EP0540372B1 - Composition pour boutons d'allumettes contenant des phosphures de fer - Google Patents
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B39/00—Compositions containing free phosphorus or a binary compound of phosphorus, except with oxygen
- C06B39/02—Compositions containing free phosphorus or a binary compound of phosphorus, except with oxygen with an inorganic oxygen-halogen salt
- C06B39/04—Compositions containing free phosphorus or a binary compound of phosphorus, except with oxygen with an inorganic oxygen-halogen salt with a binary compound of phosphorus, except with oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06F—MATCHES; MANUFACTURE OF MATCHES
- C06F3/00—Chemical features in the manufacture of matches
Definitions
- the invention relates to match buttons and, more particularly, but not exclusively, to so-called safety matches.
- a safety match consists of a rod comprising, at one end, a button designed to ignite by friction on a special support comprising red phosphorus.
- a button designed to ignite by friction on a special support comprising red phosphorus.
- matches of the so-called “strike-anywhere” type the button of which ignites by friction on the most diverse rough supports.
- Sulfur is used in safety matches, phosphorus sulfide in "strike-anywhere" matches.
- the odor of sulfur dioxide released at the time of combustion may be perceived as irritating for some users, and especially the traces of potassium dichromate and zinc salts generally present in the washing water of production equipment may be considered polluting if they are released into the natural environment.
- the object of the present invention is to overcome this drawback by making it possible to substitute for sulfur a primary fuel which is non-toxic and not capable of producing an irritating emanation and to suppress the introduction of potassium dichromate and, preferably, that of oxide. of zinc in the composition of the button.
- composition for match button according to the invention is defined in a first set of claims 1 to 10 in which claim 1 specifies that this composition comprises an oxidizer, a fuel, a binder as well as possible fillers and adjuvants and is characterized in that the fuel comprises an iron phosphide in a proportion ranging from 3 to 60% by weight.
- composition according to the invention is defined in a second set of claims 1 to 13, in which claim 1 specifies that this composition comprises an oxidizer , a fuel, a binder as well as fillers and any additives, and is characterized in that the fuel comprises an iron phosphide in a proportion ranging from 3 to 60% by weight, and in that the charge comprises flours diatoms, and / or bentonite and / or mica and / or silica.
- the average particle size of the iron phosphides used will be less than 250 ⁇ m and, preferably, of the order of ten ⁇ m.
- the components are mixed in aqueous dispersion with, for example, 25% of water and the matches are manufactured by soaking according to a conventional technique.
- the iron phosphide used is commercially available in the form of a fine powder (majority particle size of a few microns), which is used in the prior art as a conductive pigment in the field of anti-corrosion paints.
- This powder contains iron phosphides in the form F2P or F3P.
- the phosphide oxidation reaction begins with friction on a special surface which can be identical to that found in traditional safety matchboxes using sulfur as fuel.
- the particle size of the phosphides has been found to be an important parameter (it must be less than 200 microns on average to obtain satisfactory reactivity and sensitivity), which is probably explained by the role played by the interface between the particles of phosphides and potassium chlorate crystals in combustion.
- combustion speed does not reach values high enough to require the use of an energetic phlegmatizer, such as zinc oxide or zinc salt.
- This ignition violence could be reduced in particular thanks to an addition of celite, for example by 1% by mass and / or by the replacement of a phosphide fraction, for example of the order of 4% with mica.
- celite for example by 1% by mass and / or by the replacement of a phosphide fraction, for example of the order of 4% with mica.
- phosphide fraction for example of the order of 4% with mica.
- This composition makes it possible to obtain a good sensitivity, which remains good even in the case where the bentonite is removed and where 3% of celite is added.
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Description
- L'invention concerne les boutons d'allumettes et, plus particulièrement, mais non exclusivement, d'allumettes dites de sûreté.
- On sait qu'une allumette de sûreté est constituée d'une tige comportant, à une extrémité, un bouton conçu pour s'enflammer par frottement sur un support spécial comportant du phosphore rouge. Il existe, par ailleurs, des allumettes de type dit "strike-anywhere" dont le bouton s'enflamme par frottement sur les supports rugueux les plus divers.
- Une composition traditionnelle pour bouton d'allumette répond à la formulation suivante :
- Comburant
- : Chlorate de potassium 28 à 62 % en poids
- Combustible
- : Soufre ou sulfure de phosphore 2 à 7 % en poids
- Liant
- : Gélatine pure ou avec des additifs 8 à 18 % en poids
- Charges
- : Matières siliciques ou organiques 15 à 25 % en poids
- Adjuvants
- : Catalyseurs, pigments, colorants
(dont bichromate de potassium et oxyde de zinc) 0,5 à 25 % en poids - Le soufre est utilisé dans les allumettes de sûreté, le sulfure de phosphore dans les allumettes "strike-anywhere".
- Les allumettes actuelles ne présentent pas de toxicité effective ni pour l'utilisateur, ni pour le personnel de production.
- Toutefois, l'odeur d'anhydride sulfureux dégagée au moment de la combustion peut être perçue comme irritante pour certains utilisateurs, et surtout les traces de bichromate de potassium et de sels de zinc généralement présents dans les eaux de lavage du matériel de production peuvent être considérées comme polluantes si elles sont rejetées dans le milieu naturel.
- La présente invention a pour but de s'affranchir de cet inconvénient en permettant de substituer au soufre un combustible primaire atoxique et non susceptible de produire une émanation irritante et de supprimer l'introduction de bichromate de potassium et, de préférence, celle d'oxyde de zinc dans la composition du bouton.
- Toutefois, par la demande de brevet européen 0496996 A2 publiée le 5 Août 1992, c'est à dire postérieurement à la date de priorité de la présente demande, on a déjà proposé une composition pour bouton d'allumette dans laquelle les composés de chrome et les composés à base de sesqui-phosphores, les composés sulfureux et les oxydes de zinc sont absents et sont remplacés par du phosphure de fer.
- En conséquence, pour les pays désignés dans la présente demande et qui ne le sont pas dans la demande de brevet européen précitée, la composition pour bouton d'allumette selon l'invention est définie dans un premier jeu de revendications 1 à 10 dans lequel la revendication 1 précise que cette composition comprend un comburant, un combustible, un liant ainsi que d'éventuels charges et adjuvants et est caractérisée en ce que le combustible comprend un phosphure de fer dans une proportion allant de 3 à 60 % en poids.
- Pour les pays désignés dans la présente demande et qui le sont dans la demande de brevet européen précitée, la composition selon l'invention est définie dans un second jeu de revendications 1 à 13, dans lequel la revendication 1 précise que cette composition comprend un comburant, un combustible, un liant ainsi que des charges et d'éventuels adjuvants, et est caractérisée en ce que le combustible comprend un phosphure de fer dans une proportion allant de 3 à 60 % en poids, et en ce que la charge comprend des farines de diatomées, et/ou de la bentonite et/ou du mica et/ou de la silice.
- Dans un mode d'exécution préféré, la granulométrie moyenne des phosphures de fer utilisés, sera inférieure à 250 µm et, de préférence, de l'ordre d'une dizaine de µm.
- Dans son application aux allumettes de sûreté, la composition suivant l'invention aura avantageusement la formulation suivante :
- Comburant
- : Chlorate ou perchlorate de potassium 30 à 62 % en poids
- Combustible
- : Phosphures de fer 3 à 60 % en poids
- Liant
- : Gélatine ou liants de synthèse 5 à 18 % en poids
- Charges
- : Matières siliciques ou organiques 0 à 25 % en poids
- Adjuvants
- : Pigments - flegmatisants - stabilisants 0 à 25 % en poids
- L'invention sera mieux comprise à la lumière des exemples décrits ci-après, donnés à titre non limitatif, qui se rapportent à la fabrication d'allumettes de sûreté.
- On part de la composition suivante :
- Chlorate de potassium
- 50% en masse du mélange sec
- Gélatine
- 13 % en masse du mélange sec
- Farine de diatomées
- 5 % en masse du mélange sec
- Phosphure de fer
- 32 % en masse du mélange sec
- Les composants sont mélangés en dispersion aqueuse avec par exemple 25 % d'eau et la fabrication des allumettes s'effectue par trempage suivant une technique classique.
- Après séchage pendant 1 heure 30 à 40°C, la réactivité et la sensibilité obtenues sont comparables à celles d'une formulation classique pour allumettes de sûreté.
- On soulignera qu'aucun ajout de bichromate de potassium ou d'oxyde de zinc n'a été fait. Le phosphure de fer utilisé est disponible dans le commerce à l'état de poudre fine (granulométrie majoritaire de quelques microns), laquelle est utilisée dans l'art antérieur comme pigment conducteur dans le domaine des peintures anti-corrosion.
- Cette poudre contient des phosphures de fer sous la forme F₂P ou F₃P.
- La réaction d'oxydation des phosphures s'amorce par la friction sur une surface spéciale qui peut être identique à celle que possèdent les boîtes d'allumettes de sûreté traditionnelles utilisant le soufre comme combustible. On constate de manière surprenante que la combustion des phosphures se poursuit quand on arrête le frottement, en dépit de l'absence de l'effet catalytique - indispensable dans l'art antérieur - du bichromate de potassium.
- La granulométrie des phosphures s'est révélée constituer un paramètre important (elle doit être inférieure à 200 microns en moyenne pour obtenir une réactivité et une sensibilité satisfaisantes), ce qui s'explique probablement par le rôle joué par l'interface entre les particules de phosphures et les cristaux de chlorate de potassium dans la combustion.
- On constate également que la vitesse de combustion n'atteint pas des valeurs suffisamment élevées pour exiger l'emploi d'un flegmatisant énergique, tel qu'oxyde de zinc ou sel de zinc.
- Toutefois, l'allumage demeure relativement violent, la flamme partant dans tous les sens avec des projections.
- Cette violence de l'allumage a pu être réduite notamment grâce à un rajout de célite, par exemple de 1 % en masse et/ou au remplacement d'une fraction de phosphure, par exemple de l'ordre de 4 % par du mica. Cette dernière solution permet de réduire notablement les projections lors de l'allumage.
- Dans cet exemple, la composition présente la formulation suivante :
- Chlorate de potassium
- 50 % en masse du mélange sec
- Gélatine
- 13 % en masse du mélange sec
- Farine de diatomées
- 5 % en masse du mélange sec
- Phosphure de fer
- 32 % en masse du mélange sec
- Bentonite
- 5 % en masse du mélange sec
- Cette composition permet d'obtenir une bonne sensibilité, laquelle reste bonne même dans le cas où l'on supprime la bentonite et où l'on rajoute 3 % de célite.
- Aucun changement notable n'est constaté si l'on ramène à 11 % la quantité de gélatine, avec des ajouts de 2 % de silice C 600, de 3 % de célite, la quantité de phosphure étant alors ramenée à 29 %.
- La composition définie dans cet exemple est celle qui a donné les meilleurs résultats, aussi bien au niveau de son industrialisation que sur le plan qualitatif. Sa formulation est la suivante :
- Chlorate de potassium
- 55 % en masse du mélange sec
- Gélatine
- 13 % en masse du mélange sec
- Farine de diatomées
- 5 % en masse du mélange sec
- Silice
- 16 % en masse du mélange sec
- Phosphure de fer
- 5 % en masse du mélange sec
- Célite
- 2 % en masse du mélange sec
- Oxyde de titane
- 4 % en masse du mélange sec
- Cette composition a permis d'obtenir une très bonne sensibilité sur tous frottoirs, aucune projection ni de formation de dards, une bonne transmission avec une fumée et une flamme normale, le bouton présentant un bon aspect après allumage : Ces résultats sont restés inchangés à la suite d'un rajout de 1 % d'oxyde de fer pour colorer le bouton.
- Des essais sur une composition similaire à la précédente avec, en moins 1 % de silice et 1 % de phosphure (ce qui ramène à 4 % le pourcentage de phosphure) et, en plus 2 % de célite, ont permis d'obtenir des résultats satisfaisants, avec cependant un léger retard à l'allumage et une légère difficulté des allumettes à s'enflammer.
Claims (13)
- Composition pour bouton d'allumette du type comprenant un comburant, un combustible, un liant ainsi que des charges et d'éventuels adjuvants,
caractérisée en ce que le combustible comprend un phosphure de fer dans une proportion allant de 3 à 60 % en poids, et en ce que les charges comprennent des farines de diatomées, et/ou de la bentonite et/ou du mica et/ou de la silice. - Composition selon la revendication 1,
caractérisée en ce que la granulométrie moyenne des phosphures de fer utilisés est inférieure à 250 µm. - Composition selon la revendication 2,
caractérisée en ce que la granulométrie moyenne des phosphures de fer utilisés est de l'ordre d'une dizaine de µm. - Composition selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que, dans son application aux allumettes de sécurité, elle possède la formulation suivante :Comburant : Chlorate ou perchlorate de potassium 30 à 62 % en poidsCombustible : Phosphures de fer 3 à 60 % en poidsLiant : Gélatine ou liants de synthèse 5 à 18 % en poidsCharges : Matières siliciques ou organiques ≦ 25 % en poidsAdjuvants : Pigments - flegmatisants - stabilisants 0 à 25 % en poids - Composition selon la revendication 4,
caractérisée en ce qu'elle comprend en outre de l'oxyde de fer dans une proportion de l'ordre de 1 %. - Composition selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que le liant est de la gélatine qui rentre dans la composition dans une proportion d'environ 13 %. - Composition selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que les charges comprennent de la farine de diatomées rentrant dans la composition dans une proportion d'environ 5 % en poids. - Composition selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que les charges comprennent de la silice, du mica, et de l'oxyde de titane qui rentre au sein de la composition dans un pourcentage d'environ 3 à 6 % en poids. - Composition selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que la susdite composition comprend de la célite. - Composition selon la revendication 9,
caractérisée en ce que la quantité de célite est comprise entre 1 et 5 %. - Composition selon la revendication 4,
caractérisée en ce qu'elle présente la formulation suivante :Chlorate de potassium 55 % en masse du mélange secGélatine 13 % en masse du mélange secFarine de diatomées 5 % en masse du mélange secSilice 16 % en masse du mélange secPhosphure de fer 5 % en masse du mélange secCélite 2 % en masse du mélange secOxyde de titane 4 % en masse du mélange sec - Composition pour bouton d'allumette,
caractérisée en ce qu'elle comprend :Chlorate de potassium 50 % en masse du mélange secGélatine 13 % en masse du mélange secFarine de diatomées 5 % en masse du mélange secPhosphure de fer 32 % en masse du mélange sec - Composition pour bouton d'allumette,
caractérisée en ce qu'elle comprend :Chlorate de potassium 50 % en masse du mélange secGélatine 13 % en masse du mélange secFarine de diatomées 5 % en masse du mélange secPhosphure de fer 32 % en masse du mélange secBentonite 5 % en masse du mélange sec
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