La fabrication des explosifs est connue depuis des temps immémoriaux, la poudre noire ayant été découverte en Chine en 220 avant Jésus-Christ.
On attribue généralement son invention aux Chinois qui la nommaient huoyao, ce qui signifie « drogue à feu » ou « médicament à feu », car le soufre et le salpêtre appartenaient à la pharmacopée chinoise et étaient utilisés comme remèdes sous la dynastie Han. Elle intéressait aussi les alchimistes chinois qui cherchaient à produire « l’élixir de vie ».
En 690, les Arabes ont utilisé la poudre noire au siège de La Mecque. C’est au XIIIe siècle qu’elle est arrivée en Europe.
La plus ancienne recette détaillée de cette substance apparaît dans un manuel militaire chinois imprimé en 1044. Les feux d'artifice n'en sont pas la seule utilisation : un document écrit du milieu du XIIIe siècle confirme que de la poudre noire peut être introduite dans des tiges de bambou dans le but de lancer des projectiles en pierre.
Il est fort possible que les Arabes utilisent vers 1300 un dispositif analogue pour envoyer des flèches.
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En Europe, le moine érudit anglais Roger Bacon décrit précisément en 1242 la préparation de la poudre noire.
Si l'invention des armes à feu par le moine allemand Berthold Schwarz n'est pas avérée, leur utilisation est attestée au XIVe siècle.
Au XVe siècle, apparaissent les premiers canons à poudre européens.
Abou-Yousouf, sultan du Maroc, aurait été le premier acteur de l’histoire occidentale à utiliser une véritable pièce d’artillerie utilisant les effets de la poudre noire lors du siège de Sijilmassa en 1274.
En Europe, on voit apparaître les premiers canons lors du siège de Metz et de celui de La Réole en 1324.
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En 1342, les Arabes en utilisent pour défendre la ville d’Algésiras assiégée par les troupes d’Alphonse XI lors de la Reconquista.
Au fur et à mesure qu'on introduit les premiers bâtons à feu, arquebuses puis l'artillerie, bref toute arme usant de la poudre noire, les champs de bataille sont obscurcis par les fortes fumées qui se dégagent de la combustion de cette dernière.
Cette poudre va être utilisée pendant cinq siècles et demi, comme le confirme le récit de la bataille de Rivoli sous le Premier Empire : " Ney, qui voit, à travers la fumée, les premiers uniformes français border le plateau, court à sa victoire.[..] il se promène, les bras croisés sur sa poitrine, en long et en large sur les cartes de la bataille déroulées à ses pieds, les yeux fixés sur la fumée immobile du Mont-Saint-Jean qui n'avance ni ne recule, malgré le tonnerre incessant qui sort de ce nuage. "
A un point tel que sous Louis XIV, son ministre de la guerre Louvois imagine d'imposer aux militaires des uniformes avec des couleurs voyantes afin de permettre aux différentes armées de se distinguer entre elles. On a aussi recours à la musique militaire dans cette même optique.
En effet, la confusion imputable à un champ de vision très limité pouvait conduire des soldats du même camp à s'entretuer car les tirs se faisaient à l'aveugle.
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En outre, les résidus de la poudre noire encrassaient les mécanismes des armes.
La poudre noire est un mélange de salpêtre, c’est-à-dire du nitrate de potassium, ou éventuellement du nitrate de sodium, auquel sont ajoutés 15 % de charbon de bois, qui fournit le carbone, et 10 % de soufre.
Les origines de la poudre noire, mélange de salpêtre, de soufre et de charbon, sont assez méconnues.
Vers 1230, un certain Marcus Graecus fait paraître un livre rédigé en latin intitulé : Liber ignium ad comburendos hostes (Livre des feux pour brûler les ennemis). Dans ce livre, il décrit, pour la première fois en Occident, le procédé de préparation de la poudre noire et indique les précautions à prendre pour éviter un accident.
La tradition et l’imagerie populaire attribuent néanmoins l’invention de la poudre à un moine franciscain allemand qui vécut à Fribourg au XIVe siècle : Berthold Schwartz (1318-1384).
La première mention de l’utilisation de la poudre noire dans une arme à feu (toujours en Occident) se trouve dans un manuscrit anglais de 1326 intitulé De Notabilitatibus, Sapientia et Prudentia Regum, écrit par Walter de Milemete, chapelain du roi Édouard II d’Angleterre, « à l’intention et pour l’éducation du futur roi Édouard III ».
La poudre noire s’illustre également par une série d’explosions accidentelles qui se produisent au cours de sa fabrication ou lors de son stockage. Le premier accident important a lieu à Lubeck, en 1360.
La poudre noire est un produit explosif, ce qui signifie que sa combustion produit beaucoup de chaleur en libérant une grande quantité de gaz. Pour produire un tel effet, elle doit contenir à la fois un produit combustible et un produit comburant.
Les produits combustibles sont le soufre et le carbone contenu dans le charbon de bois.
Lorsqu’elle brûle à l’air libre, la poudre noire « déflagre », ce qui signifie que l’onde de combustion (front de flamme) se déplace moins vite que les gaz générés, il n’y a donc pas d’onde de choc.
La température de la réaction est assez élevée (plus de 2000 K) mais reste inférieure à celle obtenue avec des explosifs modernes (TNT, dynamite, poudres pyroxylées).
Au début de son histoire, la fabrication de la poudre noire n’était pas une opération simple. Les produits de base contenaient de nombreuses impuretés et les mélanges étaient effectués dans des proportions arbitraires, dans l’état naturel des produits, grossièrement pilés et brassés à la main.
Les Arabes furent les premiers à apporter à la poudre noire une amélioration importante en utilisant des produits purifiés notamment le salpêtre auquel ils appliquaient un traitement à base de cendres de bois.
La transformation du salpêtre naturel en nitrate de potassium à peu près pur représente une amélioration considérable de la poudre noire qui, de poudre « lente » devient une poudre « vive » à la combustion plus rapide constituant un véritable produit explosif déflagrant pouvant propulser des projectiles à grande vitesse dans un tube principe de base de toute arme à feu.
Au XIVe et au XVe siècle, en Occident, la composition de la poudre était de 6 parties de salpêtre pour une partie de soufre et une partie de charbon de bois.
C’est le charbon utilisé pour sa fabrication qui fait la qualité de la poudre. Pour cela, on utilise du bois de peuplier, d’aulne ou de tilleul. Par distillation à 3 500 °C, on obtient du charbon noir (poudre de guerre).
Par mesure de précaution, on broyait séparément le mélange de soufre et de charbon jusqu’à obtention d’une poudre homogène. Ces opérations étaient réalisées à l’aide de pilons mis en mouvement par des roues hydrauliques.
Jusqu’au XVIIe siècle, malgré les soins apportés à sa fabrication, la poudre noire n’était jamais totalement homogène. Cela nuisait beaucoup à ses performances et notamment à celle de produire une combustion « vive » c’est à dire rapide.
Au début du XVIIIe siècle, les chimistes eurent l’idée de produire une poudre sous forme de grains. La combustion ne se faisait plus seulement dans la masse de la poudre mais, du fait de la granulation, elle se faisait également dans les interstices. Elle se propageait donc avec plus de rapidité et de régularité.
La taille des grains variait en fonction de l’usage prévu : plus les grains étaient petits, plus la combustion était rapide.
Au XVIIe siècle, en France, la production de poudre était assurée par la « Régie royale des poudres et salpêtres » exerçant un droit exclusif pour le compte du roi. En 1775, Antoine-Laurent de Lavoisier assure la direction de la « Régie royale des poudres et salpêtres ».
La Révolution "nationalise" la Régie en 1791, les employés étant fonctionnarisés et rattachés directement à l'administration des Finances. En 1794, elle devient "Agence nationale", alors qu'en parallèle est développée une "Agence Révolutionnaire des Salpêtres et des Poudres" ne dépendant que du Comité de Salut Public, avant que les deux entités soient fusionnées la même année en une seule "Agence des poudres et salpêtres".
Le mélange : ils sont ensuite mélangés dans de gros cylindres métalliques placés en position horizontale et tournant sur un axe, appelés « tonnes ».
Le tamisage (granulométrie) : les galettes sont envoyées dans des « grenoirs », cylindres contenant des billes de bois appelées « gobilles ».
Le lissage : il est destiné à polir les arêtes anguleuses des grains.
L’empaquetage : il s’effectue à la main pour éviter tout incident (échauffement, étincelle).
La présence du salpêtre donne à la poudre noire un goût salé. Au XVIIIe siècle, les soldats s’en servaient pour assaisonner leurs aliments lorsque le sel venait à manquer.
Elle produit d’abondants résidus solides (sulfure de potassium) qui encrassent les armes. Aussi, au XIXe siècle, les chercheurs tentent de mettre au point une nouvelle poudre ne présentant pas ces défauts.
C'est pourquoi la découverte d'un nouveau procédé est très favorablement accueillie. Son inventeur est Paul Vieille (1855-1934), polytechnicien, d'abord ingénieur de première classe au Laboratoire central des poudres et salpêtres.
Sa hiérarchie repère très vite ses compétences puisqu'il y fera le restant de sa carrière en tant que sous-directeur. Il est aussi enseignant à Polytechnique.
En 1846, le chimiste allemand Christian Schönbein découvre la nitrocellulose. Le coton étant souvent utilisé pour sa fabrication, on l’appelle aussi coton-poudre ou fulmicoton.
En 1846, le chimiste allemand Christian-Friedrich Schönbein (1799-1868) met au point la synthèse de la nitrocellulose, un mélange instable car plusieurs explosions ont lieu.
En 1865, le chimiste britannique Frederick Augustus Abel (1827-1902) invente un procédé un peu plus sûr, mais pas encore exploitable.
Paul Vieille est chargé de mettre au point une poudre dont la détonation serait progressive. C'est à Vincennes en 1884 qu'il résout cette problématique. Il mélange du coton-poudre et du coton-collodion et obtient ainsi une poudre colloïdale en faisant dissoudre dans l'éther la nitrocellulose.
En 1884, Paul Vieille, ingénieur principal au Laboratoire Central des Poudres et Salpêtres à Paris, met au point un procédé de gélatinisation de la nitrocellulose à l’aide d’un mélange d’éther et d’alcool. Cette poudre est connue aussi sous le nom de poudre B ou poudre sans fumée.
La masse gélatineuse et homogène est ensuite rendue compacte par l'évaporation de l'éther. Cette poudre propulsive se consume de manière continue et produit des fumées presque transparentes.
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