La fabrication des explosifs est connue depuis la nuit des temps puisque la poudre noire fut découverte en Chine en 220 avant Jésus-Christ. En 690, les arabes ont utilisé la poudre noire au siège de La Mecque. Et c’est au XIIIe siècle qu’elle est arrivée en Europe.
La poudre noire occupe une place particulière dans l’histoire des techniques. Apparue précocement en Chine, la composition de la poudre noire est parachevée en Europe vers 1350 avec le raffinage du salpêtre qui entre dans sa composition.
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. La composition de la poudre résulte du mélange ternaire soufre, salpêtre et charbon de bois. La proportion de ces composants a été modifiée suivant l’époque et les usages. Le salpêtre variant de 40 % à 80 %, le soufre de 10 % à 30 % et le charbon de 12 % à 30 %, la provenance végétale de ce charbon varie selon les recettes.
Au Moyen Âge européen, la composition de la poudre noire est abordée par plusieurs auteurs. Pour Marcus Graecus la poudre noire se compose d’une partie de soufre, deux parties de charbon de bois pour six parties de salpêtre. Roger Bacon vers 1248-57, décrit la préparation de la poudre noire. Albert le Grand décrit également cette préparation dans un manuscrit du XIIIe s. qui lui est attribué.
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).
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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.
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.
Pour fabriquer la poudre noire, on prépare séparément deux mélanges binaires, le charbon de bois et le soufre d'une part, le charbon de bois et le salpêtre d'autre part, en broyant les deux composants pendant plusieurs heures. Les mélanges binaires sont ensuite triturés et humidifiés ensemble (8 p. 100 d'eau environ) et pressés en galettes. Celles-ci sont cassées en grains classés par grosseur, séchés et souvent polis et arrondis par frottement. Pour les travaux de mine, on utilise la poudre noire sous forme de cylindres comprimés de densité 1,55 et percés d'un trou pour le passage de la mèche.
Les trois composants sont des produits solides réduits en poudre et intimement mélangés, la réaction chimique est provoquée par une élévation locale de température, elle se traduit par une oxydation exothermique du charbon et du soufre, l’oxygène étant fourni par le salpêtre (nitrate de potassium). Il est à noter que cette réaction d’oxydation ne nécessite pas d’apport d’oxygène gazeux.
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Deux types d’effets sont à l’origine des particularités et usages de la poudre, tout d’abord l’effet de brisance résultant de l’action de l’onde de choc suivi ensuite de l’effet de poussée, conséquence de l’expansion du volume gazeux produit. Le résultat obtenu dépend de la résistance des matériaux de l’enveloppe contenant la charge vis-à-vis de ces deux effets, la pression s’exerçant de préférence vers la zone de moindre résistance.
Dans le cas d’un usage militaire, trois types d’effets différents ont été privilégiés : la propagation de matière inflammable, la propulsion de projectiles de divers calibres et la capacité par explosion de briser et de disperser des masses solides. L’effet recherché en mine avec la poudre noire se retrouve dans cette capacité de briser et de disperser mais de manière contrôlée des parties de roches massives.
Elle a donné naissance à une activité appelée : tir à la poudre noire ou tir à l’arme ancienne. Elle a de nombreux amateurs et fait l’objet de compétitions. Celles-ci utilisent des armes d’origine ou des répliques d’armes anciennes représentant les divers systèmes de mise à feu historiques (mèche, silex, percussion). Le nom des épreuves évoque soit celui de personnes liées à l’invention ou à la fabrication des armes, soit celui de batailles ou sites significatifs de l’histoire des armes.
Aujourd’hui, la poudre noire n’est plus utilisée que dans un but ludique ou sportif. Mais la poudre noire n’est pas un jouet et son utilisation est très règlementée. Pour les particuliers, elle est vendue exclusivement en armurerie.
En 1775, Antoine-Laurent de Lavoisier assure la direction de la « Régie royale des poudres et salpêtres ». 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. 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 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. Comme son nom l’indique, elle ne produit pas de fumée. Toutes les poudres sans fumée modernes sont dérivées des poudres inventées par Paul Vieille, modifiées par Alfred Nobel (à partir de la nitroglycérine).
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| Usage | Effets recherchés | Effets à éviter | Conditions contraignantes |
|---|---|---|---|
| Arme à feu, artillerie à poudre | Poussée des gaz | Brisance | Confinement et résistance de l’enveloppe |
| Pot à feu | Brisance et poussée | Stabilité du contenant | Confinement important |
| Démolition | Brisance et poussée contrôlée | Dispersion incontrôlée | Maîtrise de la zone de faiblesse |
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