ES2224118T3 - Mezcla fulminante libre de plomo para fulminante de percusion. - Google Patents
Mezcla fulminante libre de plomo para fulminante de percusion.Info
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Abstract
SE SUMINISTRA UNA MEZCLA PARA DETONANTE LIBRE DE PLOMO (22) QUE TIENE UNA ALTA SENSIBILIDAD. LA MEZCLA PARA EL DETONANTE (22) CONTIENE UN EXPLOSIVO INICIADOR, UN ACTIVADOR, UN PROPELENTE, SILICIURO CALCICO Y UN OXIDANTE. LOS PRODUCTOS DE ESCAPE DE LA IGNICION ESTAN ESENCIALMENTE LIBRES DE OXIDOS TOXICOS TALES COMO EL OXIDO DE PLOMO, OXIDO DE BARIO Y OXIDO DE ANTIMONIO.
Description
Mezcla fulminante libre de plomo para fulminante
de percusión.
Esta invención se refiere a una composición para
un fulminante de percusión. Más en particular, el fulminante,
sustancialmente exento de plomo, contiene siliciuro de calcio y
dinol. El fulminante tiene suficiente sensibilidad para uso en
sistemas Boxer y Berdan de fulminantes.
Durante aproximadamente los últimos cincuenta
años, el explosivo principal usado en composiciones de fulminantes
en armas pequeñas ha sido el estifnato de plomo. El estifnato de
plomo se combina con agentes oxidantes y reductores,
sensibilizadores y otros combustibles. Entre las adiciones típicas
al estifnato de plomo están incluidos tetraceno, aluminio, sulfuro
de antimonio, silicato cálcico, peróxido de plomo, boro, metales
pirofóricos y nitrato de bario. Las variaciones en los ingredientes
y sus cantidades relativas dan por resultado sistemas químicos que
poseen una sensibilidad y propiedades de ignición propulsoras
ajustadas a requerimientos específicos. Estas composiciones de
fulminante se usan todavía y, mayoritariamente, en fulminantes de
armas pequeñas.
Sin embargo, los recelos sobre riesgos
ambientales y los efectos potenciales para la salud de los
individuos, principalmente en recintos de tiro interiores, ha
conducido a temores en cuanto a los productos de la combustión de
los fulminantes. Los fulminantes basados en estifnato de plomo
producen óxidos de plomo tóxicos y, típicamente, también óxidos de
bario y antimonio. Se ha hecho una extensa investigación para buscar
un fulminante sustitutivo que (1) no produzca productos de
combustión tóxicos; (2) tenga una presión y una velocidad de
ignición consistentes; (3) y tenga suficiente sensibilidad para uso
en sistemas Boxer y Berdan de fulminantes.
El documento
EP-A-0334 725 describe un fulminante
que incluye dinol, un explosivo de fulminante sensible al choque,
óxido cúprico, un agente reductor, un polvo abrasivo inerte y,
opcionalmente, un aglutinante. Se describe que el siliciuro de
calcio es efectivo como agente reductor y como polvo abrasivo. Sin
embargo, este documento requiere la inclusión de óxido cúprico y no
da cuenta de la ventaja de la combinación de dinol y siliciuro
cálcico.
El documento
US-A-5216199 describe un compuesto
propulsor que incluye dinol, vidrio molido y nitrato de estroncio.
No hay indicación alguna en cuanto al siliciuro de calcio y, en
particular, no hay reconocimiento de que, en presencia de dinol, el
siliciuro de calcio es un combustible efectivo.
El documento
US-A-3420137 describe la formación
de muchas composiciones diferentes de fulminante por un
procedimiento de evaporación de líquidos. Las composiciones
contienen siempre un aglutinante orgánico que es desventajoso en un
fulminante.
El documento
US-A-4608102 describe un fulminante
que incluye dinol, dióxido de manganeso como oxidante y,
opcionalmente, sílice como agente sensibilizante. Nada hay en este
documento de indique o sugiera un fulminante que incluya dinol y
siliciuro cálcico.
Se describen composiciones de fulminante no
tóxicas en la patente U.S. nº. 4.963.201, expedida a Bjerke y otros,
y en la patente U.S. nº. 5.167.736, expedida a Mei y Pickett.
La patente de Bjerke y otros describe una
composición no tóxica de fulminante que contiene dinol, tetraceno,
un combustible éster nitrado y nitrato de estroncio. El producto
agotado de la ignición de esta mezcla no contiene plomo, bario u
óxidos de antimonio. El producto agotado de la combustión contiene
escoria de óxido de estroncio. La sensibilidad es inferior a la del
fulminante basado en estifnato de plomo. Si bien la composición de
fulminante es adecuada para uso en fulminantes Berdan, la
sensibilidad es marginal parara fulminantes Boxer.
Los fulminantes Boxer contienen un tope que
permite que se venda el fulminante como un componente y el usuario
de la pistola puede recargar las cápsulas de los cartuchos. La
aptitud para reutilizar cápsulas de cartuchos hace deseable que los
fulminantes tengan sensibilidad suficiente para uso como fulminantes
Boxer para aplicaciones militares y comerciales.
La patente de Mei y Pickett describe una
composición no tóxica de fulminante para uso en fulminantes de
percusión Boxer y Berdan. La composición contiene dinol y boro. Se
describe que el siliciuro de calcio es útil como sensibilizante
abrasivo y como agente reductor.
Si bien estas composiciones no tóxicas de
fulminante son adecuadas, existe necesidad de otras composiciones no
tóxicas de fulminante que tengan sensibilidad suficiente para
sistemas Boxer de fulminante.
Consecuentemente, es un objetivo de la invención
proporcionar una composición de fulminante que no genere óxidos
tóxicos después de la ignición y que tenga sensibilidad suficiente
tanto en fulminantes Berdan como Boxer. Es un rasgo de la invención
que este fulminante contiene cantidades especificadas de dinol,
siliciuro cálcico, tetraceno, un agente propulsor, y un oxidante,
preferiblemente nitrato potásico. Otro rasgo de la invención es que
la sensibilidad del fulminante es buena tanto en cartuchos de 9 mm
como en cartuchos especiales de 38, dentro de las especificaciones
de SAAMI. SAAMI se refiere al Sporting Arms and Ammunition
Manufacturers Institute.
Una ventaja de la invención es que la ignición
del fulminante no tóxico no genera gases tóxicos. Además, el
fulminante tiene sensibilidad suficiente para uso como fulminante de
los tipos Boxer y Berdan.
De acuerdo con la invención, se proporciona un
fulminante que esencialmente consiste en un polvo explosivo mezclado
con un polvo pirotécnico. El polvo pirotécnico comprende siliciuro
cálcico y un oxidante. El fulminante tiene la composición de la
reivindicación 1.
De acuerdo con la invención, se proporcionan
también pistones de fulminantes de percusión según las
reivindicaciones 7 y 8.
Un fulminante preferido de la invención consiste
en de 2% a 50% en peso de dinol, de 2% a 10% en peso de tetraceno,
de 5% a 30% en peso de un agente propulsor, de 2% a 20% en peso de
siliciuro cálcico y de 20% a 50% en peso de nitrato potásico.
Los objetivos, rasgos y ventajas indicados serán
más evidentes al considerar la memoria y dibujos que siguen.
La Figura 1 representa en corte transversal un
cartucho para armas pequeñas que utiliza un fulminante Boxer.
La Figura 2 muestra una vista en planta desde
arriba del fulminante Boxer de la Figura 1.
La Figura 3 es una representación en corte
transversal de un cartucho para armas pequeñas que utiliza un
fulminante Berdan.
El fulminante de los solicitantes contiene una
mezcla pirotécnica combinada con una mezcla explosiva. La mezcla
pirotécnica contiene siliciuro cálcico como combustible y un
oxidante. Los oxidantes preferidos son uno o más compuestos de
nitratos alcalinos y alcalinotérreos. Un oxidante preferido es
nitrato potásico.
Una mezcla explosiva adecuada incluye una mezcla
de un explosivo iniciador, un agente sensibilizante y un propulsor.
El explosivo iniciador es diazodinitrofenol (dinol) y el agente
sensibilizante es tetraceno. El agente propulsor es cualquier éster
nitrado adecuado, tal como tetranitrato de pentaeritritol (PETN),
nitroglicerina y nitrocelulosa. Son datisfactorias mezclas de finos
de propulsores, tales como 60% de nitrocelulosa y 40% de
nitroglicerina. Estos propulsores comercialmente adquiribles están
disponibles en tamaños de partícula pequeños (tales como de
aproximadamente 0,25 mm a aproximadamente 0,50 mm de diámetro).
Entre otros propulsores adecuados están incluidos
dinitrotolueno, ácido pícrico y nitroguanidina. El propulsor puede
ser también una mezcla de propulsores especificados. Un propulsor
preferido comprende escamas de propulsor y lo ofrece Hercules
Incorporated (Camden, NJ) como propulsor de la Serie 1500. El
propulsor consiste en escamas de un tamaño que pasará a través de un
tamiz de malla 30 y que tiene la composición de 30% de
nitroglicerina y 70% de nitrocelulosa. Las escamas pueden estar
revestidas con grafito para mejorar el deslizamiento durante la
mezcladura y la carga.
La composición fulminante de los solicitantes
consiste en:
de 10% a 50% en peso de dinol;
de 2% a 10% en peso de tetraceno;
de 3% a 30% en peso de un propulsor;
de 2% a 20% en peso de siliciuro cálcico, y
de 20% a 50% en peso de un oxidante.
Utilizando los constituyentes preferidos, el
fulminante consiste esencialmente en:
de 10% a 50% de dinol;
de 2% a 10% en peso de tetraceno;
de 3% a 30% en peso de un propulsor;
de 2% a 20% de siliciuro cálcico, y
de 20% a 50% en peso de nitrato potásico.
Cuando la cantidad de explosivo iniciador, esto
es, dinol, es inferior a 10%, la mezcla de cebador tiene una
vigorosidad demasiado baja. La ignición del iniciador es una
deflagración y no una explosión energética. Si el contenido es
superior a 50%, la vigorosidad es demasiado alta y la explosión
iniciadora es demasiado violenta.
El contenido del agente sensibilizante, esto es,
tetraceno, es de 2% a 10%. Por debajo de 2%, la sensibilidad es baja
y la frecuencia de fallos, "no ignición", del cebador aumenta.
El aumento de la cantidad de agente sensibilizante por encima de 10%
no contribuye a un aumento adicional de la sensibilidad.
La cantidad de propulsor es de 3% a 30%. Un
contenido de propulsor de menos de aproximadamente 3% hace que
vigorosidad no sea suficiente para la ignición de la carga
principal. Por encima de 30%, la vigorosidad es demasiado alta y el
fulminante demasiado energético.
El componente pirotécnico del fulminante es
siliciuro cálcico y un oxidante. El siliciuro cálcico proporciona el
calor para encender la mezcla explosiva. Cuando el contenido de
siliciuro cálcico es menor que 2% en peso, se genera insuficiente
calor para asegurar la ignición de la mezcla explosiva. Cuando el
contenido de siliciuro cálcico es superior a 20%, la energía del
combustible se descarga principalmente como un fogonazo y no como
calor, lo que da por resultado una mala combustión y un contenido
alto en partículas en el producto de la ignición.
Está presente una cantidad suficiente de oxidante
para proporcionar una alta temperatura y una combustión consistente
del siliciuro cálcico.
En realizaciones preferentes de la invención, el
contenido de dinol es de 20% a 45% en peso y, más preferiblemente,
de 25% a 40% en peso. Preferiblemente, el contenido de tetraceno es
de 3% a 8% en peso y el contenido de propulsor es, preferiblemente,
de 5% a 25% en peso. Preferiblemente, el siliciuro cálcico está
presente en una cantidad de 5% a 15% y, muy preferiblemente, en una
cantidad de 8% a 12%. El oxidante preferiblemente está presente en
una cantidad de 25% a 40%.
Un fulminante preferido esencialmente tiene
siguiente composición:
de 20% a 45% en peso de dinol;
de 3% a 8% en peso de tetraceno;
de 5% a 25% en peso de un propulsor;
de 5% a 15% en peso de siliciuro cálcico, y
de 25% a 40% en peso de nitrato.
La composición de fulminante se coloca en una
cavidad para el fulminante que utiliza el sistema Boxer o el Berdan.
La Figura 1 representa una sección transversal de un cartucho 10
para armas pequeñas que tiene un pistón 12 de fulminante de
percusión. El fulminante 22 se enciende cuando el percutor golpea la
base 14 del de fulminante. El pistón 14 tiene una configuración
generalmente en forma de dedal pequeño que tiene un extremo cerrado
y un extremo abierto. A través del extremo abierto del pistón 14 del
fulminante, se extiende un tope metálico 16. El tope metálico tiene
una región 18 centralmente deprimida y al menos una abertura. La
Figura 2 ilustra, en vista en plano desde arriba, la disposición del
tope metálico 16 y la abertura 20 situada dentro de la región 18
deprimida centralmente.
Considerando nuevamente la Figura 1, el
fulminante 22 está contenido dentro del receptáculo 14 del
fulminante. El fulminante 22 tiene contacto con el extremo cerrado
del receptáculo 14 de fulminante y la región centralmente deprimida
18 del tope metálico 16.
Cuando el extremo cerrado del receptáculo 14 del
fulminante es golpeado por el percutor, la región centralmente
deprimida 18 es conducida energéticamente a la mezcla de fulminante
22, generándose una onda de choque que enciende el fulminante 22. El
calor y la llama generados por la ignición se desplazan a través del
orificio central, encendiendo la carga explosiva principal (26) que
dispara una bala u otro proyectil (no representado).
La Figura 3 representa en corte transversal un
cartucho 30 para armas pequeñas que tiene un fulminante 32 Berdan.
El receptáculo 14 del fulminante tiene sustancialmente la misma
configuración que el de la Figura 1, generalmente en forma de un
dedal pequeño con un extremo abierto y un extremo cerrado. La mezcla
fulminante 22 está contenida dentro del receptáculo 14 de fulminante
y está en contacto con el extremo cerrado del receptáculo 14 del
fulminante y un saliente 34 que se extiende desde la base de la
camisa 36 del cartucho.
El fulminante 22 está en contacto con el extremo
cerrado del receptáculo 14 del fulminante y el saliente 34. Cuando
el extremo cerrado del receptáculo 14 es golpeado por un percutor,
el saliente 34 es desplazado al fulminante 22, generándose una onda
de choque que enciende el fulminante 22. La ignición del fulminante
22 genera una llama que se desplaza a través de orificios dobles 38
para encender el explosivo principal 26, disparando la bala u otro
proyectil (no representado).
Los ejemplos siguientes, que tienen carácter
ilustrativo y no limitativo, demuestran los beneficios de la
composición de fulminante inventiva.
Se utilizó en todos los ejemplos un fulminante de
la siguiente composición:
40% en peso de dinol;
6% en peso de tetraceno;
8% en peso de finos propulsores (30% de
nitroglicerina y 70% de nitrocelulosa)
10% de siliciuro cálcico y
30% de nitrato potásico.
La mezcla fulminante se cargo en un dedal
receptor de fulminante de una pistola pequeña Boxer estándar y se
montó. El fulminante se ensayó luego de acuerdo con la
especificación de SAAMI en cuanto a la sensibilidad de fulminantes
para pistolas. Los requerimientos son de que no se queme muestra
alguna cuando se hace caer un peso de ensayo de 55,0 g desde una
altura de 25,4 mm sobre la mezcla de fulminante. Todas las muestras
deben arder cuando el peso se hace caer desde una altura de 280 m.
Cuando se ensayó el fulminate en un cartucho 38 Especial, es
obtuvieron los resultados de la Tabla 1.
| Altura | Número de muestras que no se queman (ensayadas 50) |
| 51 mm | 50 |
| 76 mm | 38 |
| 102 mm | 22 |
| 127 mm | 2 |
| 152 mm | 0 |
Los resultados de la Tabla 1 proporcionan una
H-bar (la altura a la que se queman los fulminentes
del ensayo) de 100 mm y una H-bar más 4 Sigma
(altura prevista a la que se queman todas las muestras) de 165
mm.
La Tabla 2 indica los resultados obtenidos cuando
se ensaya en una vaina de cartucho de 9 mm.
| Altura | Número de muestras que no se queman (de 50) |
| 76 mm | 50 |
| 102 mm | 39 |
| 127 mm | 16 |
| 152 mm | 1 |
| 178 mm | 0 |
Los resultados de la Tabla 2 proporcionan una
H-bar de 117 mm y una H-bar más 4
Sigma (altura prevista a la que se queman todas las muestras) de 195
mm.
Como se ilustra en la Tabla 3, para ambos
cartuchos, de 9 mm y 38 Especial, la velocidad y la presión del
fulminante de esta invención son aproximadamente iguales o mejores
que las de una mezcla convencional basada en plomo. El
comportamiento del fulminante es uniforme en un amplio intervalo de
temperaturas. En cada caso, el tiempo de equilibrio es de 4 horas.
El número de muestras ensayadas es de 10 a 21ºC y a 60ºC. A -40ºC se
ensayaron 25 muestras.
Las desviaciones estándar relativamente bajas de
las composiciones de fulminante de la invención indican que podrían
esperarse resultados consistentes de vaina a vaina.
Los productos de ignición de la mezcla fulminante
deben ser no tóxicos y predominantemente gaseosos. El producto de
ignición (en la cámara) de la mezcla de fulminante usada para los
Ejemplos tiene la composición calculada teóricamente que se indica
en la Tabla 4. En la boca se produciría una mayor oxidación de los
productos de ignición.
| Componente | % en peso |
| CO | 34,04 |
| CO_{2} | 6,75 |
| K | 3,88 |
| N_{2} | 21,19 |
| KOH* | 8,46 |
| H_{2}O | 0,86 |
| H_{2} | 0,50 |
| CaO* | 5,82 |
| SiO_{2}* | 12,47 |
| KOH | 5,74 |
\text{*} Estos componentes son
productos de ignición sólidos. Los restantes son gaseosos. El
porcentaje ponderal de sólidos es de aproximadamente 26,75%. El 0,3%
restante corresponde a varios productos de ignición gaseosos
presentes en una cantidad de menos de 0,2% en
peso.
Es evidente que, de acuerdo con la presente
invención, se ha proporcionado un fulminante no tóxico que satisface
totalmente los objetivos, medios y ventajas que se han
presentado.
Claims (8)
1. Una composición de fulminante (22) adecuada
para fulminantes Boxer y Berdan, que no genera óxidos tóxicos
después de la ignición, composición de fulminante que consiste
en:
de 10% a 50% en peso de dinol;
de 2% a 10% en peso de tetraceno;
de 3% a 30% en peso de un propulsor;
de 2% a 20% en peso de siliciuro cálcico, y
de 20% a 50% en peso de un oxidante.
2. La composición de fulminante (22) de la
reivindicación 1, caracterizada porque el propulsor
mencionado se selecciona entre el grupo constituido por ésteres
nitrados, dinitrotolueno, ácido pícrico y nitroguanidina, y sus
mezclas.
3. La composición de fulminante (22) de la
reivindicación 2, caracterizada porque el propulsor
mencionado es un éster nitrado seleccionado entre el grupo
constituido por PETN, nitroglicerina, nitrocelulosa, y sus
mezclas.
4. La composición de fulminante (22) de la
reivindicación 3, caracterizada porque el propulsor
mencionado es una mezcla de escamas pequeñas de nitroglicerina y
nitrocelulosa.
5. La composición de fulminante (22) de la
reivindicación 1, caracterizada porque el oxidante
mencionado es uno o más compuestos seleccionados entre el grupo
constituido por nitratos de metales alcalinos y
alcalinotérreos.
6. La composición de fulminante (22) de la
reivindicación 5, caracterizada porque el oxidante
mencionado es nitrato potásico.
7. Un pistón de fulminante de percusión (12),
caracterizado por:
un receptáculo (14) para el fulminante, que tiene
una configuración generalmente en forma de un dedal pequeño con un
extremo cerrado y un extremo abierto;
un tope metálico (16) que se extiende por el
mencionado extremo abierto, tope (16) que tiene una región (18)
deprimida centralmente que contiene al menos una abertura (20),
y
un fulminante (22) contenido dentro del
mencionado receptáculo (14) del fulminante y que tiene contacto con
el mencionado extremo cerrado del mencionado receptáculo (14) para
el fulminante y la mencionada región deprimida (18) del mencionado
tope (16), fulminante (22) que tiene una composición de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
8. Un pistón de fulminante de percusión (32),
caracterizado por:
un receptáculo para el fulminante, que tiene una
configuración generalmente en forma de un dedal pequeño con un
extremo cerrado y un extremo abierto, y
un fulminante (22) contenido dentro del
mencionado receptáculo para el fulminante, que tiene una
composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1
a 6.
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