BE413475A

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Publication number: BE413475A
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Description

Perfectionnement aux explosifs et à leur emploi.

D'une façon générale, les explosifs détonants, pour être utilisés avec sécurité, doivent être, dans une certaine mesure et jusqu'à un certain point, insensibles à réchauffement et au choc.

Pour provoquer leur détonation, on a recours à une petite charge de matière fulminante, apte à détoner dès qu'elle est mise en feu sous l'action d'un choc, d'un frotte- ment, d'une étincelle ou d'une flamme.

La matière fulminante ordinairement utilisée dans ce but est le fulminate de mercure, soit pur, soit mélangé à d'autres produits. On emploie aussi le nitrure de plomb.

On remplace souvent, dans le fond du détonateur, une partie du fulminate ou du nitrure de plomb par une quantité, équi- valente dans ses effets, d'acide picrique ou de tétryl, la

mise de feu ayant toujours lieu par le fulminate ou le ni- trure de plomb. Enfin d'autres produits fulminants sont employés pour certains amorçages, le plus souvent à base de chlorate ou de fulmi-coton.

Or, rien ne prouve que le fulminate de mercure ou les produits fulminants utilisés constituent les meilleurs détonateurs, soit qu'ils agissent directement sur l'explosif, soit qu'ils agissent sur lui par l'intermédiaire de l'acide picrique, du tétryl ou des autres explosifs puissants déjà utilisés à cet effet.

L'invention est basée sur une conception nouvelle du mode de propagation de la détonation:
La détonation serait propagée, non pas par chocs moléculaires (Berthelot) ou par brusque compression (théorie de l'onde explosive), mais par l'effet des radiations émises par les atomes.

La vitesse de propagation serait sous la dépendance directe de la température provoquée par la réaction chimique de l'explosif, la grandeur du volume des gaz ou des vapeurs produits par cette réaction étant, à cet égard, secondaire ou même de nulle importance.

Cette vitesse de propagation serait, en outre et dans une certaine limite, fonction de l'épaisseur de la pre- mière couche de l'explosif amorcée par le détonateur, cette épaisseur étant d'autant plus grande que la température de la réaction chimique du détonateur est grande.

La détonation se propagerait dès lors sous l'action des radiations émises par les atomes, par couches successives dont 1-'épaisseur dépend, toutes choses égales par ailleurs, de l'épaisseur et de la température de la première couche activée, c'est-à-dire de la température de la détonation

d'amorçage. La vitesse de détonation de l'explosif et par conséquent sa brisance dépendraient donc, pour un explosif donné et toutes choses égales, de la température de la réaction chimique du détonateur, dans le cas où cette tempé- rature est supérieure à celle de la réaction chimique de l'explosif.

Sur la base de ces conceptions, l'invention consiste dans l'emploi, pour l'excitation des explosifs, d'une charge de matière activante appropriée placée entre la charge fulmi- nante et l'explosif.

La matière activante est caractérisée par le fait qu'elle détone en une réaction à très haute température, soit par simple inflammation ou par choc, soit sous l'action d'une charge fulminante. Le produit de sa réaction chimique peut ne contenir aucun gaz permanent ou n'en contenir que peu.

La matière activante doit être de préférence moins sensible que la matière fulminante.

Elle peut être inapte à détoner par sa simple in- flammation pourvu qu'elle détone sous l'action de la charge fulminante.

La charge fulminante et la charge activante peuvent être logées dans un seul détonateur, en contact l'une avec l'autre ou séparées l'une de l'autre, par exemple par une cloison ou une rondelle de papier ou de métal mince, le dis- positif de mise de feu agissant toujours sur la charge ful- minante.

La quantité de matière activante dans le détonateur peut être de quelques décigrammes à quelques grammes et même plus. On peut réduire la charge du produit fulminant jusqu'à la quantité strictement indispensable pour faire détoner la charge activante. A titre de simple exemple, un détonateur peut

contenir 0,30 gramme à 0,50 gramme de matière fulminante et 0,50 gramme, 1 gramme ou 1,50 gramme de matière activante.

Dans le cas de grosses masses d'explosif on peut placer la charge activante, de quelques dizaines de grammes et même plus, en dehors du détonateur, dans une cartouche de forme quelconque qui sera directement excitée par le détona- teur et qui servira d'intermédiaire entre la charge fulmi- nante et l'explosif.

Pour réaliser les conditions précédement définies, la matière activante, objet de l'invention, consiste dans un produit aluminothermique, l'aluminium pouvant être cependant remplacé, en totalité ou en partie, par le magnésium ou le calcium. Cette matière activante peut être constituée par le simple mélange du combustible et du comburante pourvu que la combustion produise une température extrêmement élevée et sans que la production d'un volume quelconque de gaz ou de vapeurs soit recherchée.

Le combustible est choisi parmi ceux dont l'oxyda- tion dégage la plus grande chaleur: aluminium, magnésium et calcium.

Le magnésium et le calcium présentent, à l'état pul- vérisé,une sensibilité extrême. Cependant leur emploi doit être considéré comme possible.

Au contraire l'aluminium peut être pulvérisé sans danger et employé à un état de division extrême.

Le comburant est nécessairement l'oxygène qui peut se trouver soit dans certains oxydes métalliques,' soit dans un nitrate métallique ou un chlorate métallique.

Le choix de l'oxyde est déterminé par sa moindre chaleur de formation.

Les oxydes de platine, d'or ou d'argent remplissent cette condition. Ils peuvent donc convenir, mais leur prix sont élevés et leur sensibilité extrême.

On peut utiliser l'oxyde mercurique Hg 0, le bioxyde de plomb Pb 02 et, en outre l'oxyde cuivrique Cu 0, le sesquioxyde de nickel Ni-2 O3 et enfin le bioxyde de baryum Ba 02 et le peroxyde de sodium Na2 02.

Les deux oxydes Hg 0 et Pb 02 sont particulièrement désignés pour réaliser l'objet de l'invention en raison de leur faible chaleur de formation.

L'oxyde cuivrique et le sesquioxyde de nickel sont, à cet égard, inférieurs aux deux autres.

Quant au bioxyde de baryum et au peroxyde de sodium, ils présentent une particularité : premier atome 0 s'est uni au métal avec un intense dégagement de chaleur alors que leur deuxième atome 0, en s'unissant à l'oxyde;n'a produit qu'une très faible chaleur. De telle sorte que ces deux peroxydes ne sont un comburant sensible qu'en ce qui concerne leur deuxième atome 0.

Pour ces raisons, les deux oxydes Hg 0 et Pb O2 sont ceux qui présentent les meilleures conditions de réalisation de l'invention. Les oxydes Cu 0, Ni 03, Ba O2 et Na 02 sont désignés en deuxième ligne. Il faut en outre mentionner le peroxyde de cuivre Cu 02 bien qu'il perde une partie de son oxygène à 100 . Les autres oxydes et peroxydes métalliques peuvent être utilisés, avec une efficacité le plus souvent moindre.

Les nitrates qui peuvent être employés comme comburants sont les nitrates métalliques et en particulier ceux qui correspondent aux oxydes désignés précédemment.

Les plus appropriés sont les nitrates anhydres.

Le nitrate d'argent est d'un prix élevé. Le nitrate de baryum et le nitrate de plomb conviennent tout particu- lièrement.

Parmi les nitrates de mercure qui peuvent être employés, il faut désigner particulièrement un turbith nitreux (N O3)ê Hg, 2Hg 0, H2 0 qui, à la température de 1200., perd sa molécule d'eau. On peut donc l'employer avec ou sans cette molécule. Dans ce dernier état, il doit être enfermé stricte- ment à 1 abri de l'air humide.

On peut désigner en outre l'orthonitrate mercuroso mercurique 2(N O4)ê Hg2 Hg2, qui est anhydre.

Les nitrates de sodium et de potassium peuvent convenir.

Les chlorates et perchlorates métalliques et, en particulier, ceux de sodium et de potassium peuvent être employés comme les chlorates des métaux précédemment in- diqués quand ils existent.

Les produits activants, objets de l'invention, sont constitués suivant les formules ci-dessous, établies pour donner exactement le terme Alê 0 après combustion, c'est-à-dire sans résidu d'aluminium ou d'oxygène: (1) SHg 0 + 2Al (2) 3Pb 0 + 4A1 (3) 3(N 04)2 HG2 HG2 + 16Al (4) (N O3)2 Pb + 4Al (Ba peut remplacer Pb) (5) 3Cl 04 K + 8Al (6) 3Cu 0 + 2Al (7) Ni2 0 + 2Al (8) 3Ba O2 + 4Al (9) 3Na2 02 + 4Al

Ces formules sont données à titre d'exemple.

Les formules correspondant aux autres oxydes, nitrates ou chlorates métalliques, sont établies suivant le même principe thermochimique connu.

Tous ces produits activants peuvent être mélangés les uns avec les autres en proportion quelconque.

Leur réaction chimique ne donne aucun gaz per- manent ou donne une faible quantité de gaz. Mais, employés, selon l'invention, comme intermédiaires entre la charge fulminante et l'explosif, ils provoquent et assurent la détonation de l'explosif et en accroissent les effets.

Leur préparation consiste dans le simple mélange du combustible et du comburant, après que le comburant a été, au préalable, réduit au plus grand état de division possible par les procédés ordinaires, et bien séché.

La poudre d'aluminium est fabriquée par les pro- cédés connus. Elle est sélectionnée soit par tamisage soit par ventilation ou aspiration. Les qualités sélectionnées par ventilation ou aspiration sont les plus recommandées puisque leur état de division est très grand. La poudre d'aluminium est offerte par les producteurs, soit mélangée à une faible proportion de stéarine, soit dégraissée.

Quand on laisse une petite proportion, par exemple 2%, de corps gras dans la poudre d'aluminium, on en tient compte en calculant, suivant les règles connues de la thermo- chimie, la quantité d'oxyde, de nitrate ou de chlorate qu'il faut introduire dans le mélange pour apporter exactement la quantité d'oxygène nécessaire à la combustion complète du corps gras.

Certains fabricants font subir à la poudre d'alu- minium l'opération du polissage (par exemple procédé Hametag)

pour augmenter l'éclat de ses particules. Il y a avantage à supprimer cette opération pour la poudre destinée aux ex- plosifs. L'absorption des radiations est facilitée par la matité des particules.

Les oxydes, nitrates ou chlorates métalliques doivent être aussi purs que possible et bien séchés.

L'oxyde mercurique est de préférence l'oxyde jaune obtenu par voie humide, parce que son état de division est très élevé.

Les autres oxydes, nitrates ou chlorates doivent être très finement pulvérisés. Le tamis 100 convient le plus souvent, mais on peut employer les tamis en soie donnant une poudre plus fine de façon à obtenir un état de division qui se rapproche de celui de la poudre d'aluminium. Il est même recommandé de sélectionner ces poudres par le procédé connu de ventilation ou d'aspiration.

Le mélange de l'aluminium et de la poudre oxydante se fait à sec par petites quantités. Les précautions d'usage sont prises pour faire les mélanges contenant un chlorate.

Le produit mélangé peut être plus ou moins tassé ou même comprimé. Plus ses constituants sont finement divisés et plus on peut comprimer le produit sans risque de le rendre inapte à la détonation.

Les avantages de l'emploi de la charge activante, objet de l'invention, comme intermédiaire entre la charge fulminante et l'explosif, sont les suivants: a) Sécurité de fabrication, d'emploi et de con- servation, b) Simplicité de fabrication, c) Absence, dans la fabrication, de conditions insalubres, A

d) Economie,' e) Suppression des ratés, f) Et surtout production, au maximum,de l'effet détonant commandé par la température, de façon à accroître la vitesse de propagation et, par conséquent, la brisance de l'explosif.

L'invention serait réalisée par l'emploi de tout autre produit détonant suffisamment stable placé entre la charge fulminante et l'explosif, à condition que ce produit présente une température d'explosion du même ordre de gran- deur que celle des produits activants précédemment définis ou tout au moins d'un ordre de grandeur nettement supérieur à la température des explosifs qu'il s'agit d'activer.

En particulier, les produits activants de l'inven- tion peuvent être mélangés avec d'autres produits détonants.

Ou bien encore, l'aluminium peut être associé directement à d'autres produits oxydants.

Certains des produits activants objets de l'inven- tion et particulièrement ceux qui contiennent un nitrate ou un chlorate, tout en produisant peu de gaz, peuvent être, dans des cas spéciaux, utilisés comme explosifs brisants pour produire des effets de contact et non pas des effets à dis- tance ou encore pour produire des effets calorifiques de contact ou même des effets incendiaires. Ils doivent être alors, comme tous autres explosifs, excités eux-mêmes par une charge activante, suivant l'invention. A un certain degré de compression, en effet, quelques uns de ces produits peuvent être inaptes à détoner par l'excitation directe de la charge fulminante alors qu'ils détonent sous l'action des mêmes produits activants moins comprimés et, au besoin, non tassés, excités eux-mêmes par la charge fulminante.

Le mélange Ammonal (nitrate d'ammonium, aluminium, charbon) de Roth, qui a déjà été employé comme explosif, ne rentre pas dans le cadre de l'invention. Les proportions des produits constituant l'Ammonal ou ses imitations ne répondent pas à la condition de température maxima. Et d'ailleurs le nitrate d'ammonium n'est pas, à proprement parler, un nitrate métallique.

L'activation par un produit qui détone en une réaction à très haute température peut être renforcée dans le cas où la réaction chimique de l'explosif ne donne pas la combustion complète de ses éléments.

Dans ce cas, en effet, les premières couches activées peuvent être portées à une température plus élevée si la charge activante contient en elle-même un excès d'oxygène.

Cet excès d'oxygène, projeté sur la première couche activée de l'explosif, oblige celle-ci à détoner dans une combustion complète.

Il est donc possible de réaliser, à côté des produits activants déjà décrits, des produits activants et oxydants qui ne diffèrent des premiers que par la présence, dans leur composition, d'un excès de comburant. Cet excès peut être, à titre d'exemple, de 2 %, 5 %, ou même plus, de l'oxygène nécessaire à la combustion totale de la charge activante.

Par exemple, le mélange (N O3)2 Ba + 4Al, devient, pour un excès de 5 %:
21(N O3)2 Ba + 20 Al
Il y a, entre les mélanges à oxydes et les mé- langes à nitrates ou chlorates, une différence capitale.

Les premiers ne donnent aucun gaz permanent. Ils sont moins efficaces que les seconds parce qu'ils produisent une moindre

proportion de Al2 O3,
Par contre, ils sont particulièrement désignés comme activants de certains explosifs de sécurité.

Claims

RESUME 1.- Perfectionnement au mode de déclenchement de la détonation d'un explosif, caractérisé par l'emploi, entre la charge fulminante et cet explosif, d'une charge d'un produit activant caractérisé lui-même par la très haute température de sa détonation , le volume des gaz per- manents produits pouvant être nul ou très faible.

2.- Produits activants pour l'emploi suivant 1 , constitués par des mélanges composés, d'une part, d'aluminium en poudre et, d'autre part, d'un ou plusieurs oxydes, nitrates ou chlorates métalliques, les proportions du combustible et du comburant correspondant à leur combustion totale.

3.- Détonateurs activants, renfermant une charge fulminante mise en feu par les procédés ordinaires et une charge activante.

4. - Produits activants et en même temps oxydants, se différenciant des produits suivant 2 par un excès d'oxy- gène de façon à assurer la combustion complète de la pre- mière couche activée de l'explosif quand la réaction chi- mique de l'explosif correspond à une combustion incomplète.

5. - Utilisation des produits activants comme ex- plosifs, si l'on recherche particulièrement, dans une action de contact, des effets de brisance ou des effets calorifi- ques ou incendiaires.

Nous référant à la demande de brevet introduite le 24 Janvier 1936 par notre commettant, Monsieur Paul COLLIARD, pour "Perfectionnement aux explosifs et à leur emploi" nous avons l'honneur de vous signaler que la correction suivante devrait être apportée au mémoire descriptif déposé à l'appui de cette demande: Page 10, ligne 5 à partir du bas l'expression: 21 (N O3)2 Ba + 20 Al doit être remplacée par: 21 (N O3)2 Ba + 20 (4 Al) Il nous serait agréable de recevoir un accusé de réception de notre lettre et d'être informés que, conformément à l'usage établi, elle sera annexée au dossier du brevet à tou- tes fins utiles.

Nous autorisons l'Administration à joindre une copie de la présente lettre rectificative à toute copie du bre- vet qu'elle délivrera et nous joignons un timbre fiscal de quinze francs en règlement de la taxe de régularisation.

Avec nos remerciements anticipés, nous vous prions d'agréer, Monsieur le Ministre, les assurances de notre très haute considération.