PERMÉABILITÉ À LA VAPEUR D'EAU DU FEUTRE COMBUSTIBLE ENDUIT ET VERNI. Steam perviousness of coated and varnished combustible felt

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1 PPH ÉDITION DE SEPTEMBRE 2004 GROUPE D ÉTUDE DES MODES OPÉRATOIRES PERMÉABILITÉ À LA VAPEUR D'EAU DU ENDUIT ET VERNI Steam perviousness of coated and varnished combustible felt Analyse Le présent document décrit un mode opératoire de détermination de la perméabilité à la vapeur d eau de la face vernie d un feutre en 24 heures à 50 C et 96% HR. La validité de l analyse est limitée à la durée de l essai et pour un type donné de feutre. Modifications Première édition Promulgation Le Président du GEMO Patrick Lamy DGA/INSP/IPE Chef de la cellule sécurité des munitions Le 3 avril 2007

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3 SEPTEMBRE 2004 ENDUIT ET VERNI PAGE 3/12 SOMMAIRE DÉSIGNATION DE L ARTICLE Page AVANT-PROPOS...4 AVERTISSEMENT ET PRÉCAUTIONS DE SÉCURITÉ DOMAINE D APPLICATION DÉFINITIONS, SYMBOLES ET ABRÉVIATIONS PRINCIPE DE LA MÉTHODE D ESSAI PRODUITS APPAREILLAGE ÉCHANTILLONNAGE ET ÉCHANTILLONS MODE OPÉRATOIRE Préparation de l'éprouvette de feutre Manipulation du gel de silice Exécution de l'essai Conduite de l'essai Essai à blanc Essai sur l'éprouvette de feutre EXPRESSION DES RÉSULTATS COMPTE RENDU D ÉPREUVE BIBLIOGRAPHIE...9 ANNEXE A : EXEMPLE de dispositif d essai POUR UNE DOUILLE COMBUSTIBLE DE 155 mm...10

4 SEPTEMBRE 2004 ENDUIT ET VERNI PAGE 4/12 AVANT-PROPOS Ce mode opératoire a été étudié et rédigé par le comité 2.2 : «Propriétés Physiques» du thème «Analyses physiques et chimiques» du GEMO. Il annule et remplace le mode opératoire GEMO FP-809-C-1 de décembre 1998 : perméabilité à la vapeur d eau des feutres combustibles. L annexe A est donnée à titre d information. AVERTISSEMENT ET PRECAUTIONS DE SECURITE La méthode décrite dans le présent document conduit à mettre en œuvre une matière explosible. Son utilisateur devra donc se conformer à la réglementation en matière de sécurité pyrotechnique. 1. DOMAINE D APPLICATION Le présent mode opératoire permet de déterminer la perméabilité à la vapeur d'eau des feutres enduits et vernis. La méthode décrite dans le présent document est applicable aux jupes de douilles en feutre combustible. 2. DÉFINITIONS, SYMBOLES ET ABRÉVIATIONS Jupe combustible : Paroi latérale tubulaire d une douille ou d un étui réalisée avec un matériau combustible. Douille : Enveloppe de révolution utilisée généralement en artillerie et destinée à contenir une charge propulsive pour les munitions de calibre supérieur ou égal à 20 mm. Étui : Enveloppe de révolution destinée à contenir une charge propulsive pour les munitions de calibre inférieur à 20 mm. Combustible : matière (feutre, carton nitré, ) susceptible de brûler en présence d un comburant, en particulier l oxygène.

5 SEPTEMBRE 2004 ENDUIT ET VERNI PAGE 5/12 3. PRINCIPE DE LA MÉTHODE D ESSAI Une éprouvette de feutre combustible est serrée dans une cellule de perméabilité à 50 C et 96 % H.R. (Humidité Relative). On mesure la quantité de vapeur d'eau qui passe à travers le vernis. On détermine la variation de masse du gel de silice et la variation de masse du feutre. 4. PRODUITS Gel de silice en poudre, déshydraté, calibré 63 µm µm, pour colonnes de chromatographe en phase gazeuse (CPG) Eau distillée Sulfate de potassium (K 2 S0 4 ) Nitrate d'ammonium (NH 4 NO 3 ) Pentaoxyde de diphosphore (P ) Chlorure de calcium anhydre (CaCl 2 ). 5. APPAREILLAGE Cellule de mesure ayant un rayon de courbure égal à celui du feutre à tester permettant à l'éprouvette de présenter à l'atmosphère humide, une surface projetée de 15,9 cm² et de diamètre égal à 45 mm [Annexe A] Joint en caoutchouc à double-lèvre [Annexe A] Creuset de diamètre 40 mm Clé dynamométrique 0-30 Nm Outillage permettant de découper des éprouvettes de feutre de 60 mm de diamètre Balance de résolution 0,1 mg Dessiccateur à P ou CaCl 2 anhydre Etuve régulée à 50 C ± 2 C Etuve régulée à 110 C ± 2 C ou 130 C ± 2 C Enceinte ( par exemple dessicateur) permettant d'obtenir 96 % H.R. à 50 C pour l'épreuve proprement dite.

6 SEPTEMBRE 2004 ENDUIT ET VERNI PAGE 6/ Enceinte permettant d'obtenir 97 % H.R. à 20 C pour le refroidissement de la cellule Salle climatisée à 20 C ± 2 C et 65 % H.R. ou humidificateur à nitrate d'ammonium saturé Éprouvette de polytétrafluoroéthylène (PTFE) de diamètre 60 mm et d épaisseur 3mm. 6. ÉCHANTILLONNAGE ET ÉCHANTILLONS Les échantillons sont éprouvés sans préparation préalable. L'échantillon pour essai est prélevé sans règle particulière à partir de l'échantillon pour laboratoire. 7. MODE OPÉRATOIRE 7.1 Préparation de l'éprouvette de feutre Découper à mi-hauteur dans la jupe une éprouvette circulaire de diamètre 60 mm, sans abîmer ni érafler la surface extérieure vernie. En cas de présence de nervures sur le pourtour de la face interne de l éprouvette les enlever (par exemple à l'aide d'un cutter) sur une largeur de 8 mm (surface du feutre en contact avec le joint) afin d'obtenir une surface suffisamment lisse pour assurer une bonne étanchéité. Conserver l éprouvette 48 heures minimum, en atmosphère de salle climatisée (65 % H.R., 20 C ± 2 C) ou en humidificateur à nitrate d'ammonium saturé et maintenu à 20 C ± 2 C (5.12) 7.2 Manipulation du gel de silice Préparer le gel de silice neuf ou à régénérer par étuvage entre 110 C et 130 C pendant 24 h, puis placer en dessiccateur juste avant l'utilisation. 7.3 Exécution de l'essai Conduite de l'essai Peser à 0,1 mg près le creuset contenant environ 3 grammes de gel de silice et son couvercle (m 1 ). Peser l'éprouvette à 0,1 mg près (m 2 ).

7 SEPTEMBRE 2004 ENDUIT ET VERNI PAGE 7/12 Placer rapidement, dans la partie inférieure de la cellule du test, le creuset de gel de silice, puis par-dessus, l'éprouvette à tester enchâssée dans son joint à double-lèvre. Mettre en place la partie supérieure de la cellule. Serrer l'écrou à l'aide de la clé dynamométrique à 5 Nm minimum, ce serrage pouvant être forcé à 7 Nm ou 8 Nm si nécessaire pour obtenir un essai à blanc satisfaisant. Placer la cellule dans l'humidificateur à K 2 S0 4 saturé (H.R. = 96 %) pendant 24 heures dans une étuve à 50 C. Sortir alors la cellule de l'étuve pour la transférer dans un humidificateur à K 2 S0 4 saturé, placé en salle thermostatée à 20 C (H.R. de l'humidificateur = 97 %), durant 1 heure pour la mise en température avant la pesée. Démonter la cellule, retirer l éprouvette rapidement, puis extraire le creuset. Peser à 0,1 mg près le gel de silice d'abord (m 3 ), puis l éprouvette (m 4 ) Essai à blanc La réalisation d'un essai à blanc permet de contrôler l'étanchéité satisfaisante du joint et de vérifier par une fidélité du résultat la constance des qualités élastiques de ce joint de caoutchouc. Cet essai est réalisé à l aide de l éprouvette neutre et étanche en PTFE (5.13) Le PTFE ne doit pas être poreux, il ne doit pas y avoir de changement de masse c'est à dire m 4 = m Essai sur l'éprouvette de feutre La procédure du paragraphe est appliquée. L acceptation du résultat est subordonnée aux tolérances de fuite de la cellule La reprise systématique d'humidité, dans le cas du test à blanc, par le gel de silice sera désignée comme étant : EB et défini par le rapport suivant :

8 SEPTEMBRE 2004 ENDUIT ET VERNI PAGE 8/12 EB = m3 m3 m1 (blanc) m1 (feutre) EB doit être inférieur ou égal à 0,05% 8. EXPRESSION DES RÉSULTATS La masse de vapeur d'eau ayant traversée la face vernie du feutre en 24 heures est : m = m 3feutre m 1 feutre + m 4 feutre m 2 feutre m 3 blanc m 1 blanc La perméabilité P du feutre vernis est : avec P = m 24. s en mg.cm -2.h -1 s : surface du feutre en contact avec la vapeur d'eau, exprimée en cm 2 (l'éprouvette présentant à l'atmosphère humide une surface de diamètre 45 mm, s = 15,9 cm 2 ) Note 1 : On peut exprimer la quantité de vapeur d'eau traversant toute la jupe en 24 heures (M). avec M = P x 24 x S j, x 1000 exprimé en grammes. S j : surface de la jupe en cm 2 Note 2 : La perméabilité de la face vernie du feutre est déterminée sur 24 heures. Le résultat ne peut être repris pour servir à extrapoler une valeur sur une durée plus courte ou plus longue, la perméabilité n'étant pas linéaire, mais dépendant vraisemblablement de l'humidité de la surface vernie et des couches très poreuses situées au-dessus du vernis.

9 SEPTEMBRE 2004 ENDUIT ET VERNI PAGE 9/12 9. COMPTE RENDU D ÉPREUVE II comprend au moins : - La référence du mode opératoire - l'identification complète du laboratoire et la date de l'essai, - l'identification complète de l échantillon, - la valeur de la perméabilité ( en mg.cm -2.h -1 ). 10. BIBLIOGRAPHIE Dictionnaire du Groupe de Travail de Pyrotechnie (GTPS) Publication de l Association Française de Pyrotechnie (AFP) - Édition SERIEP - 32 rue du Tage Paris

10 SEPTEMBRE 2004 ENDUIT ET VERNI PAGE 10/12 ANNEXE A : EXEMPLE DE DISPOSITIF D ESSAI POUR UNE DOUILLE COMBUSTIBLE DE 155 mm

11 SEPTEMBRE 2004 ENDUIT ET VERNI PAGE 11/12 ANNEXE A : EXEMPLE DE DISPOSITIF D ESSAI POUR UNE DOUILLE COMBUSTIBLE DE 155 mm (suite)

12 SEPTEMBRE 2004 ENDUIT ET VERNI PAGE 12/12 ANNEXE A : EXEMPLE DE DISPOSITIF D ESSAI POUR UNE DOUILLE COMBUSTIBLE DE 155 mm (fin) Joint gomme pure (type PARABLON) Collage néoprène