BE492668A - - Google Patents

Description

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  Perfectionnements aux charges solides génératrices de gaz. 



   La présente invention se rapporte à des perfectionnements aux charges solides gazogènes c'est-à-dire génératrices de gaz, du type susceptible de propager dans la masse une décomposition exothermique, se poursuivant spontanément et dégageant des gaz par simple chauffage d'une partie locale de la charge de la tem- pérature ambiante à la température de début de décomposition ac- tive. Ces charges gazogènes ont de nombreuses applications, entre autres, comme source d'énergie pour des dispositifs mécaniques à pression de gaz, pour le tir de mines, la dispersion d'anti-para- sites, insecticides.et anti-rongeurs volatilisables, la propulsion de fusées et l'expulsion de liquides hors de récipients tels que les appareils extincteurs d'incendie. 



   On sait que le nitrate de guanidine subit une décomposition exothermique avec dégagement de gaz quand il est fortement chauffé, 

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 mais, à la pression atmosphérique, la réaction ne se poursuit pas si une partie seulement de la masse est chauffée de la tempé- rature ambiante à la température de début de décomposition, sans qu'un chauffage extérieur soit maintenu. La décomposition est accompagnée de la formation de gaz contenant de la vapeur d'eau, d'azote, de l'ammoniac et des oxydes de carbone mais il se forme également une certaine quantité de résidu organique nitreux jaune, difficilement fusible. 



   Quand les conditions sont telles qu'il règne une pression de gaz suffisamment élevée, c'est-à-dire de l'ordre de 70 atmos- phères, la réaction amorcée localement se poursuit d'elle-même dans toute la masse de nitrate de guanidine. 



   On a proposé d'utiliser des charges susceptibles de décom- position se poursuivant spontanément avec un rendement élevé de gaz permanents par chauffage local au moyen d'un élément non détonant, à une pression moins élevée que le nitrate de guanidine; les mélanges utilisés comprennent du nitrate de guanidine avec une certaine proportion d'un hydrophosphite métallique ou d'hypophos- phite d'ammonium, et les charges obtenues peuvent, si on le désire, subir par chauffage local une décomposition se poursuivant sponta- nément, même à la pression atmosphérique. 



   Ces charges n'ont cependant qu'un nombre d'applications assez limité,à cause de la nature ou de la quantité du résidu lais- sé par les hypophosphites, ou d'autres inconvénients inhérents à   leur emploi ; serait désirable d'obtenir des charges gazogènes   à base de nitrate de guanidine, et susceptibles de décomposition se poursuivant   d'elle-même,   sous une pression moins élevée que le nitrate de guanidine seul. 



   On sait aussi que la pression nécessaire pour rendre possi- ble la décomposition se poursuivant spontanément d'une charge à base de nitrate de guanidine peut être réduite progressivement en divisant le nitrate de guanidine en charges comprenant des quan-   tités   progressivement croissantes de nitrocellulose colloïdale 

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 comme liant, en mélangeant le nitrate de guanidine à une solu- tion de nitrocellulose dans un solvant volatil, en donnant à la pâte ainsi obtenue la forme requise et en évaporant le solvant volatil, mais l'emploi d'un solvant volatil augmente le prix de fabrication et entraîne une opération de séchage, et, d'autre part, les applications du procédé sont assez limitées. 



   Dans le brevet anglais n  627. 724, il est question de char- ges gazogènes comprenant de la nitroguanidine et/ou du nitrate de guanidine, et un sensibilisateur autre qu'un hypophosphite métallique ou que l'hypophosphite d'ammonium, qui peut être un métal en poudre, ou un composé métallique ou non, pour la décom- position de nitroguanidine et/ou de nitrate de guanidine. 



   Suivant la demande de brevet anglais n  27240/47 on peut obtenir des charges gazogènes convenant à de nombreux usages, exemptes des inconvénients résultant de l'emploi des hypophosphites ou de la nitrocellulose gélatinisée et susceptibles de   décomposi-   tion non détonante, se poursuivant spontanément, par simple chauffa- ge local, accompagnée d'un rendement élevé de gaz chaud sous des pressions beaucoup moins élevées que pour le nitrate de guanidine, en utilisant un polynitrophénol ou un polynitroso-phénol en mélan- ge avec le nitrate de guanidine. Ladite demande de brevet anglais cite entre autres des charges gazogènes comprenant du nitrate de guanidine en mélange avec un polynitrophénol ou un polynitroso- phénol.

   Ces charges peuvent comprendre, si on le désire, un acide carboxylique aliphatique choisi dans le groupe des acides tartri- que, maléique, citrique et fumarique, avec ou sans une faible pro- portion de pentoxyde de vanadium, qui, si on le désire, peut-être utilisé sous la forme d'un composé du vanadium équivalent. Ces charges peuvent également comprendre un faible pourcentage d'une matière résistant à la chaleur,à grand rapport de surface, à rai- son de   0,25%   au moins du poids de la charge. Ces charges peuvent comprendre également des matières volatilisables sous l'effet de la chaleur, comme, par exemple, des produits pour éloigner les A 

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 insectes, des insecticides, fongicides, bactéricides et autres anti-parasites. 



   Le but de l'invention est de fournir des charges gazogènes à base de matières solides, du type susceptible de propager dans la masse une décomposition exothermique, non détonante et se poursuivant spontanément avec dégagement de gaz, de nitrate de guanidine en mélange avec au moins un composé polyhydroxy- organique solide, dont le rapport de groupes hydroxyles aux atomes de carbone dans la molécule est d'au moins   1/2,   et qui est inca- pable de poursuivre sa combustion en l'absence d'oxygène. 



   Suivant l'invention, des charges gazogènes comprennent du nitrate de guanidine en mélange intime avec au moins un composé polyhydroxy-organique solide, dont le rapport des groupes hydro- xyles aux atomes decarbone dans la molécule est d'au moins 1/2, et qui est incapable de poursuivre sa combustion en l'absence d'oxygène. 



   En l'absence de diluants ou d'ingrédients absorbant la cha- leur, une proportion de ces composés organiques, représentant de 5 à 25% du poids du nitrate du guanidine suffit à rendre la composition susceptible de décomposition se poursuivant spontané- ment par chauffage local, à la pression atmosphérique ou sous une pression légèrement supérieure. 



   L'invention a comme avantage que les compositions peuvent être obtenues par simple mélange des ingrédients, et que des char- ges de structure compacte et de forme déterminée pour qu'elles ne réagissent que sur la surface extérieure libre peuvent être ob- tenues en comprimant le mélange dans un moule de forme voulue. 



  De plus si on désire protéger une partie de la surface de la charge compacte de l'action des gaz chauds libérés au moyen d'un revêtement adhérent en matière thermo-isolante, cette opération peut éventuellement être réalisée au cours de l'opération de pressage, au lieu d'appliquer la matière protectrice à la charge après que cette dernière a reçu sa forme. 

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   Quand des charges composées de nitrate de guanidine et d'un composé organique solide du type susdit se consument à la pression atmosphérique, ou à une pression supérieure à la pression atmos- phérique, mais inférieure à 10 atmosphères par exemple, leur trans- formation en produits gazeux n'est pas complète, et il reste une certaine quantité (15 à 20% en général) du résidu organique nitreux jaune, difficilement fusible, déjà mentionné. 



   On   a,trouvé   que l'introduction d'une certaine proportion de pentoxyde de vanadium, insuffisante en l'absence du composé polyhy- droxy-organique solide pour permettre la décomposition thermique se poursuivant spontanément à la pression atmosphérique de ces charges gazogènes, atteignant par exemple 0,2 à   1%   du poids de nitrate de guanidine, a pour effet, dans la plupart des cas, de complèter la décomposition du nitrate de guanidine, évitant ainsi la formation du résidu organique jaune difficilement fusible, et augmentant de manière correspondante le rendement de gaz chauds aux pressions auxquelles ce résidu aurait pu se former;

   et on inclut de préférence dans la charge cette proportion de pentoxyde de vanadium, ou une proportion équivalente d'un composé du vanadium chimiquement équivalent, par exemple le vanadate d'ammo- NIUM. 



   On a trouvé également qu'un composé du molybdène, par exemple l'acide molybdique, peut être utilisé au lieu d'un composé du vanadium. 



   On a trouvé d'autre part que les composés organiques vapo- risés condensables qui se forment normalement à une pression voisine de la pression atmosphérique peuvent être détruits'par suite d'une réaction exothermique augmentant encore le rendement en gaz chauds si on fait passer le mélange de gaz et de vapeurs avant refroi- dissement au-dessus de ou à travers des surfaces solides convena- bles résistant à la chaleur et possédant une action catalytique, en amiante par exemple, on constituées par un fin treillis ou une toile métallique en fer. acier ou platine, ou si on introduit 

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 dans la composition de la charge un faible pourcentage - au moins égal cependant à 0,25% du poids de la charge - de fibres d'amiante ou d'une autre matière résistant à la chaleur et ayant un grand rapport de surface.

   Cette matière à grand rapport de surface stabilise également le caractère spontané du développement de la réaction, et maintient ensemble les cendres de la charge. Il peut être utile d'ajouter une faible proportion de nitrate de potassium à la charge, par exemple 0,25 à   1%   celui-ci favorisant la réac- tion entre les gaz et vapeurs sur la surface catalytique solide. 



   Les charges conformes à l'invention peuvent être utilisées, par exemple, comme source d'énergie pour des dispositifs mécani- ques à pression de gaz, des moteurs par exemple, pour des outils pneumatiques, des appareils extincteurs d'incendie, pour la propul- sion de fusées et d'autres dispositifs à réaction à échappement de gaz, la dispersion d'insecticides et de substance analogues, la formation de fumées colorées, ou pour le tir de-mines de sécu- rité au moyen de dispositfs dans lesquels la charge est soumise à la décomposition dans un récipient résistant à la pression, laissant échapper le gaz une fois qu'une pression déterminée y est établie.

   Suivant l'application à laquelle la charge est destinée, cette dernière peut être en poudre, en grains ou en forme compacte quelconque et peut comprendre ou ne pas comprendre des ingrédients pour réduire ou augmenter la température des gaz qu'elle produit. Les matières volatilisables sous l'effet de la chaleur citées plus bas sont des exemples d'ingrédients qui ré- duisent la température des gaz; comme exemple d'agents élevant la température des gaz, on peut citer le perchlorate et le nitrate d'ammonium. 



   Les charges conformes à l'invention peuvent comprendre des matières volatilisables sous l'effet de la chaleur, par exemple. , des matières servant à éloigner les insectes; des insecticides, des fongicides des bactéricides et autres anti-parasites; des compositions fumigènes ou des matières colorées. Dans ces cas, 

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 la charge doit généralement se décomposer à la pression   atmosphé-   rique, et si la matière à volatiliser est un composé organique et que la charge comprend des fibres   d'amiante   ou d'une autre ma- tière à grand rapport de surface, sa composition doit être telle que les gaz et les vapeurs ne subissent aucune réaction à la sur- face, susceptible de détruire le composé volatilisé dans le courant gazeux.

   La volatilisation du composé organique a une action refroi- dissante, de telle sorte que, si on en utilise suffisamment, la température restera trop basse pour permettre cette réaction de surface. 



   L'invention est illustrée par les exemples qui suivent dans lesquels les parties sont exprimées en poids. 



    EXEMPLE   1. 



   On mélange les ingrédients suivants 
Nitrate de guanidine 80 parties 
Acide tartrique 20 parties dans un mélangeur à boulets en acier, jusqu'à obtention d'une poudre homogène. On charge alors 5 libres   (2,2kg)   en trois fois dans un tube' d'acier de 4,7 pouces de diamètre (11,8cm) fermé à une extré- mité et doublé d'une feuille d'amiante comprimé, chaque charge partielle étant pressée sous une charge de 5,500 livres/pouce carré   (386kg/cm).   Une petite quantité de composition incendiaire est placée au sommet de la charge, puis le tube est fermé au moyen d'un couvercle à visser muni en son centre d'un ajutage de 0,128 pouce de diamètre (3,18mm environ).

   En allumant la compo- sition incendiaire par un dispositif électrique, on provoque une décomposition se poursuivant spontanément, qui continue pendant 95 secondes en maintenant dans le récipient une pression de gaz moyenne de 300 livres/pouce carré   (21kg/cm).   De cette manière, la charge assure une alimentation en gaz chaud à une pression con- venable pour des dispositifs mécaniques par exemple. Une faible quantité (moins de 30gr.) de scorie brun foncé, à base de carbone, reste dans le tube après l'essai. 

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  EXEMPLE 2. 



   Le glucose et le sucrose peuvent tous deux rendre le nitrate de guanidine susceptible de décomposition se porsuivant d'elle- même. On prépare un mélange intime de ces ingrédients en poudre, à raison de 90 parties de nitrate de guanidine, et de 10 parties de glu-cose ou de sucrose. On presse le mélange en comprimés de 2 cm de diamètre et de 1,5 cm de long environ. On allume une sur- face d'un comprimé au moyen d'une flamme. Le comprimé se décompose régulièrement, la décomposition se poursuivant spontanément avec dégagement d'un volume de gaz important, sans flamme ou incandes- cence apparente. Il reste un peu de résidu infusible jaune. 



   REVENDICATIONS. 



   1.- Charges gazogènes comprenant du nitrate de guanidine en mélange intime avec au moins un composé polyhydroxy-organique solide, dont le rapport des groupes hydroxyles aux atomes de car- bone dans la molécule est d'au moins   1/2,   et qui est incapable de poursuivre sa combustion en l'absence d'oxygène.

Claims (1)

1. 2. - Charges gazogènes suivant la revendication 1, caractéri- sées en ce que la proportion de composés organiques représente de 5 à 25% du poids du nitrate de guanidine en l'absence de diluants ou d'ingrédients absorbant la chaleur.

   3. - Charges gazogènes suivant la revendication 1 ou 2, caractérisées en ce que les compositions sont de structure com- pacte et de forme déterminée.

   4. - Charges gazogènes suivantla revendication 3, caractérisées en ce qu'une partie de la surface de la charge compacte est pro- tégée au moyen d'un revêtement adhérent en matière thermo-isolante.

   5. - Charges gazogènes suivant l'une ou l'autre des reven- dications précédentes, caractérisées en ce que les compositions comprennent une certaine proportion de pentoxyde de vanadium, insuf- fisante en l'absence de composés polyhydroxy-organiques solides <Desc/Clms Page number 9> pour maintenir la décomposition thermique se poursuivant sponta- nément à la pression atmosphérique des charges gazogènes.

   6. - Charges gazogènes suivant la revendication 5, caractéri- sées en ce que ladite proportion représente de 0,2 à 1% du poids du nitrate de guanidine.

   7. - Charges gazogènes suivant les revendications 5 ou 6, caractérisées en ce que le pentoxyde de vanadium est présent sous forme d'un composé du vanadium chimiquement équivalent.

   8. - Charges gazogènes suivant l'une ou l'autre des reven- dications 1 à 4, caractérisées en ce que les compositions com- prennent un composé du molybdène en quantité insuffisante, en l'absence de composés polyhydroxy-organiques solides, pour main- tenir la décompsition thermique se poursuivant spontanément à la pression atmosphérique des charges gazogènes.

   9. - Charges gazogènes suivant l'une ou l'autre des reven- dications précédentes, combinées de telle manière avec une matière catalytique solide résistant à la chaleur, que lors de la décom- position de la charge, le mélange de gaz et de vapeur dégagé passe sur ou à travers cette matière solide.

   10. - Charges gazogènes suivant la revendication 9, caracté- risées en ce que la matière solide catalytique résistant à la cha- leur est de l'amiante en fibres.

   11.- Charges gazogènes suivant la revendication 9, carac- térisées en ce que la matière solide catalytique résistant à la chaleur est une toile métallique fine en fer, acier ou platine.

   12.- Charges gazogènes suivant la revendication 10, carac- térisées en ce que les fibres d'amiante sont comprises dans la composition.

   13.- Charges gazogènes suivant la revendication 12, carac- térisées en ce que la quantité de fibres d'amiante utilisée re- présente 0,25%. du poids de la charge.

   14.- Charges gazogènes suivant lyune ou lautre. des reven- dications précédentes, comprenant un faible pourcentage de nitrate de potassium. <Desc/Clms Page number 10>

   15. Charges gazogènes suivant la revendication 14, caracté- risées en ce que la quantité de nitrate de potassium utilisée repré- sente de 0,25 à 1% du poids de la charge.

   16. - Charges gazogènes suivant l'une ou l'autre des reven- dications précédentes, caractérisées en ce qu'elles comprennent des matières actives vaporisables sous l'action de la chaleur.

   17. - Charges gazogènes en substance comme décrit ci-dessus, avec référence aux exemples cités.