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Info

Publication number: BE485236A
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Description


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  Perfectionnements aux charges solides génératrices de gaz. 



   La présente invention concerne des perfectionnements aux charges solides génératrices de gaz qui sont capables de propa- ger en elles-mêmes une décomposition dégageant des gaz, non-dé- tonante, hexothermique et s'entretenant d'elle-même, lorsqu'une partie locale seulement de la charge est chauffée de la tempéra- ture ordinaire à la température à laquelle commence sa décomposi- tion active.

   De telles charges génératrices de gaz ont trouvé leur application dans des buts variés comprenant, par exemple, l'actionnement d'appareils mécaniques actionnés par la pression d'un gaz, des opérations de soufflage, la dispersion de produits de destruction d'animaux nuisibles volatilisables, de produits éloignant les insectes, de rodenticides, la   propulsion-de fusées   

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 et l'expulsion de liquides de récipients tels que des extinc- teurs d'incendies. 



   Il est connu que le nitrate de .guanidine subit une décomposition exothermique dégageant des gaz lorsqu'il est for- tement chauffé, mais à la pression atmosphérique, la réaction ne s'entretient pas d'elle-même si une partie seulement de la quantité du composé est chauffée de la température de l'atmos- phère à la température à laquelle la décomposition commence, à moins que le chauffage extérieur ne soit maintenu. La décom- position conduit à la production de vapeur d'eau, azote, ammonia- que et oxydes de carbone, mais il se forme également une certaine quantité d'un résidu organique azoté jaune difficilement fusible. 



   Lorsque les conditions sont telles que la pression de gaz existante est suffisamment élevée,   c'est-à-dire   de l'ordre de 70 atmosphères, une fois que la réaction a été amorcée loca- lement, elle s'entretient d'elle-même dans toute une masse de nitrate de guanidine et sous de telles conditions de pression de gaz, les produits sont presque complètement à l'état de gaz et de vapeurs. 



   Il a été proposé de produire des charges capables de se décomposer avec un rendement élevé de gaz permanents lors- qu'elles sont chauffées localement par un élément non-détonant à une pression inférieure à celle du nitrate de guanidine, ces mélanges comprenant du nitrate de guanidine avec une proportion d'un hypophosphite métallique ou d' hypophosphite ammonique, ce qui permet d'obtenir des charges capables d'entretenir leur décomposition même à la pression atmosphérique lorsqu'on les chauffe localement. 



   Etant donné la nature ou la quantité du résidu laissé par les hypophosphites et d'autres inconvénients provenant de leur emploi, ces charges n'ont que des possibilutés d'emploi limitées et il serait avantageux de produire des charges per- fectionnées génératrices de gaz à base de nitrate de guanidine et capables de décomposition s'entretenant d'elle-même sous des conditions de pression de gaz beaucoup plus faibles que 

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 dans le cas du nitrate de guanidine seul. 



   Il est également connu que la pression nécessaire pour rendre possible la décomposition s'entretenant d'elle- même d'une charge à base de nitrate de guanidine peut être progressivement réduite en préparant le nitrate de guanidine sous forme de charges contenant des quantités progressivement croissantes de nitrocellulose colloïdale comme agent liant, en mélangeant le nitrate de guanidine avec une solution de nitro- cellulose dans un solvant volatil, en donnant à la pâte obtenue la forme voulue et en éliminant le solvant volatil par évapora- tion, mais l'emploi d'un solvant volatil augmente les frais et nécessite une opération de séchage, tandis que les possibi- lités d'application de procédé sont encore quelque peu limitées. 



     Or,   on a trouvé que des charges génératrices de gaz convenant à diverses fins et exemptes des inconvénients afférents à l'emploi d'hypophosphites ou de nitrocellulose gélatinisée et capables de décomposition non-détonante s'entretenant d'elle- même lorsqu'elle sont seulement chauffées localement, avec un rendement élevé en gaz chauds sous des pressions de gaz considé- rablement inférieures à ce qui est nécessaire pour le nitrate de guanidine, peuvent être obtenues en utilisant en mélange avec le nitrate de guanidine un polynitro-phénol ou un polynitroso- phénol. 



   En l'absence de diluants ou d'ingrédients absorbant la chaleur une proportion de polynitrophénol ou de polynitroso- phénol s'élevant à environ 8 à 20% du poids de la nitroguanidine suffit à rendre la composition capable de décomposition s'entre- tenant d'elle-même lorsqu'elle est chauffée localement même à la pression atmosphérique. Comme polynitrophénol, on préfère utili- ser le 2 : 4 dinitrorésorcinol, mais le 2:4:6-trinitrorésorcinol, le 2:4-dinitroso-résorcinol, le 4:6-dinitro-ortho-crésol, le 3:5- dinitro-catéchol,le   2:6-dinitro-para-crésol   et l'acide 3:5-dinitrc salicylique peuvent aussi être employés. 



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   Si)   on le désire, les charges conformes à l'invention peuvent comprendre un acide carboxylique aliphatique choisi dans le groupe comprenant les acides tartrique, maléique, citrique et fumarique. La présente d'un acide carboxylique aliphatique permet d'avoir en présence une quantité moindre de polynitro-phénol ou polynitroso-phénol. Un avantage de l'invention consiste en ce que les compositions peuvent être préparées par simple mélange des ingrédients, et que lorsque la charge nécessite d'être mise sous la forme d'une structure compacte de forme déterminée d'avan- ce de manière à ce qu'elle ne réagisse que sur sa surface exposée à l'extérieur, elle peut être préparée par compression du mélange dans un moule ayant la forme désirée.

   En outre, s'il est néces- saire de protéger une partie de la surface de la charge compacte contre l'action des gaz chauds dégagés par un enduit adhérent de matière isolante de la chaleur, cela peut être réalisé si on le désire au cours de l'opération de compression au lieu d'appli- quer une matière protectrice à la surface de la charge après qu'elle a été mise en forme. 



   Lorsque des charges constituées de nitrate de guanidine et d'un polynitrophénol ou polynitrosophénol sont consumées à la pression atmosphérique ou à des pressions supérieures à une atmos- phère et relativement basses, par exemple jusqu'à environ 10 at-   mosphères,   leur décomposition en produits gazeux n'est pas en- tièrement complète, et il demeure une certaine quantité (ordi- nairement 15 à   20%)   du résidu organique azoté difficilement fu- sible déjà mentionné;

   et à ces pressions, les gaz renferment des quantités appréciables de matières organiques vaporisées conden- sables, dont la présence peut être un inconvénient dans certaines applications des charges, par exemple si elles doivent être uti- lisées pour actionner des moteurs ou faire fonctionner d'autres appareils mécaniques sur lesquels ces vapeurs peuvent se conden- ser et provoquer des dégâts aux tuyauteries ou aux pièces mobiles. 

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   Il a cependant été trouvé que l'inclusion d'une petite quantité de pentoxyde de vanadium, s'élevant par exemple à en- viron   0,2-1%   du poids du nitrate de guanidine a pour effet de compléter la décomposition du nitrate de guanidine, en évitant ainsi la formation du résidu organique jaune difficilement fu- sible déjà cité et augmentant de façon correspondante la produc- tion de gaz chauds aux pressions de travail auxquelles ce ré-    sidu se formerait sinon ; onintroduirait donc de préférence dans   la charge une telle proportion de pentoxyde de vanadium, ou la quantité équivalente d'un composé de vanadium chimiquement équi- valent, par exemple du vanadate d'ammonium. 



   Il a   également   été trouvé qu'un composé de molybdène, par exemple l'acide molybdique, peut être employé au lieu du composé de vanadium. 



   Il a de plus été trouvé que les composés organiques vaporisés condensables qui se formeraient sinon aux pressions voisines de la pression atmosphérique peuvent être détruits com- me résultat d'une réaction exothermique en augmentant encore davantage la production de gaz chauds, en faisant passer le mé- lange de gaz chauds et de vapeurs, avant qu'ils ne se refroi- dissent, sur des surfaces solides catalytiques convenables résis- tant à la chaleur, telles que celles de treillis de fer, acier et platine ou asbeste, ou en comprenant dans la composition de la charge un faible pourcentage de fibres d'asbeste ou d'une autre matière résistant à la chaleur caractérisée par une grande surface et en quantité non inférieure à environ   0,25%   du poids de la charge.

   La matière à grande surface régularise également les caractéristiques de la réaction de s'entretenir d'elle-même et recueille les cendres de la charge. Il peut être avantageux d'inclure dans la charge un léger pourcentage de nitrate de po- tassium, s'élevant par exemple à environ 0,25 à   1%,   car le ni- trate de potassium favorise la réaction entre les gaz et les   @   

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 vapeurs sur la surface solide catalytique. L'utilisation de nitrate de potassium est particulièrement avantageuse si la char- ge se trouve sous un état particulièrement froid avant qu'elle ne soit amorcée localement, ou dans un milieu tel que les gaz et vapeurs soient à une température inférieure à celle à la- quelle ils seraient normalement produits. 



   Des charges préparées conformément à l'invention peuvent par exemple être utilisées pour actionner des appareils mécaniques mus par la pression de gaz, par exemple pour faire tourner des moteurs ou pour actionner des outils pneumatiques, pour actionner des extincteurs d'incendies, pour la propulsion de fusées ou autres appareils propulsés par réaction d'échappe- ment de gaz, pour la dispersion de substances insecticides ou analogues, pour la préparation de fumées colorées, ou pour le tir de mines de sécurité à l'aide de cartouches de mines dans les- quelles la charge est traitée de manière à subir sa décomposi- tion dans un récipient résistant à la pression, capable de lais- ser échapper les gaz dès qu'une pression déterminée d'avance s'est formée à l'intérieur du récipient.

   Il est évident que, suivant le but auquel la charge est destinée, elle peut exister sous forme de poudre, de granules ou sous forme compacte de toute conformation désirée, et peut comprendre ou ne pas com- prendre des ingrédients capables de réduire ou d'augmenter la température des gaz qu'elle produit. Les matières citées plus loin, volatilisables par la chaleur, sont des exemples d'in- grédients qui réduisent la température de ces gaz et à titre d'exemple, le perchlorate ammonique et le nitrate ammonique sont des réactifs qui augmentent la température de ces gaz. 



   Des charges conformes à l'invention peuvent compren- dre des matières à effet, volatilisables par la chaleur, qui peuvent être par exemple des produits éloignant les insectes, des insecticides, fongicides, bactéricides ou autres produits 

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 destructeurs d'organismes nuisibles ; des composés produisant de la fumée, ou des colorants. Dans ce cas, la charge doit d'habi-   tude se décomposer à la pression atmosphérique ; si la matière   à effet est un composé organique, il est évident que si la charge doit renfermer des fibres d'asbeste ou une autre matière à ca- ractéristique de grande surface, sa composition .,doit être telle que les gaz de vapeurs ne subissent à son contact aucune réac- tion qui détruirait le composé volatilisable dans le courant de gaz.

   La volatilisation du composé organique a une action re- froidissante, de sorte que si une quantité suffisante de cette composition est utilisée, la température devient trop basse pour qu'une telle réaction nuisible puisse se produire. Le 4:6 dinitro- ortho-crésol est un exemple d'un polynitrophénol possédant lui- même des propriétés insecticides et arachnicides marquées. 



   L'invention est illustrée par les exemples suivants, dans lesquels les parties sont en poids. 



   EXEMPLE 1. 



   Un mélange de la composition suivante : 
Nitrate de guanidine 88,75 % 
2:4-dinitro-résorcinol   10,0 %   
Fibres d'asbeste 0,5   %   
Pentoxyde de vanadium   0,5   % 
Nitrate de potassium 0,25 % est traité dans un broyeur à boulets jusqu'à ce que la composi- tion soit bien mélangée et pulvérisée. 1,35 Kgr. (3 livres) du mélange sont alors chargés en quatre portions égales dans un tube d'acier à extrémités ouvertes de 75 mm. (3 pouces) de diamètre doublé revêtu de feuilles de fibres d'asbeste comprimées, chaque portion étant comprimée pendant une minute à une pression de 
492 Kgr/cm2 (7000 livres par pouce carré) la composition compri- mée occupant la totalité de la longueur du tube à l'exception de   @   

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 25 mm (un pouce) à chaque extrémité.

   Un trou de 25 mm (un pouce) de diamètre est alors foré suivant l'axe sur toute la longueur de la composition comprimée. Quatre ou cinq disques de toile de fer ayant chacun 75 mm (3 pouces) de diamètre et de grandeur de maille comprise entre 4 et 20 par cm (10 à 50 par pouce,, BSS) sont logés dans une extrémité du tube et un système d'allumage électrique comprenant une barre de cordite pesant 20 grammes est placé à l'autre extrémité du tube, la cordite pénétrant à l'intérieur du canal   fore..   



   Le tube contenant la composition est utilisé pour ac- tionner le moteur d'un appareil souffleur rotatif à une vitesse progressivement croissante sous une pression de marche constante d'environ 8,4 Kgr, par cm2 (120 livres/pouce carré). La charge laisse un squelette incombustible s'élevant à moins de   1,25%   de son poids, sans qu'il ne se dépose aucune matière organique con- densée dans l'appareil. 



  EXEMPLE 2. 



   Un mélange de la composition suivante : 
Nitrate de guanidine   88,7   % 
2:4 dinitro-résorcinol 9,8 % 
Nitrate de potassium   0,25 %   
Pentoxyde de vanadium 0,5 % 
Huile minérale 0,5 % 
Fibres d'asbeste 0,25 % est traité dans un broyeur à boulets jusqu'il ce que les ingrédients soient bien mélangés sous la forme d'une poudre fine. 20 grammes du mélange sont comprimés dans un moule tubulaire de 24 mm (0,95 pouce) de diamètre doublé de papier d'asbeste sous une pression suffisante pour en former un comprimé solide. Ce comprimé avec sa feuille d'asbeste est extrudé du moule et introduit dans un récipient cylindrique d'environ 25 mm (un pouce) de diamètre, 

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 fermé à une extrémité et muni à l'autre extrémité d'un chapeau à visser portant un ajutage de 1,40 mm (0,055 pouce) de diamètre. 



  Le système d'allumage du comprimé à l'extrémité ouverte consiste en une tranche de cordite maintenue à la surface de la composition au moyen d'un disque de .toile métallique en fil d'acier stainless à mailles de 0,25 mm d'ouverture (60 mesh BSS) , avec une mince mèche de poudre noire s'étendant depuis la cordite jusqu'à l'exté- rieur à travers l'ajutage du couvercle du récipient. 



   Ce moteur à réaction miniature forme l'élément de propulsion d'une automobile de course miniature. On produit l'al- lumage en allumant la mèche au moyen d'une allumette, ce qui allume la cordite qui, à son tour, chauffe localement la compo- sition de la charge à la température à laquelle le dégagement de gaz devient actif, la décomposition s'entretenant alors d'elle- même à travers la charge. De cette manière, une poussée de 85 grammes (3 onces) durant 20 secondes est exercée sur la voiture de course miniature. La cendre forme un squelette cohérent du comprimé et s'élève à environ 1 % de son poids. 



  EXEMPLE 3. 



   Un mélange ayant la composition : 
Nitrate de guanidine 67 % 
4 :6 dinitro-o-crésol   18 %   Ó,Ó-bis- (parachlorphényl)- ss,ss,ss -trichloréthane (DDT) 15 % est préparé en broyant les ingrédients ensemble jusqu'à ce qu'ils soient bien mélangés sous la forme d'une poudre fine. 2o gr. du mélange sont pressés sous la forme d'un comprimé solide de 25 mm (un pouce) de diamètre par compression dans un moule à extrusion. 



  Le comprimé insecticide résultant, lorsqu'il est fortement chauffé à une extrémité, par exemple par la flamme d'un brûleur Bunsen ou au moyen d'une composition d'allumage, entretientsa propre décora- ' 

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 position en donnant une fumée jaune sans flamme, contenant du 4:6 dinitro-o-crésol et du DDT, qui dépose un mince enduit de la matière insecticide sur des surfaces avec lesquelles elle vient en contact et les rend ainsi   léthal es   aux mouches domestiques pen- dant quelque temps. Le comprimé laisse un résidu non volatil se montant à environ 10% de son poids. 



  EXEMPLE 4. 



   Les ingrédients sont les mêmes que dans l'exemple 3, sauf que   l'isomère# de     l'hexachlorcyclohexane   (Gammexane) rem- place le DDT. Un comprimé insecticide est préparé au moyen du mélange obtenu et sa décomposition est amorcée suivant le pro- cédé décrit dans l'exemple 2. Sa décomposition produit une fu-   mée jaune sans flamme, contenant du 4 :6 et du   gammexane qui dépose un enduit mince de poudre léthal pour les mouches domestiques. Le résidu non-volatil se monte à environ 10% du poids de la boulette. 



  EXEMPLE 5. 



   Un mélange ayant la composition : 
Nitrate de guanidine 65 % 
Dinitroso-résorcinol 15 % 
Gammexane 20 % est broyé complètement en fine poudre. Un comprimé d'insecticide de 20 gr. de la décomposition est pressé comme décrit dans l'exem- ple 3 et sa décomposition est amorcée de façon semblable. Une fumée blanche dense contenant du Gammexane est produite sans au- cune flamme. Le résidu non-volatil se monte à environ 10 % du poids du comprimé.

Claims

REVENDICATIONS.

1.- Charges génératrices de gaz caractérisées en ce qu' elles comprennent du nitrate de guanidine en mélange avec un polynitro-phénol ou un polynitroso-phénol.

2. - Charges génératrices de gaz suivant la revendica- tion 1, caractérisées en ce que,, en l'absence de diluants ou d'ingrédients absorbant la chaleur, la quantité de polynitro- phénol ou polynitroso-phénol s'élève à 8 à 20 % du poids du nitrate de guanidine.

3. - Charges génératrices de gaz suivant les revendica- tions 1 et 2, caractérisées en ce que le polynitrophénol est du 2:4 dinitro-résorcinol.

4.- Charges génératrices de gaz suivant les revendica- tions 1 et 2, caractérisées en ce que le polynitro-phénol et poly- nitroso-phénol est du 2:4:6-trinitro,-résorcinol, 2:4 dinitro-réscr- cinol, 4:6-dinitro-ortho-crésol, 3,5 dinitro-catéchol, 2 :6 dinitro- para-crésol, acide 3 :5 salicylique.

5. - Charges génératrices de gaz suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisées en ce qu'elles com- prennent un acide carbocylique aliphatique choisi dans le groupe comprenant les acides tartrique, maléique, citrique et fumarique.

6. - Charges génératrices de gaz suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisées en ce qu' elles comprennent une petite proportion de pentoxyde de vanadium.

7. - Charges génératrices de gaz suivant la revendica- tion 6, caractérisées en ce que la quantité de pentoxyde de vana- dium y contenue est d'environ 0,2 à 1% du poids du nitrate de guanidine.

8. - Charges génératrices de gaz suivant les revendica- tions 6 et 7, caractérisées en ce que le pentoxyde de vanadium se trouve sous la forme d'un composé de vanadium équivalent au A point de vue chimique. <Desc/Clms Page number 12>

9. - Charges génératrices de gaz suivant la revendica- tion 8, caractérisées en ce que le composé de vanadium est du vanadate ammonique.

10. - Charges génératrices de gaz suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisées en ce qu'elles comprennent un léger pourcentage, au moins 0,25% environ du poids de la charge, d'une matière résistant à la chaleur ayant un grand développement de surface.

11.- Charges génératrices de gaz suivant la revendi- cation 10, caractérisées en ce que la matière résistant à la chaleur est de la fibre d'asbeste.

12. - Charges génératrices de gaz suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisées en Ce qu'elles comprennent un léger pourcentage de nitrate de potassium.

13. - Charges génératrices de gaz suivant la revendica- tion 12, caractérisées en ce que le pourcentage de nitrate de potassium est de 0,25 à 1 % du poids de la charge.

14.- Charges génératrices de gaz suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisées en ce qu'elles renferment des ingrédients pour réduire ou augmenter la température des gaz produits.

15. - Charges génératrices de gaz suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisées en ce qu'elles comprennent des matières à effet, volatilisables par la chaleur.

16. - Charges génératrices de gaz suivant la revendica- tion 15 caractérisées en ce que les matières à effet, volatili- sables par la chaleur sont des substances éloignant les insectes, des insecticides, fongicides, bactéricides ou autres produits détruisant les organismes nuisibles.

17. - Charges génératrices de gaz suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, sous forme de poudre, granulaire ou compacte de toute conformation.désirée. <Desc/Clms Page number 13>

18. - Charges génératrices de gaz sous forme compacte, suivant la revendication 17, caractérisées en ce qu'une partie de la surface de la charge compacte est munie d'un enduit ad- hérant de matière thermiquement isolante.

19. - Charges génératrices de gaz, en substance comme décrit ci-dessus avec référence aux exemples précités.