ES2353263T3

ES2353263T3 - Composiciã“n de igniciã“n y aplicaciones.

Info

Publication number: ES2353263T3
Application number: ES07731031T
Authority: ES
Inventors: Alain Bass
Original assignee: Cheddite France
Current assignee: Cheddite France
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2011-02-28
Anticipated expiration: 2027-02-23
Also published as: RU2008133760A; DE602007009943D1; JP2009527453A; BRPI0708248A2; AU2007217337A1; CN101384524B; CA2641938A1; EP1993978A1; US20090151825A1; WO2007096529A1; ATE485252T1; CA2641938C; MY148243A; EP1993978B1; PL1993978T3; AU2007217337B2; US8052813B2; RU2417972C2; CN101384524A; FR2897864B1

Abstract

Composición de ignición que comprende por lo menos (a) una fracción explosiva que comprende por lo menos un explosivo primario, (b) un sistema oxido-reductor y (c) un aglomerante, caracterizada porque la fracción explosiva representa de 9 a 35% en peso de la composición, porque el explosivo primario por lo menos es el tetrazeno, y porque el tetrazeno representa por lo menos 95% en peso de dicha fracción explosiva.

Description

La presente invención se refiere a una composición de ignición destinada a incorporar una cadena pirotécnica para asegurar un encendido, una separación o una destrucción. Una composición de ignición es una masa de una materia detonante que servirá para transformar una acción generalmente mecánica, por ejemplo percusión, en una acción pirotécnica, provocando la inflamación de una carga de polvo o de explosivo. La invención se describirá más particularmente en una aplicación para cartuchos de caza

o deportivos, pero no se limita a esta utilización y puede convenir para cualquier sistema de deformación por explosión, por ejemplo en la industria automóvil, para el encendido de un cojín hinchable de seguridad (airbag) o un pretensor de cinturón de seguridad.

Una composición de ignición está constituida clásicamente por una fracción explosiva que comprende uno o varios explosivos primarios y uno o varios explosivos secundarios, un sistema oxido-reductor y eventualmente un aglomerante y un agente de fricción. Entre los explosivos primarios, el fulminato de mercurio y el azoturo de plomo, usados solos, ya no se utilizan debido a la corrosión demasiado importante que generan en las armas, y a los residuos a base de mercurio o de plomo que producen en el medio ambiente. Se utilizan generalmente unas mezclas de explosivos primarios seleccionados de entre las mezclas de trinitroresorcinato de plomo y de tetrazeno. De esta manera, se comercializan unas composiciones que responden a la formulación siguiente:

-una fracción explosiva que comprende a título de explosivo primario

aproximadamente 35% de trinitroresorcinato de plomo y 3 a 4% de tetrazeno, en

peso con respecto al peso total de la composición,

-un sistema oxido-reductor, y

-un aglomerante.

Más recientemente, se han desarrollado unas composiciones de ignición exentas de plomo con una fracción explosiva constituida por unas mezclas de diazodinitrofenol y de tetrazeno, en una proporción del tetrazeno que puede alcanzar 40% para cada una de ellas, en peso con respecto al peso total de la composición.

Según el documento FR-A-2 730 991, se conoce una composición de ignición destinada a unos cartuchos de armas ligeras que comprenden 20-40% en peso de diazonitrofenol y 5-20% en peso de tetrazeno, y un sistema oxido-reductor que comprende unos metales y unos óxidos de estaño. El documento EP-A-1 216 215 describe una composición de ignición que comprende 5-40% en peso de un explosivo seleccionado de entre los nitroésteres y las nitraminas, 5-40% en peso de tetrazeno, un sistema oxido-reductor, un aglomerante y un agente de fricción. Las composiciones preferidas descritas comprenden siempre una fracción explosiva que tiene una proporción de por lo menos 50% en peso de la composición.

En esta búsqueda de composiciones menos nocivas y menos contaminantes, el solicitante ha descubierto que el tetrazeno, o hidrato de 1-(5-tetrazolil)-4-guanil-tetrazeno se podía utilizar en una composición de ignición como explosivo primario mayoritario, y que podía incluso ser utilizado como único explosivo primario, incluso como único constituyente de la fracción explosiva. Este descubrimiento presenta varios intereses. En primer lugar, la fracción explosiva así obtenida está exenta de plomo. Además, y de manera sorprendente, el uso del tetrazeno como explosivo primario mayoritario o como único explosivo primario permite disminuir la proporción de la fracción explosiva en la composición de ignición.

De esta manera, la invención se refiere a una composición de ignición que comprende por lo menos (a) una fracción explosiva que comprende por lo menos un explosivo primario, (b) un sistema oxido-reductor y (c) un aglomerante, composición en la que la fracción explosiva representa de 9 a 35% en peso de la composición, y el explosivo primario por lo menos es el tetrazeno que representa por lo menos 95% en peso de dicha fracción explosiva. Preferentemente, el tetrazeno representa por lo menos 99% en peso de la fracción explosiva.

Una composición de la invención se obtiene así mediante un procedimiento simplificado que evita tener que recurrir a una línea suplementaria de síntesis de otro explosivo primario, siendo dicha composición eficaz, incluso en ausencia de cualquier otro explosivo primario, incluso de explosivo secundario.

Además, el procedimiento industrial de síntesis del tetrazeno que pasa por la reacción de una sal de nitrito y de una sal neutra de guanidina, produce unas aguas madres que son tratadas mediante un procedimiento de destrucción físico-químico, sin generar ningún contaminante que contiene unos metales pesados. Más precisamente, un procedimiento industrial preferido para obtener el tetrazeno, comprende la reacción, bajo agitación, de una disolución acuosa de una sal de nitrito, por ejemplo nitrito de sodio, y de una disolución acuosa de una sal neutra de guanidina, por ejemplo un sulfato de guanidina, en ausencia de ácido mineral, y en presencia eventualmente de ácido acético y/o de un agente de cristalización. Para obtener una composición de la invención, se mezclan a continuación los demás ingredientes, se comprime la mezcla y después se seca.

Según una variante preferida de obtención de una composición de la invención, se realiza un procedimiento según el cual el tetrazeno se forma in situ. Según este procedimiento, se mezcla en seco una sal de nitrito y una sal neutra de guanidina, es decir los agentes reactivos para la preparación del tetrazeno, así como los demás ingredientes constitutivos de la composición. Se dispone a continuación mediante dosificación una cantidad apropiada de esta mezcla seca en el alvéolo de ignición, se comprime y después se humidifica la mezcla, provocando esta etapa la formación del tetrazeno y, por último, se seca la composición. Este procedimiento está adaptado a todos los agentes reactivos de partida para la síntesis del tetrazeno, en particular el nitrito de sodio y/o un sulfato de guanidina, así como todos los ingredientes constitutivos de una composición de la invención. Este procedimiento es muy ventajoso porque combina la seguridad de manipulación y la seguridad medioambiental.

La invención tiene por lo tanto asimismo por objeto una composición tal como se ha descrito anteriormente, cuya fracción explosiva no comprende ningún otro explosivo más que el tetrazeno, así como una composición cuya fracción explosiva está constituida sólo por tetrazeno.

La fracción explosiva de una composición puede, si resulta necesario, comprender por lo menos un explosivo secundario. Éste se puede seleccionar de entre los explosivos bien conocidos por el experto en la materia, y en particular de entre los explosivos nitrados aromáticos, tales como la tolita (o 2,4,6-trinitrotolueno, 2,4,6-TNT), la melinita (o ácido pícrico) y la trinitroanilina (o picramida o trinitroamina benceno); los explosivos de éster nítrico tales como la pentrita (o pentaeritritol tetranitrito, PETN) y los ésteres nitrados de la celulosa; y los explosivos de nitraminas, tales como el hexogeno (o ciclotrimetilentrinitramina, RDX), el tetrilo (o 2,4,6-trinitrofenilmetilnitramina), la nitroguanidina y el octogeno (o ciclotetrametilen-tetranitramina, HMX).

Una composición de la invención posee ventajosamente las características siguientes, consideradas independientemente o en combinación.

El o los oxidantes del sistema oxido-reductor (b) se seleccionan de entre los oxidantes químicos estables y en particular de entre el nitrato de bario, los óxidos de zinc, el sulfato de zinc, el óxido de cobre, el nitrato de cobre, los óxidos de manganeso, los óxidos férricos, el clorato de potasio, el clorato de sodio, el óxido de cromo, los carbonatos, y sus mezclas.

El o los reductores del sistema oxido-reductor (b) se seleccionan de entre los reductores orgánicos, los metales y las sales metálicas, las celulosas y los derivados celulósicos eventualmente nitrados. A título de ejemplos, el o los reductores del sistema oxido-reductor (b) se seleccionan de entre el aluminio, el magnesio, el zirconio y el sulfuro de antimonio.

Las listas de oxidantes y de reductores proporcionadas anteriormente no son exhaustivas y el experto en la materia puede recurrir a cualquier otro sistema oxido-reductor estable y compatible con la fracción explosiva según la invención, sin que la eficacia de la composición se encuentre afectada por ello.

La proporción del sistema oxido-reductor (b) está comprendida preferentemente entre 65 y 81% en peso con respecto al peso de la composición.

El aglomerante (c) se selecciona ventajosamente de entre las gomas celulósicas tales como la goma arábiga, la goma adragante y la goma de acacia. Si el aglomerante es necesario, incluso indispensable, su proporción en la composición puede ser muy baja, y está comprendida generalmente entre 0,01 y 5% en peso.

Una composición preferida según la invención comprende:

-15 a 25% de tetrazeno,

-40 a 60% de nitrato de bario,

-18 a 30% de sulfuro de antimonio,

-5 a 12% de polvo de aluminio, y

-un aglomerante

Con el fin de aumentar la sensibilidad de la fracción explosiva, una composición puede comprender por lo menos un agente de fricción, químicamente inerte. Dicho agente se selecciona por ejemplo de entre el polvo de vidrio, el polvo de diamante, el polvo de carburo, la cerámica, los nitruros tales como el nitruro de titanio. La proporción del agente de fricción no excede preferentemente 15% en peso con respecto al peso de la composición.

Tal como se ha indicado anteriormente, una composición de la invención se puede utilizar en diferentes campos, en particular para la fabricación de cartuchos de tiro, de caza, deportivos, de defensa, para armas de cañones lisos y rayados, en la industria automóvil para la fabricación de cojines hinchables de seguridad (airbags) o de pretensores de cinturón de seguridad, o para cualquier otro artículo que utiliza la energía pirotécnica, o para las técnicas de sellado con la ayuda de cartuchos explosivos. Puede asimismo encontrar unas aplicaciones en las técnicas médicas de inyección, por ejemplo para la administración intradérmica o subcutánea de un medicamento o de una vacuna.

Las características y ventajas de la invención, y en particular las prestaciones de una composición según la invención, se ilustran en los ejemplos comparativos siguientes.

EJEMPLO 1: Comparación de las características balísticas entre una composición de la invención y una composición de la técnica anterior.

Las composiciones comparadas responden a las formulaciones siguientes:

Composición de la invención:

20% de tetrazeno,

48% de nitrato de bario

8% de polvo de aluminio

24% de sulfuro de antimonio

aglomerante

La proporción del aglomerante es baja con respecto a las de los demás constituyentes de la composición ejemplificada. Presentando los porcentajes de los constituyentes una cierta incertidumbre absoluta, la incorporación del aglomerante no modifica significativamente la formulación de esta composición.

La fracción explosiva (a) en dicha composición de la invención representa sólo 20% de dicha composición. Esta composición constituye una variante ventajosa de la invención porque la fracción explosiva (a) está constituida sólo por tetrazeno.

Composición de la técnica anterior:

30-35% de trinitroresorcinato de plomo 2-5% de tetrazeno 30-45% de nitrato de bario 10-20% de sulfuro de antimonio aglomerante

La observación relativa a la proporción de aglomerante mencionada anteriormente se aplica a esta composición de la técnica anterior.

La fracción explosiva en dicha composición representa 32-40% de dicha composición.

Estas dos composiciones han sido puestas a prueba en las mismas condiciones durante los tres ensayos, un ensayo de sensibilidad a la percusión, un ensayo balístico y un ensayo balístico ciego a tamaño real.

1) Ensayo de sensibilidad a la percusión

Este ensayo permite medir la aptitud de una composición para responder a la percusión del arma y a las normas de seguridad.

Se utiliza un aparato normalizado de caída de bola. Se deja caer una bola de 56 g de una altura H sobre un percutor, provocando así la explosión o no de la carga. La composición de ignición se dispone en un alvéolo en el que está protegida por un secante.

A partir de este ensayo, se determinan unos cálculos estadísticos que responden a las leyes de Henry, permitiendo así caracterizar una composición y evaluar los límites de su seguridad de no funcionamiento y la altura de caída, que expresa la energía a la que dicha composición funciona seguro.

Los resultados obtenidos sobre tres lotes de una composición de la invención se presentan en la tabla 1 siguiente en la que H es la altura media de caída, s representa la desviación estándar determinada sobre esta altura y el parámetro H + 5s corresponde al umbral de funcionamiento al que el funcionamiento es de 100%.

La composición ensayada es la descrita al principio del ejemplo, con una variación de la proporción de tetrazeno indicada en la tabla y compensada por la proporción de nitrato de bario.

Tabla 1

Lote 20 20% de tetrazeno: Lote 21 18% de tetrazeno Lote 22 23% de tetrazeno Lote 20 20% de tetrazeno Lote 21 18% de tetrazeno Lote 22 23% de tetrazeno

Peso de la composición de ignición (mg): 61 61 58 68 70 72

Gramaje del secante: 120 120 120 120 120 120

H (mm): 72 75 64 71 86 87

S: 0,539 0,594 0,939 0,440 0,642 0,570

H + 5s: 126 135 158 122 150 145

5 Estos resultados son similares a los obtenidos con una composición de la técnica anterior tal como se ha descrito anteriormente y ensayada en las mismas condiciones.

2) Ensayo balístico

10 Durante estos ensayos, se mide la presión en el cañón y la velocidad de los proyectiles a unas distancias predeterminadas. Estos ensayos han sido realizados según las normas CIP y SAAMI. Después de haber constituido unos cartuchos con relleno con faldilla, cargados con

15 un polvo disponible en el mercado y una carga de plomo, y cebados por una composición de la invención o una composición de la técnica anterior, se disponen estos cartuchos en un aparato de control, denominado cañón de tiro.

Se han realizado unos ensayos por triplicado en la composición de la invención, y para una carga de plomo de 36 g y otra de 32 g. 20 Los valores medidos son los siguientes:

P1 representa la presión expresada en bar y medida en el cañón de tiro, a 25 mm

de la tabla del casquillo: esta medición se efectúa con la ayuda de un sensor

piezoeléctrico

25 SP1 representa la desviación estándar determinada en esta presión

V1 representa la velocidad expresada en ms del haz de plomo calculada a un metro de la boca del cañón: es la media de dos velocidades, una medida en la boca del cañón y la otra medida a dos metros de la boca del cañón

SV1 representa la desviación estándar determinada en esta velocidad

5 V2 representa la velocidad media expresada en ms del haz de plomo calculada entre la barrera óptica situada a 2 metros de la boca del cañón y otra barrera situada a 17 metros. Un calculador determina esta media.

SV2 representa la desviación estándar determinada en esta velocidad Tc es el tiempo de combustión, también denominado “barrel-time”, y representa el 10 tiempo expresado en microsegundos, que transcurre entre el choque sobre la ignición y el paso de los plomos por delante de la célula situada en la boca del cañón. STc representa la desviación estándar determinada en este tiempo.

Las mediciones obtenidas aparecen a continuación en las tablas 2 y 3. La tabla 2 15 corresponde a los ensayos realizados con una carga de plomo de 36 g, y la tabla 3 corresponde a los realizados con una carga de plomo de 32 g.

Tabla 2

P1: Sp1 V1 Sv1 V2 SV2 Tc STc

Técnica anterior: 664 33 386 5 336 4 3065 89

Invención Ensayo 1: 662 30 386,6 4 335 4,7 3178 270

Invención Ensayo 2: 661 25 386 4 335 4 3170 70

Invención Ensayo 3: 662 35 387 5 335 4 3129 99

Tabla 3

P1: Sp1 V1 SV1 V2 SV2 Tc STc

Técnica anterior: 592 32 402 4,8 345 3 3043 93

Invención Ensayo 1: 583 30 401 5,5 345 4 3078 117

Invención Ensayo 2: 585 29 400 5,5 344 4 3075 100

Invención Ensayo 3: 582 32 400 5,6 343 4,8 3091 117

Se desprende de estos resultados que las prestaciones balísticas de una 5 composición según la invención son reproducibles y que son al menos tan elevadas como las de una composición de la técnica anterior.

3) Ensayo balístico ciego en tamaño real

10 Unos tiradores confirmados han ensayado sin conocerlos los cartuchos equipados con las composiciones de ignición a evaluar, en unas barracas de competición o durante la caza. Estos ensayos han confirmado que las prestaciones de las composiciones de la invención son por lo menos similares a las de las composiciones de la técnica anterior.

Claims

1.: Composición de ignición que comprende por lo menos (a) una fracción explosiva que comprende por lo menos un explosivo primario, (b) un sistema oxido-reductor y (c) un aglomerante, caracterizada porque la fracción explosiva representa de 9 a 35% en peso de la composición, porque el explosivo primario por lo menos es el tetrazeno, y porque el tetrazeno representa por lo menos 95% en peso de dicha fracción explosiva.

2.: Composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el tetrazeno representa por lo menos 99% en peso de la fracción explosiva.

3.: Composición según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la fracción explosiva no comprende ningún otro explosivo primario más que el tetrazeno.

4.: Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la fracción explosiva está constituida sólo por tetrazeno.

5.: Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la fracción explosiva comprende por lo menos un explosivo secundario.

6.: Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque está exenta de plomo.

7.: Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el o los oxidantes del sistema oxido-reductor (b) se seleccionan de entre el nitrato de bario, los óxidos de zinc, el sulfato de zinc, el óxido de cobre, el nitrato de cobre, los óxidos de manganeso, los óxidos férricos, el clorato de potasio, el clorato de sodio, el óxido de cromo, los carbonatos, y sus mezclas.

8.: Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el o los reductores del sistema oxido-reductor (b) se seleccionan de entre los reductores orgánicos, los metales y las sales metálicas, las celulosas y los derivados

celulósicos eventualmente nitrados.

9.: Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la proporción del sistema oxido-reductor (b) está comprendida entre 65 y 81% en peso con respecto al peso de la composición.

10.: Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el aglomerante (c) se selecciona de entre las gomas celulósicas tales como la goma arábiga, la goma adragante y la goma de acacia.

11.: Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque la proporción del aglomerante (c) está comprendida entre 0,01 y 5% en peso con respecto al peso de la composición.

12.: Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque comprende:

-15 a 25% de tetrazeno, -40 a 60% de nitrato de bario, -18 a 30% de sulfuro de antimonio, -5 a 12% de polvo de aluminio, y -un aglomerante

13.: Utilización de una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, para la fabricación de cartuchos de tiro, de caza, deportivos y de defensa.

14.: Utilización de una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, para la fabricación de cojines hinchables de seguridad y de pretensores de cinturón de seguridad.

15.: Utilización de una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, para las técnicas de sellado con la ayuda de cartuchos explosivos.