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La présente invention se rapporte à des charges combustibles et plus spécialement à de telles charges convenant pour des compositions d'al- lumage ou de retardement dans des capsules électriques pour le tir de mines.
Ces capsules sont généralement utilisées pour l'amorçage de char- ges explosives détonantes, et les capsules à allumage électrique sont parti- culièrement utiles pour régler le moment exact de la détonation. Les capsu- les électriques de tir de mines peuvent être à allumage soit instantané au moment de l'application du courant électrique, soit avec un retard détermi- né d'avance. Dans de nombreux cas, on place dans les différentes capsules des compositions de retard et on relie les capsules situées dans un certain nombre de trous de mines de façon qu'elles s'allument non pas instantanément mais successivement à des intervalles déterminés d'avance. Ce décalage des coups permet d'obtenir des résultats.plus efficaces et réduit les vibrations.
On utilise depuis de nombreuses années des capsules électriques à retardement pour le tir des mines, dans lesquelles les charges sont for- mées de compositions en quantités telles que les intervalles de temps entre les coups successifs ne sont généralement pas inférieurs à une demi-secon- de. Ces périodes de retard sont satisfaisantes lorsque la seule condition est le tir des différents trous de mines dans l'ordre désiré. Cependant, lorsqu'il importe de régler la synchronisation avec une exactitude suffisan- te pour obtenir un ordre de tir désiré, avec des intervalles de retard dé- terminés d'avance, de 1/10 de seconde ou moins, les dispositifs connus ne donnent plus entière satisfaction.
Un but de la présente invention est de créer une nouvelle char- ge combustible possédant des propriétés particulières.Un autre but est de cré- er une composition à grande inflammabilité, permettant de l'utiliser comme charge d'allumage dans des capsules électriques de tir de mines, Un autre but est de procurer une composition déflagrante pouvant brûler sans dégage- ment substantiel de gaz, Un autre but est de fournir une telle composition pouvant être utilisée dans des charges de retardement de capsules électri- ques à retardement où l'on désire obtenir une vitesse de combustion très ra- pide mais déterminée. D'autres buts ressortiront de la suite de la descrip- tion.
On atteint ces buts en préparant une composition combustible comprenant du bore amorphe comme combustible et du minium (Pb3O4) comme agent oxydant.
Une composition désirable comprend un mélange de bore amorphe et de minium dans les proportions respectives de 0.5-3.C % et 99.5-97.0 %. Si on le dé- sire, le minium ou le mélange de minium avec le bore peut être traité par une petite quantité d'un agent de granulation. Cette opération peut être effectuée par exemple en ajoutant au minium sec ou au mélange intime de minium et de bore un agent de granulation ou liant comprenant une solution d'une matière adhésive dans un solvant approprié, en mélangeant soigneusement les matières et en faisant sécher le minium ou son mélange avec le bore à une température suffisamment élevée pour chasser le solvant.
La quan- tité d'agent de granulation ainsi déposée ne représente de préférence pas plus de 1.5 % environ en poids de la composition totale de bore et de minium. On connaît différents agents de granulation et notamment des solutions de gommes et de shellac. D'autres agents de granulation sont des solutions de polyéthylène-glycols supérieurs, des solutions aqueuses de méthyl-cellulose, l'alcool polyvinylique, etc. On a trouvé que des agents de granula- tion convenant parfaitement sont des solutions dans le benzène de mercaptans liquides polyfonctionels, notamment le "Thiokol" LP-2 et des solutions aqueuses de cires solubles dans l'eau comme les composés "Anti-Static" fourfournis par la Merix Chemical Company, Chicago, Illinois, et les "Carbowax".
L'invention sera mieux comprise en se reportant au dessin annexé et aux exemples qui suivent, donnés uniquement à titre d'illustration, sans qu'ils puissent limiter l'invention.
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Les figures 1, 2 et 3 montrent la disposition d'une composition suivant l'invention utilisée comme composition de retard dans des capsules électriques à retardement pour le tir de mines, de types différents. Les figures 4 et 5 montrent des capsules de tir de mines contenant une composi- tion suivant l'invention, comprimée pour servir de charge de retard, et, comme charge d'allumage, une charge non comprimée d'une composition suivant l'invention. Sur la figure 1 par exemple, 1 désigne une enveloppe pratique- ment cylindrique en alliage de cuivre contenant au fond une charge compri- mée 2 de tétryle. La charge d'amorçage 3, à'azide de plomb ou autre compo- sé détonant primaire est noyée dans une cavité ménagée dans la charge du fond, mais peut également être placée comme charge comprimée au-dessus de la première.
La composition de retard 8 est une charge comprimée placée au- dessus de la charge d'amorçage. L'extrémité supérieure de l'enveloppe est fermée par un bouchon de caoutchouc 4 traversé par les fils conducteurs 5 qui s'étendent sous la surface inférieure du bouchon et sont reliés par un pont en fil métallique résistant 6, de petit diamètre, autour duquel se trou- ve une perle adhérente en matière combustible 7 pouvant s'allumer par pas- sage du courant électrique dans le fil. Lorsque l'allumage se produit, la flamme obtenue fait brûler la composition de retard 8.
La figure 2 montre une capsule à retardement analogue, présen- tant comme différence que la charge de retard est placée à l'intérieur de la cuvette métallique retournée 9, cette cuvette étant perforée à son som- met en 10.
La figure 3 montre un autre modèle de capsule électrique à re- tardement pour le tir de mines utilisant la même charge de retard. La dif- férence réside dans l'emplacement de la charge de retard 8 à l'intérieur de l'alésage central de la pièce métallique Il.
Sur la figure 4, l'enveloppe 1 contient une charge comprimée en tétryle 2 et une charge d'amorçage 3, la charge d'amorçage étant ici recouverte d'une cuvette métallique renversée 9, perforée à son sommet en 10. L'enveloppe 1 est fermée par un bouchon de caoutchouc 4 traversé par les fils conducteurs 5 reliés par le fil métallique 6. Sur cette figure, la composition de retard est une charge comprimée placée au-dessus de la charge d'amorçage et de la cuvette qui la recouvre. Une charge d'un mélan- ge non comprimé 14 est placée à l'intérieur d'une cuvette 12 ayant une perforation 13 à sa partie inférieure, au-dessus de la composition de re- tard et autour du fil 6 formant pont. Lorsque le courant passe par le fil 6, le mélange d'allumage se met à brûler. La flamme produite allume la com- position de retard 8.
La figure 5 montre un autre modèle de capsule électrique à re- tardement pour le tir de mines utilisant la même charge de retard et la mê- me charge d'allumage que sur la figure 4, mais la charge de retara est pla- cée dans l'alésage central de la pièce métallique 11 immédiatement au-des- sus de la charge d'amorçage, sans interposition d'une cuvette métallique.
EXEMPLE 1.
On prépare une composition à combustion rapide, facilement in- flammable et brûlant à une vitesse réglable, comprenant en substance un mé- lange intime de bore amorphe et de minium dans la proportion de 1 à 99 en poids. Le minium est d'abord granulé en y ajoutant une solution aqueuse à 12 % d'un polyéthylène-glycol supérieur, en mélangeant soigneusement et en séchant pour chasser le solvant. On utilise cette solution à raison de 8 cm pour 100 g de minium et le produit séché contient environ 0.72 % du po- lyglycol. On forme alors un mélange avec le minium granulé et le bore amor- phe.
Ce mélange est utilisé dans une capsule électrique à retardement du type représenté sur la figure 1. On obtient les vitesses de combustion
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moyennes ci-dessous avec différents poids de mélange de retard, dans un essai portant sur 10 capsules pour chaque charge de poids différent.
EMI3.1
<tb>
<tb> Poids <SEP> de <SEP> la <SEP> Durée <SEP> de <SEP> combustion <SEP> Ecart <SEP> total <SEP> sur
<tb> charge <SEP> de <SEP> moyenne, <SEP> en <SEP> 10 <SEP> essais, <SEP> en
<tb> retard <SEP> en <SEP> millisecondes, <SEP> millisecondes.
<tb> grammes.
<tb>
0,32 <SEP> 23 <SEP> 3.0
<tb> 0,64 <SEP> 40 <SEP> 7. <SEP> 1
<tb> 0,97 <SEP> 56 <SEP> 7.1
<tb> 1,29 <SEP> 80 <SEP> 7.6
<tb> 1,94 <SEP> . <SEP> 117 <SEP> 7. <SEP> 6 <SEP>
<tb>
On obtient donc des compositions à combustion rapide dont la vitesse de combustion est relativement uniforme pour des charges de poids déterminés..
EXEMPLE 2.
On prépare une composition à combustion rapide à partir de bore amorphe et de minium dans la proportion de 1 à 99 parties en poids, en granulant d'abord le minium par addition d'une solution à 10 % dans le benzène de "Thiokol" LP-2, en mélangeant soigneusement et en séchant pour chasser le solvant. On utilise cette solution à raison de 10 cm3 pour 100 g de minium et le produit séché contient environ 1.0 % de "Thiokol". Le mélange ci-dessus est comprimé pour former une charge de retard dans une capsule électrique à retardement pour tir de mines du type représenté sur la figure 4, sous une pression de 420 kg/cm2. On prépare un mélange d'allumage en mélangeant intimement 2 parties de bore amorphe et 98 parties de minium.
Ce mélange est granulé en y ajoutant une solution à 10 % dans le benzène de "Thiokol" LP-2, ,}il mélangeant soigneusement, et en séchant pour chasser le solvant. On utilise cette solution à raison de 10 cm3 pour 100 g du mélange et le produit séché contient un peu plus de 1.0 % de "Thiokol". On introduit le mélange d'allumage sans le tasser à raison de 4.5 grains (0,29 g) au-dessus de la charge de retardement. On obtient les durées de combustion moyenne suivantes avec des mélanges de retard de poids différents dans un essai portant sur 10 capsules pour chaque charge de retard de poids différent.
EMI3.2
<tb>
<tb>
Poias <SEP> de <SEP> la <SEP> Durée <SEP> cte <SEP> combustion <SEP> Ecart <SEP> total <SEP> sur
<tb> charge <SEP> de <SEP> moyenne, <SEP> en <SEP> 10 <SEP> essais, <SEP> en
<tb> retardement <SEP> milliseconaes. <SEP> millisecondes.
<tb> grammes
<tb> 0,21 <SEP> 27.5 <SEP> 3
<tb> 0,44 <SEP> 43 <SEP> 7
<tb> 0,81 <SEP> 67 <SEP> 11
<tb>
EXEMPLE 3.
On prépare également des mélanges analogues à ceux de l'exem- ple 2 en utilisant comme agent de granulation une solution d'une cire soluble dans l'eau., 1"'Anti-Static Compound 79". Ces mélanges sont introduits dans une capsule électrique à retardement du type représenté sur la figure 4. comme décrit dans l'exemple 2. Ils donnent également de courtes durées de combustion moyenne avec un écart total extrêmement réduit.
En plus des agents de granulation mentionnés dans les exemples précédents, on a utilisé également des solutions aqueuses de méthyl-cellulose, de glycérine, de silicate de sodium, de "Carbowax" 4000, de polydioxolanes, de diméthylhyantoine, de colle; des suspensions aqueuses de
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silice colloïdale et de latex polymères liquides du type "Géon"; ainsi que des solutions de nitrocellulose dans l'acétate de butyle.
Bien que les mélanges de la présente invention puissent donner des résultats satisfaisants sans agent de granulation, il est de beaucoup préférable d'utiliser un de ces agents afin de pouvoir charger facilement les détonateurs à l'aide des appareils existant actuellement dans l'industrie. Parmi les différents agents de granulation un préfère ceux qui permettent de transformer la matière en une masse plastique avec application de pression, par exemple dans l'utilisation des mélanges comme composition de retard. Des agents de granulation convenant dans ce but sont les mercaptans liquides polyfonctionnels comme le "Thiokol" et les cires solubles dans l'eau comme les composés "Anti-Static" et les "Carbowax".
On obtient des résultats satisfaisants avec des quantités d'agents de granulation au moins égales à 0.5 % en poids de la composition et ne dépassant pas 1.5 %.
Le bore amorphe- possède des avantages remarquables et inattendus comme combustible dans des charges combustibles pour capsules électriques à retardement, parce qu'il suffit d'une petite quantité de bore amorphe pour que le mélange brûle complètement et avec une grande uniformité. On pourrait théoriquement s'attendre à ce que de petites quantités soient suffisantes à cause de son poids moléculaire peu élevé, de sa faible densité, et de la nature fibreuse du bore amorphe, mais de très petites quantités d'un combustible dans un mélange combustible ne pourraient normalement convenir puisque ce combustible ne serait pas réparti avec une uniformité suffisante pour assurer la combustion continue du mélange.
Il est donc surprenant que les quantités qui se sont révélées avantageuses, c'est-à-dire 0. 5 à 3.0 % en mélange avec 99.5-97 % de minium, encore inférieures aux quantités stoechiométriques nécessaires pour la réduction complète du minium à l'état de plomb métallique suivant l'équation 4.05 %B = 8B + 3Pb3O4 4B2C3 + 9Pb, permettent d'obtenir un mélange dans lequel le combustible et l'oxydant sont suffisamment mêlés pour fournir une composition brûlant de façon continue. L'emploi de ces petites quantités fournit des mélanges non seulement efficaces mais également d'une manipulation exempte de danger et qui, utilisés comme composition de retard, procurent des durées de retardement facilement réglables.
Avec ces mélanges, on arrive à un degré exceptionnel d'uniformité dans les durées de retard avec des compositions définies. Ce dernier avantage est important lorsqu'il faut des périodes de retard très courtes et que les durées de retard ne peuvent coïncider même en partie.
Des mélanges contenant la quantité de bore nécessaire pour oxyder complètement le minium à l'état de plomb métallique, ou des quantités plus élevées, ne sont pas désirables pour des capsules électriques à retardement parce que leur manipulation comporte un certain danger, ces compositions étant sensibles aux chocs et aux frottements et brûlant avec une telle vitesse et une telle énergie qu'elles procureraient un retard insignifiant dans des compositions de retardement, et avec un dégagement de chaleur tel que, comme composition d'allumage, elles pourraient brûler l'enveloppe de la capsule de tir de mines avant que celle-ci ait rempli sa fonction.
En outre, le bore amorphe est en lui-même une matière dont la manipulation est sans danger, par exemple dans la préparation des compositions et le chargement des capsules de tir, parce qu'il n'est ni pyrophorique ni sensible à l'électricité statique. Des mélanges de bore avec du minium dans les petites proportions indiquées sont également faciles à manipuler au point de vue sécurité, non seulement parce qu'ils sont suffisamment insensibles aux chocs et aux frottements mais aussi parce qu'ils ne s'allument pas spontanément et parce qu'ils sont relativement insensibles aux charges statiques.
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Les compositions de bore ont également comme avantage une stabilité remarquable dans des conditions de stockage humides et chaudes. D' autres avantages sont la chaleur de réaction relativement faible avec les composés oxydants et les faibles courants de mise à feu nécessaires pour allumer ces mélanges.
L'uniformité de combustion des mélanges de bore avec du minium lorsqu'ils sont utilisés sous la forme de charges de retard comprimées a été illustrée dans les exemples.Des mélanges non comprimés de bore et de minium brulent également avec une grande uniformité. Par exemple, un mélange contenant 1 % de bore et 99 % de minium brûle uniformément et régulièrement,et un mélange ne contenant que 0,5 % de bore continue à briller lorsqu'il est allumé. Puisque les mélanges à base de bore possèdent la propriété d'entretenir leur combustion, on peut faire varier considérablement les proportions de bore entre les limites de 0.5 - 3. 0 % pour obtenir des compositions dans lesquelles la réaction d'oxydation se propage.
Le bore peut donc être combiné de façons variées pour obtenir des compositions ayant une vitesse de combustion différente, sans qu'il soit nécessaire d'introduire des agents modérateurs dans la composition.
Le minium est l'agent oxydant préféré en mélange avec le bore comme combustible parce qu'il est plus facilement allumé, plus uniforme et moins chaud dans ses réactions que d'autres agents oxydants inorganiques. Le minium a également comme avantage que les mélanges qui le contiennent peuvent être modifiés pour obtenir des durées de retard très différentes, l'oxyde pouvant réagir de diverses façons, c'est-à-dire fournir des produits à différents stades de réduction comme le montrent les équations ci-dessous :
EMI5.1
SB + 3Pb34 4B 2 0 3 + 9Pb lOB + 6Pb3O4 @ 5B203 + 9Pb2O
EMI5.2
2B + 3Pb 304 B2C3 + gaz0
Un avantage particulier des mélanges de bore et de minium est qu'on peut les utiliser tant pour la charge d'allumage que pour la charge de retard dans les capsules électriques à retardement pour le tir de mines.
Comme compositions d'allumage, les mélanges bore/minium sont particulièrement avantageux par leur combustion uniforme. Ils sont même préférables à l'allumage par une perle dont la combustion peut être suffisamment irrégulière dans les longues périodes de retard, par exemple entre 500 et 100C millisecondes, pour que les intervalles entre le tir des capsules électriques à retardement réduit coincident en trop grande partie. L'emploi de mélanges bore/minium dans des capsules électriques à retardement, à la fois pour la charge d'allumage et la charge de retard, comme dans les exemples 2 et 3, est pratique parce que la préparation et le chargement sont facilités et parce que ces mélanges, étant formés des mêmes ingrédients, sont naturellement compatibles.
En outre, parce qu'on peut obtenir des mélanges ayant une large gamme de propriétés pour chaque usage, le fonctionnement des capsules électriques à retardement peut être réglé avec une plus grande précision que celui des capsules utilisées jusqu'à présent quant à l'uniformité de l'allumage et l'uniformité de la durée de retard. Lorsqu'on utilise des mélanges de bore et de minium comme composition d'allumage, il est désirable que ces mélanges contiennent au moins 1.5 % et de préférence 2 % de bore, afin qu'ils soient allumés avec certitude par le fil métallique formant pont.
En conclusion, les mélanges de bore en petites quantités avec du minium fournissent des charges combustibles pouvant servir de composition de retard et d'allumage dans des capsules électriques à retardement pour le tir de mines, supérieures aux capsules connues. Les char-
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ges donnent des résultats uniformes, peuvent être réglées avec une grande précision, libèrent par combustion une quantité de gaz faible ou nulle, sont sans danger au chargement et à l'emploi, et sont faciles à préparer.
L'invention a été décrite en détail ci-dessus. On comprendra cependant que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux détails des compositions et arrangements sans sortir de son cadre.
REVENDICATIONS.
1.- Charge combustible pour capsules électriques à retardement pour le tir de mines, caractérisée en ce qu'elle comprend du bore et du minium dans les proportions respectives de 0.5 - 3.0 % et 99.5 - 97.0 %.
2.- Charge combustible pour capsules électriques à retardement pour le tir de mines, caractérisée en ce qu'elle comprend un mélange intime de 0.5 - 3.0 % de bore amorphe et de 97.0 - 99.5 % de minium avec 0.5 - 1.5 % d'un agent de granulation.
3. - Charge de retard pour capsules électriques à retardement pour le tir de mines, caractérisée en ce qu'elle comprend un mélange intime de 0.5 - 3.0 % de bore amorphe et de 97.0 - 99.5 % de minium avec ,0.5- l.5 % d'un agent de granulation.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.