre la polymérisation de la composition (5) d'inhibiteur de combustion déposée (7) sur la plaque de poudre (1 ).
Application aux chargements pyrotechniques en plaques pour armes à tube de propulsion.

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication de plaques de poudre, partiellement revêtues d'inhibiteur de combustion.

[0002] On connait des blocs de propergol dont la surface extérieure est revêtue partiellement par un matériau inhibiteur de combustion. Ainsi, le brevet français n°2 276 555 déposé le 27 juin 1974 au nom de la Demanderesse, décrit par exemple des blocs de propergol dont la surface extérieure comporte des protubérances linéaires dont les sommets sont revêtus par une couche d'inhibiteur de combustion. Ces protubérances définissent entre elles des entailles qui diminuent l'épaisseur de combustion de ces blocs.

[0003] L'inhibiteur de combustion appliqué sur les sommets de ces protubérances a principalement pour but de diminuer la surface de combustion initiale du bloc de propergol, de sorte qu'on limite la surpression engendrée au début de la combustion, but qui est également atteint par la mise en oeuvre des techniques décrites dans le brevet français n° 2 299 519 déposé le 31 janvier 1975 au nom de la demanderesse.

[0004] Cet inhibiteur de combustion peut être appliqué par enduction d'une composition de résine inhibitrice de combustion ou encore par trempage dans une telle résine.

[0005] On connait également des chargements propulsifs constitués par des plaques de poudre d'épaisseur faible relativement aux autres dimensions, destinées notamment à la propulsion des roquettes, et la Demanderesse a découvert que de telles plaques de poudre pouvaient être utilisées au chargement de munitions pour armes à tubes telles que canon à culasse, obusier, canon sans recul et lance-roquette, à la condition que ces plaques de poudre soient revêtues partiellement d'un inhibiteur de combustion.

[0006] Pour qu'un tel revêtement partiel d'inhibiteur de combustion soit efficace, il est nécessaire que ce dernier soit morcelé en un grand nombre d'éléments d'inhibiteurs de combustion de dimensions relativement faibles, de l'ordre de grandeur de l'épaisseur de ces plaques. Il en résulte que l'application de tels éléments d'inhibiteurs de combustion est très difficile, voir impossible, à réaliser par les moyens d'enduction ou de trempage classiques.

[0007] Le but de la présente invention est de fournir un procédé permettant de réaliser, d'une manière très aisée et très rapide, l'inhibage partiel de plaques de poudre présentant notamment une épaisseur faible relativement à leurs autres dimensions, de telles plaques étant destinées en particulier au chargement pyrotechnique d'armes à tube de propulsion.

[0008] Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé en ce que :

- on prépare une composition visqueuse de matériau inhibiteur de com-. bustion ;

- on applique, sur l'une des faces de la plaque de poudre, un écran sérigraphique comportant une série d'ouvertures régulièrement réparties sur cet écran ;

- on applique sur cet écran la composition visqueuse d'inhibiteur de combustion, et on racle cette composition sur cet écran, après quoi,

- on retire l'écran pour permettre la polymérisation de la composition d'inhibiteur de combustion déposée sur la plaque de poudre.

[0009] Les écrans sérigraphiques utilisés dans le domaine de l'imprimerie sont préparés, généralement, à partir d'une toile à mailles fines recouverte par un masque constitué par une résine photosensible. Les ouvertures de ce masque sont obtenues par photogravure. Cette technique permet de réaliser des ouvertures de très faibles dimensions dont les bords sont remarquablement nets.

[0010] Il est par conséquent possible, grâce au procédé conforme à l'invention, de revêtir partiellement des plaques de poudre par un grand nombre d'éléments en matériau inhibiteur de combustion répartis régulièrement sur la surface de telles plaques.

[0011] Par ailleurs, un très grand nombre d'opérations de revêtement peuvent être réalisées à partir de l'écran précité, de sorte que le procédé conforme à l'invention est particulièrement adapté à la fabrication en grande série.

[0012] Selon une version préférée de l'invention, la composition d'inhibiteur de combustion présente une viscosité supérieure à 5 000 poises, et de préférence, comprise entre 10 000 et 20 000 poises.

[0013] Dans de telles conditions de viscosité, la composition d'inhibiteur se dépose sur la plaque de poudre pratiquement sans s'y étaler, en formant ainsi des éléments d'inhibiteur de combustion dont les contours sont parfaitement nets. De ce fait, lors de la fabrication en grande série de telles plaques, on obtient pour chacune d'entre elles une parfaite définition de la surface de combustion, et par suite, une excellente régularité de la surface de la combustion de ces plaques.

[0014] De préférence également, la composition d'inhibiteur de combustion est réalisée à partir d'un liant organique polymérisable à l'humidité. Un tel liant est choisi avantageusement parmi les résines polyuréthanes à chaînes polybutadiènes ou polyéthers et les résines silicones.

[0015] Ces liants sont compatibles avec les compositions pyrotechniques utilisées pour les plaques et, d'autre part, présentent d'excellentes propriétés en tant qu'inhibiteur de combustion.

[0016] D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront encore dans la description.

[0017] Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :

- La figure 1 est une vue en coupe d'une plaque de poudre au dessus de laquelle est disposé un écran sérigraphique,

- La figure 2 est une vue en plan de l'écran sérigraphique,

- La figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant l'application de la composition d'inhibiteur de combustion,

- La figure 4 est une vue en coupe d'une plaque de poudre, partiellement revêtue par un inhibiteur de combustion,

- La figure 5 est une vue de dessus de la plaque de poudre représentée sur la figure 4.

[0018] En référence à la figure 1, la plaque de poudre 1, constituant la charge élémentaire d'un chargement pyrotechnique par exemple pour projectiles d'armes à tube, présente une épaisseur faible relativement à ses autres dimensions.

[0019] Pour revêtir cette plaque 1, partiellement par un matériau inhibiteur de combustion, on procède comme suit :

- on prépare, tout d'abord, une composition visqueuse de matériau inhibiteur de combustion,

- on positionne au voisinage de la face 2 de la plaque de poudre 1, un écran sérigraphique 3 comportant une série d'ouvertures 4 régulièrement réparties sur cet écran (voir figures 1 et 2),

- on applique ensuite, sur cet écran 3, la composition visqueuse 5 d'inhibiteur de combustion et on racle cette composition sur l'écran 3 au moyen d'une raclette 6 (voir figure 3).

[0020] On obtient ainsi une plaque de poudre 1 recouverte par des éléments 7 de matériau inhibiteur de combustion (voir figures 4 et 5). Dans cet exemple, les éléments 7 de matériau inhibiteur de combustion sont consitutués par des rectahgles identiques disposés en files parallèles.

[0021] L'écran sérigraphique 3 est lui-même préparé de la façon suivante : On dispose, sur une toile 8 à mailles fines réalisée par exemple en polyester, polyamide ou en acier inoxydable, une couche de résine photosensible 9 de type connu en soi. On réalise ensuite dans cette couche de résine photosensible 9 des ouvertures 4 par un procédé de photogravure. Cette photogravure est exécutée en appliquant sur la couche de résine photosensible 9 un cache comportant des ouvertures identiques aux ouvertures 4 à réaliser et en exposant l'ensemble à la lumière. Les parties ainsi exposées sont ensuite éliminées par un procédé chimique connu en soi.

[0022] Avant d'appliquer la composition 5 de matériau inhibiteur de combustion sur l'écran sérigraphique 3, ce dernier est tendu à quelques dizièmes de millimètres au dessus de la surface 2 de la plaque de poudre 1, comme indiqué sur la figure 1.

[0023] La composition du matériau inhibiteur de combustion 5 utilisée doit être suffisamment fluide pour pouvoir traverser facilement les mailles de la toile 8. Cette composition doit aussi être suffisamment visqueuse pour qu'elle ne s'étale pas sur la surface 2 de la plaque 1 après avoir traversé les ouvertures 4 et la toile 8 de l'écran sérigraphique 3. L'expérience a montré, à cet effet, que la composition d'inhibiteur de combustion 5 devait posséder une viscosité supérieure à 5000 poises, les meilleurs résultats étant obtenus lorsque cette viscosité est comprise entre 10 000 et 20 000 poises environ.

[0024] La composition du matériau inhibiteur de combustion 5 comprend, généralement, une résine constituée par un liant de base additionné d'un agent de durcissement. Cette composition comprend, d'autre part, des charges inorganiques pour assurer la tenue thermique de l'inhibiteur et pour ajuster la viscosité de la composition aux valeurs indiquées ci-dessus.

[0025] Cette composition se distingue essentiellement des encres utilisées habituellement en sérigraphie par le fait qu'elle ne renferme pas de solvant permettant d'ajuster et de maintenir la viscosité de l'encre avant et pendant l'opération de raclage, certains solvants étant susceptibles d'attaquer la surface de la plaque de poudre 1. Toutefois, il a été constaté que certaines encres sérigraphiques avec solvant peuvent convenir, par exemple les encres à base de polyester, à la conditions d'ajouter à ces encres au moins l'un- des stabilisants du propergol, par exemple 5% d'éthyl-centralite pour les propergols à double base.

[0026] De préférence, le liant de base de la composition d'inhibiteur de combustion 5 est polymérisable à l'humidité.

[0027] De cette façon, si le mélange des constituants de la composition 5 est réalisé en milieu anhydre, la polymérisation se trouve bloquée pendant toute l'opération d'application de la composition sur les plaques 1 et ce, jusqu'à ce que les plaques de poudre 1 recouvertes par les éléments 7 d'inhibiteur de combustion soient placées dans une atmosphère humide. La composition d'inhibiteur de combustion 5 préparée avant son application sur les plaques 1 peut ainsi être utilisée pendant toute la durée du cycle de fabrication en série d'une grande quantité de plaques de poudre 1 partiellement inhibées.

[0028] Parmi les résines polymérisables à l'humidité, on trouve notamment les résines constituées de molécules dont les chaines se terminent par des groupements isocyanates. Parmi celles-ci, les résines polyuréthanes à chaines polybutadiènes ou polyéthers sont préférées. On peut cependant également utiliser des résines silicones.

[0029] On donne ci-après deux exemples de compositions d'inhibiteur de combustion 5 pouvant être utilisées :

Exemple 1 : inhibiteur à base de polyuréthane :

- polybutadiène hydroxytéléchélique : 100 parties en poids

- dialcool à chaîne courte : 10 parties en poids

- diisocyanate : 20 parties en poids (le rapport fonctionnel NCO étant voisin de 2) OH

- agents de réticulation, anti-oxydant et catalyseur

- charges minérales contenat par exemple 50 parties d'oxyde de fer et de la silice ultrafine.

Exemple 2 : inhibiteur à base de silicone nécessitant un primaire d'adhésion :

- résine silicone de base (diméthyl polysiloxane) : 100 parties en poids

- catalyseur : dibutyle dilaurate d'étain : 0,5 à 10 parties en poids

- charges : borax à taux d'humidité constant : 0 à 4 parties en poids, silice : 3 à 6% en poids.

[0030] Pour faciliter l'accrochage de la composition d'inhibiteur de combustion 4 sur la face 2 de la plaque de poudre 1, cette surface est, de préférence, dégraissée au préalable, par exemple au moyen de dichlo- réthylène.

[0031] La raclette 6, utilisée pour permettre à la composition d'inhibiteur de combustion 5 de passer par les ouvertures 4 de l'écran sérigraphique 3, puis par les mailles de la toile 3, ne doit pas adhérer à la composition 5. A cet effet, il est avantageux d'-utiliser une reclette 6 en néoprène,

[0032] On voit, sur la figure 3, que le passage de la raclette 6 permet d'appliquer la toile 8 sur la surface 2 de la plaque 1. Ce contact a pour effet d'imprimer sur la surface 2 de la plaque 1 les éléments 7 d'inhibiteur de combustion, comme indiqué sur les figures 4 et 5.

[0033] Le contour des éléments 7 d'inhibiteur de combustion ainsi déposés sur la plaque 1 est particulièrement net, à condition que l'épaisseur de l'écran sérigraphique 3 soit inférieure à 0,2 millimètre environ.

[0034] La nature de la poudre constituant la plaque 1 n'est pas critique. Il est préférable cependant que cette dernière soit une poudre homogène, comme par exemple un propergol double-base, constitué par un mélange de nitrocellulose, de nitroglycérine et d'additifs, ce propergol pouvant être recouvert par une fine couche de primaire facilitant l'adhésion ultérieure de l'inhibiteur ou pouvant âtre imprégnée superficiellement par un modérateur de combustion.

[0035] De la description précitée du procédé conforme à l'invention, il ressort que ce procédé est particulièrement bien adapté à la production en grande série de chargements pyrotechniques en plaques partiellement revêtues d'inhibiteur de combustion.

[0036] Le nombre, la forme et les dimensions des éléments 7 d'inhibiteur de combustion appliqués sur les plaques 1 n'est pas critique. Ces paramètres dépendent, en effet, de l'application prévue pour le chargement, et notamment de la modification désirée pour la surface de combustion initiale de ces plaques.

[0037] L'application préférée de l'invention est l'inhibage partiel des plaques de propergol pour les chargements propulsifs d'armes à tube, telles que canons et lance-roquettes.

[0038] Dans une telle application, les plaques de propergol 1 présentent une épaisseur généralement inférieure à 2,5 millimètres, et la plus grande dimension des éléments d'inhibiteur de combustion 7 est du même ordre de grandeur que l'épaisseur précitée. Par ailleurs, dans une telle application, on dispose sur les plaques de propergol 1 un grand nombre de ces éléments inhibiteurs de combustion 7, répartis de façon régulière, de manière à recouvrir plus de 50% de la surface 2 de ces plaques 1. On réduit ainsi notablement la surface de combustion initiale de ces plaques 1.

[0039] De cette façon, on diminue d'une façon appréciable la pression maximum des gaz de combustion au début du tir, ce qui permet d'alléger considérablement la construction des tubes de canon, lance-roquette et analogue.

[0040] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples que l'on vient de décrire, et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention, l'écran sérigraphique pouvant être constitué par une feuille multiperforée de nickel ou d'acier inoxydable.

[0041] Ainsi, le procédé conforme à l'invention est applicable à l'inhibage partiel de plaques de poudre destinées à des chargements pyrotechniques autres que ceux des armes à tube.

Revendications

1. Procédé de fabrication de chargements pyrotechniques à partir de plaques de poudre d'épaisseur sensiblement constante, caractérisé en ce que :

- l'on prépare une composition visqueuse de matériau inhibiteur de combustion,

- l'on positionne sur l'une des faces de la plaque de poudre un écran sérigraphique comportant une série d'ouvertures régulièrement réparties sur cet écran,

- l'on applique sur cet écran la composition visqueuse d'inhibiteur de combustion et on ràcle cette composition sur cet écran, après quoi,

- l'on retire l'écran pour permettre la polymérisation de la composition d'inhibiteur de combustion déposée sur la plaque de poudre.

2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque de poudre utilisée est constituée par une poudre homogène et de préférence par un propergol double base.

3. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la plaque de poudre utilisée présente une épaisseur inférieure à 2,5 millimètres environ.

4. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la composition d'inhibiteur de combustion présente une viscosité supérieure à 5 000 poises et de préférence comprise entre 10 000 et 20 000 poises.

5. Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que la composition d'inhibiteur de combustion est réalisée à partir d'une résine organique polymérisable à l'humidité.

6. Procédé conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que la résine est constitué de molécules dont les chaînes se terminent par des groupements isocyanates.

7. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la résine est choisie parmi les résines polyuréthanes à chaines polybutadiènes ou polyéthers et les résines silicones.

8. Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que la composition d'inhibiteur de combustion est constituée par une encre sérigraphique à base de polyester à laquelle est ajouté au moins l'un des stabilisants du propergol.

9. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'écran sérigraphique présente une épaisseur inférieure à 0,2 millimètre environ.

10. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'écran sérigraphique comporte un grand nombre d'ouvertures de forme géométrique disposées parallèlement les unes aux autres.

11. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 5 à 7, caractérisé en ce que l'application de la composition visqueuse d'inhibiteur de combustion et le raclage de cette composition sont effectués dans une atmosphère sèche.

12. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 5 à 7, caractérisé en ce qu'après le retrait de l'écran sérigraphique, la plaque de poudre partiellement revêtue d'inhibiteur de combustion est placée dans une atmosphère humide.

Dessins