ES2249799T3

ES2249799T3 - Mezclas fulminantes.

Info

Publication number: ES2249799T3
Application number: ES97921748T
Authority: ES
Inventors: Rainer Hagel; Dieter Hofmann; Bodo Preis; Klaus Redecker; Wolfram Seebeck
Original assignee: RUAG Ammotec GmbH
Current assignee: RWS GmbH
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 2006-04-01
Anticipated expiration: 2017-04-24
Also published as: WO1997041403A1; US20100180787A1; US20010054462A1; ATE304156T1; US20110162547A1; US20070017612A1; DE19616627A1; EP0894235B1; DE59712416D1; EP0894235A1

Abstract

EL OBJETO DE LA INVENCION ES UNA MEZCLA PARA INFLAMAR QUE CONTIENE SUSTANCIAS EXPLOSIVAS, PRODUCTOS DE OXIDACION Y REDUCCION, Y SE CARACTERIZA POR CONTENER UNA O VARIAS SUSTANCIAS EXPLOSIVAS QUE SE PUEDE(N) INFLAMAR MEDIANTE UNA LUZ DE LASER. PROCEDIMIENTO PARA SU FABRICACION ASI COMO PARA SU UTILIZACION.

Description

Mezclas fulminantes.

Objeto de la presente invención son mezclas fulminantes, su producción así como su uso.

Las mezclas fulminantes o también cargas fulminantes sirven para la ignición o encendido de mezclas o cargas pirotécnicas, así como de cargas propelentes. En este caso, las mezclas o cargas pirotécnicas pueden ser la única carga, pero también una carga de refuerzo del encendido o una carga generadora de gases. Las cargas propelentes/cargas de gas reaccionan químicamente transformándose en componentes de forma predominantemente gaseosa, que pueden emplearse para el desencadenamiento de procesos que discurren rápidamente como, por ejemplo, la aceleración de proyectiles lanzados por una rápida expansión de gases, la introducción dinámica de materiales de fijación, por ejemplo con ayuda de aparatos en forma de pistolas clava-pernos, pero también para el inflado de bolsas de gas (airbags) o para el disparo de pretensores de cinturones de seguridad utilizados en la seguridad de los vehículos automóviles. Una variante la representa la utilización de cargas de líquido/gas en lugar de las cargas de sólido/gas. Aquellos aprovechan la reacción de combustible líquido con agentes oxidantes para la generación de gases.

Las mezclas fulminantes se desencadenan por lo general mecánicamente y por ello han de ser sensibles con respecto a la acción de rozamiento y de impacto. Por regla general, consisten en sustancias explosivas iniciales o primarias tales como, por ejemplo, trinitro-resorcinato de plomo o diazodinitrofenol, agentes reductores tal como polvo de metal, así como agentes oxidantes tal como nitrato de bario o peróxido de cinc. Asimismo, se emplean sensibilizadores tal como tetraceno o agentes de fricción tal como polvo de vidrio, que elevan la sensibilidad de las sustancias explosivas iniciales. Para sistemas de encendido eléctrico se emplean en primer lugar las sustancias explosivas iniciales que reaccionan rápidamente. Sin embargo, la elevada sensibilidad mecánica de los componentes requerida para el funcionamiento correcto es desventajosa en la manipulación de las materias primas y de las mezclas. Requiere medidas de seguridad especiales. Otros tipos de encendido como el encendido por acción térmica o mediante acoplamiento de ondas electromagnéticas de alta frecuencia no resuelven este problema, o son solamente adecuados para aplicaciones completamente especiales, fuertemente restringidas.

La misión de la presente invención consistía en poner a disposición nuevas mezclas fulminantes.

En una primera forma de realización de la invención la misión se resuelve mediante mezclas fulminantes conformes a la reivindicación 1, que pueden activarse mediante luz de láser.

Además de las sustancias explosivas, los agentes fulminantes conformes a la invención contienen también agentes oxidantes y reductores, en sí usuales. También pueden emplearse eventualmente ligantes, agentes de elaboración y/o agentes adyuvantes de prensado.

Como agentes oxidantes pueden emplearse los peróxidos de los metales alcalinos y alcalino-térreos, peróxido de cinc, así como los peroxodisulfatos de los elementos mencionados y de amonio, los nitratos de los metales alcalinos y alcalino-térreos, en especial nitrato de litio, nitrato de sodio, nitrato de potasio o nitrato de estroncio, así como nitrato de amonio, los compuestos oxohalogenados de los metales alcalinos o alcalino-térreos o de amonio, prefiriéndose especialmente perclorato de potasio o perclorato de amonio. Como agente oxidante es también adecuado azufre. Los agentes oxidantes mencionados pueden emplearse solos o como mezcla.

Como agentes reductores se emplean conforme a la invención metales tales como, por ejemplo, titanio, circonio, aluminio, magnesio, cerio en forma finamente pulverizada. También pueden emplearse conforme a la invención aleaciones de estos metales tales como titanio/aluminio o cerio/magnesio. Otros agentes reductores son carbono o boro. Los agentes reductores mencionados pueden emplearse solos o en forma de mezclas.

Como ligantes pueden emplearse compuestos de los grupos de los poliésteres o de los poliuretanos. Compuestos con propiedades ligantes, que aportan una contribución al calor de explosión y/o al equilibrio del oxigeno, por ejemplo nitrocelulosa o polinitropolifenileno, también pueden emplearse como ligantes.

Los adyuvantes de elaboración y de prensado pueden ser sustancias que elevan, por ejemplo, la capacidad de fluencia tal como Aerosol, o sustancias que impiden la formación de polvo y mejoran la capacidad de deslizamiento o de dosificación, tal como grafito o nitruro de boro.

Para una mejor absorción de la luz de láser es eventualmente posible teñir las mezclas fulminantes conformes a la invención o mezclarlas con pigmentos de color. En caso de necesidad, la estabilidad térmica puede mejorarse mediante la adición de estabilizantes. Como tales se tienen en cuenta, por ejemplo, sustancias que se emplean para la estabilización de la nitrocelulosa.

Además, para influir sobre la velocidad de calcinación pueden añadirse moderadores de calcinación a las mezclas fulminantes conformes a la invención.

Como moderadores de calcinación se emplean sustancias o sus mezclas, que son adecuadas para influir sobre la calcinación y sobre su velocidad mediante catálisis heterogénea u homogénea. Moderadores que en forma de una catálisis heterogénea intervienen en la reacción química, son metales, óxidos de metales y/o carbonatos de metales y/o sulfuros de metales. Como metales pueden emplearse preferentemente boro, silicio, cobre, hierro, titanio, cinc o molibdeno. También puede emplearse carbonato de calcio. Asimismo es posible utilizar mezclas de estos moderadores.

Moderadores, que en forma de una catálisis homogénea intervienen en la reacción química, son por ejemplo azufre, resorcilatos de cobre o ferroceno y los derivados de éste. Estos moderadores se vaporizan debido a las temperaturas que se presentan en la reacción, por lo que pueden intervenir en la reacción por si mismos o como productos consecutivos.

Para una protección contra influencias ambientales las mezclas fulminantes conformes a la invención pueden eventualmente tratarse o revestirse con agentes protectores.

Las mezclas fulminantes conformes a la invención pueden emplearse de variadas maneras. Se las utiliza preferentemente para el encendido de mezclas o cargas pirotécnicas, así como de cargas propelentes que se emplean para desencadenar procesos que discurren rápidamente tal como, por ejemplo, la aceleración de proyectiles, el clavado de materiales de fijación, por ejemplo con ayuda de aparatos clava-pernos, o también para el inflado de bolsas de gas (airbags), o para el disparo de los pretensores de cinturones de seguridad utilizados en la seguridad de vehículos automóviles.

Los datos característicos relacionados con la técnica de la seguridad de algunas de las mezclas fulminantes conformes a la invención se han representado en la Tabla 2. Los datos se determinaron según los métodos del Instituto Federal de Ensayo de Materiales (Bundesanstalt für Materialprüfung). En comparación con la sustancia explosiva primaria trinitro-resorcinato de plomo, en el caso de los agentes fulminantes conformes a la invención se mejoran claramente la sensibilidad al rozamiento y la sensibilidad al impacto.

Para la evaluación de importantes magnitudes características de las mezclas fulminantes conformes a la invención, tales como la energía que se libera en la reacción (calor de explosión), la presión, la temperatura de la explosión y los productos de reacción formados a esta temperatura, se calculó mediante un programa termodinámico de ordenador una reacción que discurre adiabáticamente a partir de las mezclas fulminantes conformes a la invención a volumen constante y con una densidad de carga de 0,1 g/cm^{3}. La Tabla 3 muestra los datos más importantes del cálculo termodinámico. La energía de encendido requerida para el desencadenamiento de una reacción se determinó experimentalmente.

Los siguientes ejemplos o ejemplos comparativos han de ilustrar la invención, sin limitarla.

Ejemplos 1 a 16

Se produjeron las mezclas fulminantes conformes a la invención según procedimientos en sí conocidos. Los componentes individuales se tamizaron con las relaciones de mezcladura indicadas en la Tabla 1 a través de un tamiz con un ancho de abertura de malla de 0,2 mm, y se mezclaron durante 30 minutos en una mezcladora oscilante. 200 mg de cada una de estas mezclas se prensaron con una fuerza de prensado de 71 N/mm^{2} para formar comprimidos con un diámetro de 6 mm. Los comprimidos así producidos se encendieron con un rayo de láser (longitud de onda: 1.060 nm), una energía de radiación de 200 mJ y una longitud de pulsación de 2,5 ms. El comportamiento de encendido se ha reproducido en la Tabla 1.

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(Tabla pasa a página siguiente)

1

TABLA 2

Muestra	Presión [atm]	T [K]	Cex [cal/g]	Proporción de	Energía de
				condensado [%/mol]	encendido [mJ]
NPE	1.109	2.932	586	0	\approx 10
NPE/KNO_{3} 66,7/33,3	907,4	3.073,5	672	7,5	160
NPE/ZnO_{2}/Ti 45/50/5	1.198	4.146	978	14,8	\approx 200
Pólvora negra/NPE 75/25	430	2.290	-179	11,6	\approx 200
AZM 0 9531/NPE 75/25	622	3.265	615	52	\approx 200
NPE/KNO_{2}/B 50/40/10	843	3.374	673	29	\approx 90
NPE/ZnO_{2} 66,7/33,3	1.341	4.044	1.016	7	> 200
NPE/ZnO_{2}/B 64,6/32,3/2,9	1.194	3.731	991	14	> 200
NPE/KNO_{3}/B 54,3/32,2/2,9	1.002	3.382	752	2	\approx 100
NC/KNO_{3} 66,7/33,3	872	3.282	853	11	No hay
					encendido
Trinitro-resorcinato de plomo	683	3.839	550	10	\approx 5

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TABLA 3

Sustancia explosiva	Sensibilidad al rozamiento [N]	Sensibilidad al impacto [J]	Punto de deflagración [ºC]
Trinitro-resorcinato	2	\leq 0,025	280
de plomo
AZM O 2956	\geq 360	5	> 400
AZM O 9531	\geq 360	4	> 400
Pólvora negra	\geq 360	5	> 400
HITP (base	\geq 360	15 – 50	>400
aminotetrazol)
NPE	\geq 360	7,5	> 280
NPE/ ZnO_{2}/Ti	\geq 360	15	230
NPE/ ZnO_{2}	240	20	235
NPE/ KNO_{3} + 3% B	160	4	descomposición a
			partir de 230
PNP/ KNO_{3}	\geq 360	10	293
PNP/ KNO_{3}/B	\geq 360	10	293

Claims

1. Agente fulminante, que contiene agentes oxidantes y reductores en sí usuales, caracterizado porque puede encenderse por luz de láser y contiene éter de polinitropolifenilo o polinitropolifenileno o mezclas de estos compuestos.

2. Agente fulminante conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque contiene adicionalmente agentes oxidantes, agentes reductores, ligantes, moderadores de calcinación, agentes de elaboración y/o agentes adyuvantes de prensado usuales.

3. Agente fulminante conforme a la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el agente oxidante se selecciona entre azufre, entre los peróxidos de los metales alcalinos o alcalino-térreos, entre peróxido de cinc, entre los peroxodisulfatos de los elementos mencionados y de amonio, entre los nitratos de los metales alcalinos y alcalino-térreos, en especial entre nitrato de litio, nitrato de sodio, nitrato de potasio o nitrato de estroncio, así como nitrato de amonio, entre los compuestos oxohalogenados de los metales alcalinos o alcalino-térreos o de amonio, en especial entre perclorato de potasio o perclorato de amonio o entre mezclas de las sustancias mencionadas.

4. Agente fulminante conforme a una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el agente reductor es un metal seleccionado entre titanio, circonio, aluminio, magnesio o cerio, una mezcla de estos metales, una aleación de estos metales tal como titanio/aluminio o cerio/magnesio, porque es carbono o boro o porque es una mezcla de los agentes mencionados.

5. Agente fulminante conforme a una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque está teñido o está mezclado con pigmentos de color.

6. Agente fulminante conforme a una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque como moderadores de calcinación se emplean sustancias o sus mezclas que son adecuadas para influir, por medio de catálisis heterogénea u homogénea, sobre la calcinación y sobre su velocidad.

7. Procedimiento para la producción del agente fulminante conforme a una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los correspondientes componentes individuales se mezclan y a continuación se prensan.

8. Uso del agente fulminante conforme a una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, para el encendido de mezclas o conjuntos pirotécnicos así como de cargas propelentes.