EP0630876A1 - Composition pyrotechnique pour cordeaux retards - Google Patents
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Classifications
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Definitions
- the present invention relates to a pyrotechnic composition intended for the manufacture of pyrotechnic delays and, more particularly, delay cords.
- Pyrotechnic delays are well known to those skilled in the art and delays have already been proposed comprising tungsten powder, barium chromate, potassium perchlorate and silica (diatomaceous earth). The role of the latter is to slow down combustion, by capturing calories, and to favor the coating of different grains.
- US Pat. No. 4,144,814 describes a composition of this type which can be used in the form of a compressed tablet containing 5% by mass of silica. This composition can be advantageous to use when it is a detonator into which one wishes to introduce a certain delay by interposing a compressed tablet as is the case of the aforementioned patent, but is not suitable when it is a delay line.
- a delay cord consists of a sheath of small diameter (less than 4 mm) inside which is placed the pyrotechnic composition having one or more elbows.
- the compositions described above although called compositions without generation of gas, still produce a slight clearance during combustion which, due to the small diameter of the cord, can only dissipate towards the outside of the sheath after bursting of the latter.
- the risk of bursting is further accentuated in the zones of least resistance of the sheath such as bends and generally causes the combustion to stop.
- This composition is also not suitable when a very low combustion speed (less than 2.5 mm / s) is sought, especially when used at very low temperatures (- 50 ° C).
- the object of the present invention is to provide a pyrotechnic composition which can be used in small diameter delay cords and which provide a low combustion speed, eliminating any risk of bursting of the sheath and stopping of combustion.
- the subject of the invention is a pyrotechnic composition intended for producing delay cords, of the type consisting of a mixture of tungsten powders, barium chromate and potassium perchlorate, characterized in that it contains a silica powder.
- ultrafine the particles of which have an average diameter of between 7 and 40 millimicrons, according to a percentage by mass of the order of 0.5 to 1.5%, in order to coat the particles of the powders.
- the silica particles have an average diameter of 16 millimicrons.
- the composition may comprise 1 part by mass of silica to a mixture containing by mass 33% of tungsten, 60% of barium chromate and 7% of potassium perchlorate.
- the composition may comprise 1 part by mass of silica to a mixture containing by mass 32% of tungsten, 58% barium chromate and 10% potassium perchlorate.
- composition according to the invention can be applied to the production of delay cords of approximately 3.1 mm in external diameter, having at least one 90 ° bend.
- An advantage of the present invention lies in the absence of rupture of the sheath of the cord, whatever the conditions of use.
- Another advantage lies in the conservation of the delay properties in a temperature range ranging from - 50 ° C to + 60 ° C, and for extremely low combustion rates of the order of 2 to 2.5 mm / s.
- the composition according to the invention comprises the same constituents as the delay composition described in the aforementioned patent. These are tungsten powder, potassium perchlorate, barium chromate and silica. However, to obtain the results of the invention, an ultrafine silica must be used, the particles of which have an average size of 7 to 40 millimicrons and according to a percentage by mass ranging from 0.5 to 1.5% of the total composition.
- the silica thus used plays the role of a coating material for the other components, which leads to a reduction in internal confinement of the composition by a reduction in its density. It is under these conditions that the particularly surprising results are achieved.
- the coating technique is known in itself and is carried out in a conventional manner. It is carried out by dry process for example in a mixer sold under the commercial designation "TURBULA”.
- This table shows the negligible influence of ultrafine silica on the pyrotechnic performances of the pyrotechnic compositions B and D according to the invention.
- composition E which has a conventionally used binder, are very poor. All the cords burst with combustion stopped.
- composition F which has a conventional binder, show a high percentage of bursts, combustion stoppages, and a relatively high combustion rate.
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Abstract
La présente invention concerne une composition pyrotechnique destinée à la réalisation de cordeaux retards, du type constituée d'un mélange de poudres de tungstène, de chromate de baryum et de perchlorate de potassium, caractérisée en ce qu'elle renferme une poudre de silice ultrafine dont les particules présentent un diamètre moyen compris entre 7 et 40 millimicrons, suivant un pourcentage en masse de l'ordre de 0,5 à 1,5 %, pour réaliser un enrobage des particules des poudres.
Description
- La présente invention concerne une composition pyrotechnique destinée à la fabrication de retards pyrotechniques et, plus particulièrement, de cordeaux retards.
- Les retards pyrotechniques sont bien connus de l'Homme de l'Art et on a déjà proposé des retards comprenant de la poudre de tungstène, du chromate de baryum, du perchlorate de potassium et de la silice (terre diatomée). Le rôle de cette dernière est de ralentir la combustion, en captant les calories, et de favoriser l'enrobage des différents grains. Ainsi, le Brevet US-A-4,144,814 décrit une composition de ce type utilisable sous forme de pastille comprimée renfermant 5 % en masse de silice. Cette composition peut être intéressante à utiliser lorsqu'il s'agit d'un détonateur dans lequel on veut introduire un certain retard en interposant une pastille comprimée comme c'est le cas du Brevet précité, mais ne convient pas lorsqu'il s'agit d'un cordeau retard. En effet, un cordeau retard est constitué d'une gaine de faible diamètre (inférieur à 4 mm) à l'intérieur de laquelle est placée la composition pyrotechnique présentant un ou plusieurs coudes. Les compositions décrites précédemment, bien que dénommées compositions sans génération de gaz, produisent tout de même un léger dégagement lors de la combustion qui, en raison du faible diamètre du cordeau, ne peut se dissiper que vers l'extérieur de la gaine après éclatement de cette dernière. Le risque d'éclatement est encore accentué dans les zones de moindre résistance de la gaine telles que les courbures et entraîne généralement l'arrêt de la combustion. Cette composition ne convient également pas lorsqu'on recherche une vitesse de combustion très faible (inférieure à 2,5 mm/s), surtout lors de l'utilisation à des températures très basses (- 50 °C). On a également proposé d'ajouter à ces compositions pyrotechniques un liant pour remplacer la silice, du type composé organique tel les matériaux macromoléculaires comme la nitrocellulose. On modifie par cette addition essentiellement l'aspect granulométrique pour faciliter les manipulations et améliorer en particulier la fluidité de la poudre obtenue. Mais, cet apport de liant produit inévitablement un effet secondaire sur le phénomène réactionnel, car le mode de combustion est perturbé. De plus, en participant au phénomène pyrotechnique, ce liant constitue une source de produits gazeux (H2O, C02...) qui s'ajoute au dégagement déjà existant. Les risques d'éclatement de la gaine du cordeau sont donc augmentés et par suite les arrêts de combustion. Le risque d'accélération de la combustion existe également, les gaz chauds se propageant entre des fissures : le retard n'est alors plus fiable.
- Le but de la présente invention est de fournir une composition pyrotechnique utilisable dans les cordeaux retards de faible diamètre et procurant une faible vitesse de combustion, éliminant tout risque d'éclatement de la gaine et d'arrêt de la combustion.
- L'invention a pour objet une composition pyrotechnique destinée à la réalisation de cordeaux retards, du type constitué d'un mélange de poudres de tungstène, de chromate de baryum et de perchlorate de potassium, caractérisé en ce qu'elle renferme une poudre de silice ultrafine dont les particules présentent un diamètre moyen compris entre 7 et 40 millimicrons, suivant un pourcentage en masse de l'ordre de 0,5 à 1,5 %, pour réaliser un enrobage des particules des poudres.
- Les particules de silice présentent un diamètre moyen de 16 millimicrons.
- La composition peut comprendre 1 partie en masse de silice à un mélange renfermant en masse 33 % de tungstène, 60 % de chromate de baryum et 7 % de perchlorate de potassium.
- La composition peut comprendre 1 partie en masse de silice à un mélange renfermant en masse 32 % de tungstène, 58 % de chromate de baryum et 10 % de perchlorate de potassium.
- La composition selon l'invention peut être appliquée à la réalisation de cordeaux retards de 3,1 mm de diamètre externe environ, présentant au moins un coude à 90°.
- Un avantage de la présente invention réside dans l'absence de rupture de la gaine du cordeau, quelles que soient les conditions d'utilisation.
- Un autre avantage réside dans la conservation des propriétés retards dans un domaine de températures allant de - 50° C à + 60° C, et pour des vitesses de combustion extrêmement faibles de l'ordre de 2 à 2,5 mm/s.
- D'autres avantages apparaîtront à la lecture de complément de description donné à titre d'exemple.
- La composition selon l'invention comporte les mêmes constituants que la composition retard décrite dans le Brevet précédemment cité. Il s'agit de la poudre de tungstène, du perchlorate de potassium, du chromate de baryum et de la silice. Toutefois, pour obtenir les résultats de l'invention, on doit utiliser une silice ultrafine dont les particules présentent une taille moyenne de 7 à 40 millimicrons et selon un pourcentage en masse allant de 0,5 à 1,5 % de la composition totale. La silice ainsi utilisée joue le rôle d'une matière d'enrobage des autres composants, ce qui conduit à une diminution de confinement interne de la composition par une réduction de sa densité. C'est dans ces conditions que les résultats particulièrement surprenants sont atteints.
- L'utilisation de 1 % en masse de silice constituée de particules de taille moyenne de 16 millimicrons donne entière satisfaction. Grâce à cette extrême finesse, on réalise un parfait enrobage du mélange des substances pyrotechniques initiales.
- La technique d'enrobage est connue en elle-même et est conduite de manière classique. Elle s'effectue par voie sèche par exemple dans un malaxeur vendu sous la désignation commerciale "TURBULA".
- L'application du mélange obtenu en cordeaux retards destinés à de longues temporisations permet d'effectuer des chargements moins confinés. Le dégazage au cours de la combustion est facilité, ce qui améliore la fiabilité de combustion même à basse température. En effet, les effets pyrotechniques principaux (vitesse de combustion et énergie de réaction) ne sont modifiés que de façon insignifiante, car la matière d'enrobage qui est un constituant minéral inerte et stable, est introduite dans la composition en très faible quantité. Il ne participe pas à la réaction de combustion et son faible taux d'emploi ne modifie pratiquement pas le potentiel énergétique de la composition.
- Sur le plan de la mise en oeuvre, on obtient un produit final particulièrement performant. En effet, les silices ultrafines sont principalemnt utilisées comme agents antimottants et leurs propriétés sont remarquables pour améliorer la fluidité des produits pulvérulents. Introduites sous forme de matière d'enrobage dans les compositions pyrotechniques, elles permettent d'effectuer des chargements en trémies automatiques sur des installations relativement simples. Les cadences industrielles de production deviennent alors très importantes.
Le tableau I, donné ci-après, montre pour deux compositions connues et deux compositions selon l'invention, les énergies de réaction et les vitesses de combustion. Les pourcentages indiqués sont des pourcentages en masse. La silice utilisée est vendue dans le commerce sous la désignation "AEROSIL". - COMPOSITION A :
- 33 % de poudre de tungstène,
60 % de chromate de baryum,
7 % de perchlorate de potassium. - COMPOSITION B :
- Composition A + 1 partie de silice dont les particules ont une taille moyenne de 16 millimicrons.
- COMPOSITION C :
- 32 % de poudre de tungstène
58 % de chromate de baryum,
10 % de perchlorate de potassium. - COMPOSITION D :
- Composition C + 1 partie de silice dont les particules ont une taille moyenne de 16 millimicrons.
- Ce tableau montre l'influence négligeable de la silice ultrafine sur les performances pyrotechniques des compositions pyrotechniques B et D selon l'invention.
- Le tableau II, donné ci-après, montre pour des compositions connues et des compositions selon l'invention les effets sur la fiabilité en déterminant les éclatements et les arrêts de combustion.
- COMPOSITION E :
- Composition de base 33 % de poudre de tungstène,
62 % de chromate de baryum,
5 % de perchlorate de potassium avec addition de 3 parties de nitrocellulose. - COMPOSITION F :
- Composition de base 33,5 % de poudre de tungstène,
61,5 % de chromate de baryum,
5 % de perchlorate de potassium avec addition de 3 parties de copolymère fluoré de désignation commerciale VITON A. - Les essais sont réalisés à - 50° C, en cordeaux de 3,1 mm avec 2 coudes à 90° :
TABLEAU II COMPOSITIONS % D'ECLATEMENT % ARRET DE COMBUSTION VITESSE DE COMBUSTION (mm/s) A 10 0 2,23 B 0 0 2,25 C 10 0 2,19 D 0 0 2,20 E 100 100 - F 40 10 3,09 - On voit que les pourcentages d'éclatement atteignent 10 % pour les compositions A et C connues alors qu'ils sont inexistants pour les compositions B et D selon l'invention, bien qu'il n'y ait pas d'arrêt de combustion pour des vitesses de combustion voisines.
- Les résultats de la composition E, qui présente un liant classiquement utilisé, sont très mauvais. Tous les cordeaux éclatent avec arrêt de la combustion.
- Les résultats de la composition F qui présente un liant classique montrent un pourcentage élevé d'éclatements, des arrêts de la combustion, et une vitesse de combustion relativement élevée.
| COMPOSITIONS | ENERGIE DE REACTION (cal/g) | VITESSE DE COMBUSTION (mm/s) | |
| -50°C | + 60°C | ||
| A | 258 | 2,23 | 2,22 |
| B | 248 | 2,25 | 2,22 |
| C | 295 | 2,19 | 2,24 |
| D | 291 | 2,20 | 2,23 |
Claims (5)
1-Composition pyrotechnique destinée à la réalisation de cordeaux retards, du type constituée d'un mélange de poudres de tungstène, de chromate de baryum et de perchlorate de potassium, caractérisée en ce qu'elle renferme une poudre de silice ultrafine dont les particules présentent un diamètre moyen compris entre 7 et 40 millimicrons, suivant un pourcentage en masse de l'ordre de 0,5 à 1,5%, pour réaliser un enrobage des particules des poudres.
2-Composition pyrotechnique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les particules de silice présentent un diamètre moyen de 16 millimicrons.
3-Composition pyrotechnique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend une partie en masse de silice à un mélange renfermant en masse 33% de Tungstène, 60% de Chromate de Baryum et 7% de perchlorate de potassium.
4-Composition pyrotechnique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend une partie en masse de silice à un mélange renfermant en masse 32% de tungstène, 58% de Chromate de Baryum et 10% de perchlorate de potassium.
5-Application d'une composition pyrotechnique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 à la réalisation de cordeaux retard d'un diamètre externe faible, notamment inférieur à 4mm.
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