FR2471960A1 - COLORLESS COLORLESS PYROTECHNIC COMPOSITION AT HIGH RATE OF EMISSIVE COMPOUND - Google Patents

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Abstract

COMPOSITION ECLAIRANTE DESTINEE A ETRE UTILISEE DANS DES ARTICLES PYROTECHNIQUES TELS QUE DES FEUX DE BENGALE, DES FUSEES DE SIGNALISATION OU DES ARTIFICES DE FETE. LA COMPOSITION COMPREND UN LIANT, UN OXYDANT SOLIDE, UN COMPOSE EMISSIF ET EVENTUELLEMENT UN COMBUSTIBLE METALLIQUE. AFIN D'OBTENIR UNE COLORATION VIVE ET PURE TOUT EN OBTENANT DES VITESSES DE COMBUSTION TRES LENTES, LA COMPOSITION SELON L'INVENTION UTILISE UN LIANT POLYURETHANNE, ET LA PROPORTION EN POIDS DE L'ENSEMBLE CONSTITUE PAR L'OXYDE SOLIDE ET LE COMPOSE EMISSIF CORRESPOND A AU MOINS 65 DU POIDS TOTAL DE LA COMPOSITION, LE POIDS DU COMPOSE EMISSIF ETANT SUPERIEUR AU POIDS DE L'OXYDANT SOLIDE.LIGHTING COMPOSITION INTENDED TO BE USED IN PYROTECHNICAL ARTICLES SUCH AS BENGALE FIRES, SIGNALING ROCKETS OR PARTY FIREWORKS. THE COMPOSITION CONSISTS OF A BINDER, A SOLID OXIDIZER, AN EMISSIVE COMPOUND AND OPTIONALLY A METAL FUEL. IN ORDER TO OBTAIN A VIVID AND PURE COLORING WHILE OBTAINING VERY SLOW COMBUSTION SPEEDS, THE COMPOSITION ACCORDING TO THE INVENTION USES A POLYURETHAN BINDER, AND THE WEIGHT PROPORTION OF THE WHOLE CONSTITUTES THE SOLID OXIDE AND THE CORRESPONDING EMISSION COMPOUND AT LEAST 65 OF THE TOTAL COMPOSITION WEIGHT, THE WEIGHT OF THE EMISSION COMPOUND BEING GREATER THAN THE WEIGHT OF THE SOLID OXIDIZER.

Description

2 4.2 4.

COMPOSITION PYROTECHNIQUE ECLAIRAZNTE COLOREE,  COLORED ECLAIRAZNTE PYROTECHNIC COMPOSITION,

A TAUX ELEVE DE COMPOSE EMISSIFAT HIGH RATE OF EMISSIVE COMPOUND

L'invention concerne les compositions éclairantes destinées à être utilisées dans des articles pyrotechniques tels que des feux de Bengale, des fusées de signalisation ou des artifices de fête, de telles compositions comprenant  The invention relates to illuminating compositions for use in pyrotechnic articles such as Bengal lights, signal flares or party devices, such compositions comprising

un liant, un oxydant solide, un composé émissif et éventuel-  a binder, a solid oxidant, an emissive compound and optionally

lement un combustible métallique.a metal fuel.

Les compositions pyrotechniques éclairantes réalisées à partir de liants organiques polymérisables sont connues et la plus grande partie de ces compositions ont été formulées afin d'obtenir une luminosité intense, ce qui  The illuminating pyrotechnic compositions made from polymerizable organic binders are known and most of these compositions have been formulated to obtain an intense luminosity, which

nécessite l'utilisation d'un taux élevé d'un combustible métal-  requires the use of a high rate of a metal fuel

lique à combustion vive tel que le magnésium. Ces formula-  volatile fuel such as magnesium. These formulas

tions par contre conduisent le plus souvent à des composi-  tions, on the other hand, lead most often to

tions, dont la flamme n'émet qu'une coloration impure, l'efficacité lumineuse du magnésium étant supérieure à l'efficacité lumineuse des sels émissifs tels que les nitrates alcalins ou alcalinoterreux, et dont la combustion produit une abondante fumée et des scories rigides, qui sont particulièrement genantes dans certaines applications  tions, whose flame emits only an impure color, the luminous efficiency of magnesium being greater than the luminous efficiency of emitting salts such as alkaline or alkaline earth nitrates, and whose combustion produces abundant smoke and rigid slag , which are particularly annoying in some applications

telles que la réalisation de feux de Bengale.  such as the realization of Bengal fires.

De telles compositions éclairantes utilisant en combinaison un liant polymérisable, un composé émissif et du magnésium sont par exemple décrites dans les brevets - FR 2 248 252, le liant étant un polybutadiène carboxylique ou une résine silicone, - FR 2 154 213, le liant étant un chlorure de polyvinyle, - FR 2 085 012, le liant étant un polyisobutène, FR 1 546 763, le liant étant un polyester ou  Such illuminant compositions using in combination a polymerizable binder, an emissive compound and magnesium are for example described in patents FR 2,248,252, the binder being a polybutadiene carboxylic acid or a silicone resin, FR 2 154 213, the binder being a polyvinyl chloride, FR 2 085 012, the binder being a polyisobutene, FR 1 546 763, the binder being a polyester or

une résine phénolique.a phenolic resin.

La présente invention a pour but d'obtenir une 2. composition éclairante dont la flamme présente une coloration vive et pure tout en obtenant des vitesses de combustion très lentes, inférieures à l mm/seconde, ce qui permet de réaliser des articles pyrotechniques de faible encombrement qui génèrent une flamme très colorée et très visible malgré la diminution relative de la valeur de l'efficacité lumineuse due à l'absence d'un métal à combustion vive, cette diminution de l'efficacité lumineuse étant compensée par une coloration plus vive et plus prononcée, par l'importante diminution des fumées gênant la visibilité de la flamme, la porosité et la fragilité des scories produites permettant une meilleure répartition  The object of the present invention is to obtain an illuminating composition whose flame exhibits a bright and pure color while obtaining very slow combustion speeds of less than 1 mm / second, which makes it possible to produce low pyrotechnic articles. dimensions that generate a very colored and very visible flame despite the relative decrease in the value of the luminous efficiency due to the absence of a burning metal, this reduction in luminous efficiency being compensated for by a more intense coloration and more pronounced, by the significant reduction of fumes hindering the visibility of the flame, the porosity and fragility of the slags produced allowing a better distribution

de la flamme émissive.emissive flame.

L'invention se caractérise en ce que, d'une part  The invention is characterized in that on the one hand

le liant est du polyuréthanne, et que d'autre part la pro-  the binder is polyurethane, and on the other hand the

portion en poids de l'ensemble constitué par l'oxydant solide et le composé émissif correspond à au moins 65 % du poids total de la composition, le poids du composé émissif  portion by weight of the group consisting of the solid oxidant and the emissive compound corresponds to at least 65% of the total weight of the composition, the weight of the emissive compound

étant supérieur au poids de l'oxydant solide.  being greater than the weight of the solid oxidant.

Plus particulièrement, la proportion en poids de l'ensemble constitué par l'oxydant solide et le composé émissif est comprise entre 75 % et 90 % du poids total de la composition, et le poids du composé émissif est supérieur  More particularly, the proportion by weight of the group consisting of the solid oxidant and the emitting compound is between 75% and 90% of the total weight of the composition, and the weight of the emissive compound is greater

à une fois et demi le poids de l'oxydant solide.  at one and a half times the weight of the solid oxidant.

Avantageusement, le liant polyuréthanne est réalisé à partir d'au moins un triisocyanate réagissant sur au moins un composé polyhydroxylé, ce composé ne comportant préférentiellement pas de groupe hydroxyle sur des cycles aromatiques. Il est possible d'utiliser un polyisocyanate et un composé hydroxylé dans des proportions  Advantageously, the polyurethane binder is made from at least one triisocyanate reacting on at least one polyhydroxy compound, this compound preferably having no hydroxyl group on aromatic rings. It is possible to use a polyisocyanate and a hydroxy compound in proportions

non stoechiométriques, l'excès de groupes hydroxyles condui-  stoichiometric, the excess of hydroxyl groups leading to

sant à un polyuréthanne plus souple, et il est également possible d'utiliser un plastifiant connu, tel que le  to a softer polyurethane, and it is also possible to use a known plasticizer, such as

phtalate de butyle, pour assouplir la composition pyro-  butyl phthalate, to soften the pyro-

technique.technical.

Des polyuréthannes qui conviennent particulièrement 3. dans le cadre de l'invention ont été réalisés à partir des polyisocyanates vendus sous la dénomination "DESMODUR" qui sont des produits de la société BAYER, les composés hydroxylés tels que l'huile de ricin et/ou le produit vendu sous la dénomination "DESMOPHEN" par la société BAYER permettant d'obtenir des liants satisfaisants après  Polyurethanes which are particularly suitable in the context of the invention have been produced from the polyisocyanates sold under the name "Desmodur" which are products of Bayer, hydroxyl compounds such as castor oil and / or the product sold under the name "Desmophen" by the company Bayer, which makes it possible to obtain satisfactory binders after

polymérisation à la température ambiante.  polymerization at room temperature.

L'oxydant solide est choisi préférentiellement dans le groupe constitué par les chlorates et les perchlorates à caractère alcalin, c'est à dire les chlorates et perchlorates d'alcalin, d'alcalinoterreux, ou accessoirement d'ammonium, et peut être constitué par un seul de ces composés oxydants ou par un mélange de ces composés, les perchlorates alcalins étant avantageusement utilisés pour des raisons de sécurité et d'efficacité, et le perchlorate de potassium étant industriellement le  The solid oxidant is preferably selected from the group consisting of chlorates and perchlorates of alkaline character, that is to say the chlorates and perchlorates of alkaline, alkaline earth, or incidentally ammonium, and may be constituted by a only one of these oxidizing compounds or a mixture of these compounds, the alkaline perchlorates being advantageously used for reasons of safety and efficiency, and potassium perchlorate being industrially the

composé oxydant le plus approprié.  most appropriate oxidizing compound.

Le composé émissif est choisi préférentiellement dans le groupe constitué par les nitrates et les nitrites  The emitting compound is preferably chosen from the group consisting of nitrates and nitrites

émissifs alcalins ou alcalinoterreux, c'est à dire essentiel-  alkaline or alkaline earth emissivity, ie essential-

lement les nitrates et nitrites de sodium, de strontium ou de baryum selon-la coloration désirée, et ce composé émissif peut être constitué par un seul de ces sels ou par  sodium nitrate, strontium or barium nitrate according to the desired coloration, and this emissive compound may consist of only one of these salts or

un mélange de ces sels.a mixture of these salts.

Bien que les compositions pyrotechniques éclai-  Although light pyrotechnic compositions

rantes selon l'invention ne contiennent préférentiellement pas de combustible métallique tel que le magnésium, il est toutefois possible d'incorporer une faible quantité d'un tel métal à la condition que la proportion en poids de l'ensemble constitué par l'oxydant et le composé émissif corresponde à au moins 65 % du poids total de la composition, et il est avantageux que ce métal à combustion vive présente une granulométrie très fine et n'excède pas 5 %  However, according to the invention, preferably, no metal fuel such as magnesium is used. However, it is possible to incorporate a small amount of such metal provided that the proportion by weight of the group consisting of the oxidant and the emitting compound corresponds to at least 65% of the total weight of the composition, and it is advantageous that this fast-burning metal has a very fine particle size and does not exceed 5%

du poids total de la composition.of the total weight of the composition.

Dans ce qui suit, l'invention est exposée plus en détail à partir de six exemples qui illustrent les 4. possibilités de réalisation de compositions conformes à l'invention, les pourcentages étant exprimées par rapport  In the following, the invention is explained in more detail from six examples which illustrate the possible embodiments of compositions according to the invention, the percentages being expressed in relation to

au poids total de la composition.to the total weight of the composition.

COMPOSITION N0 1COMPOSITION N0 1

- Perchlorate de potassium 24,0 % - Desmodur VL 4,5 % - Desmophen 550 U 11,5 % - Nitrate de strontium 60,0 % La combustion de cette composition se déroule à 0,6 mm par seconde et produit une flamme d'un rouge très vif et  - Potassium perchlorate 24.0% - Desmodur VL 4.5% - Desmophen 550 U 11.5% - Strontium nitrate 60.0% The combustion of this composition takes place at 0.6 mm per second and produces a flame. a very bright red and

très coloré.very colored.

COMPOSITION N- =COMPOSITION N- =

- Perchlorate de potassium 28,0 % - Desmodur VL 6,3 % - Desmophen 550 U 15,7 % - Nitrate de strontium 50,0 % Cette composition brûle plus rapidement que la composition No 1 et présente donc une luminosité instantanée plus grande, la flamme un peu plus importante présentant toujours une  - Potassium perchlorate 28.0% - Desmodur VL 6.3% - Desmophen 550 U 15.7% - Strontium nitrate 50.0% This composition burns faster than composition No. 1 and therefore has a greater instantaneous brightness, the slightly larger flame always presenting a

coloration rouge vif.bright red coloring.

COMPOSITION No 3 - Perchlorate de potassium 20,0 % - Desmodur VL 15,0 % Desmophen 550 U 5,0 % - Nitrate de sodium 60,0 %  COMPOSITION # 3 - Potassium Perchlorate 20.0% - Desmodur VL 15.0% Desmophen 550 U 5.0% - Sodium Nitrate 60.0%

Cette composition présente une dureté beaucoup plus impor-  This composition has a much greater hardness

tante que les compositions précédentes et brûle avec une flamme jaune bien colorée. Sa dureté meut être réduite en ajoutant un plastifiant du type phtalate de butyle, mais une telle adjonction diminue la vitesse de combustion et doit etre limitée à 4 % en poids, car la composition devient  aunt than the previous compositions and burns with a well-colored yellow flame. Its hardness can be reduced by adding a plasticizer of the butyl phthalate type, but such an addition decreases the rate of combustion and must be limited to 4% by weight, since the composition becomes

alors trop souple.then too flexible.

247 1960247 1960

5. COMPOSITION No 4 - Perchlorate de potassium 30,0 % - Perchlorate d'ammonium 6,0 % - Desmodur VL 7,0 % - Huile de ricin 17,0 % - Nitrate de strontium 40,0 % La combustion de cette composition s'effectue à la vitesse de 0,53 mm/seconde et produit une flamme rouge propre et vive qui n'engendre que peu de fumée mais qui est moins lumineuse que les compositions à flamme rouge n' 1 et n0 2, le poids du nitrate de strontium n'étant égal qu'à 1, 11 fds le poids du perchlorate de potassium. Cette composition est très souple et une plus grande dureté peut être obtenue en réduisant le taux de liant, une telle réduction entraînant une légère augmentation de la vitesse de combustion. COMPOSITION No 5 - Perchlorate de potassium 37,5 % - Desmodur VL 3,5 % - Huile de ricin 9,0 % - Nitrate de strontium 35,0 % - Nitrite de strontium 15,0 % Cette composition brûle avec une flamme rouge vif à peu  5. COMPOSITION NO. 4 - Potassium perchlorate 30.0% - Ammonium perchlorate 6.0% - Desmodur VL 7.0% - Castor oil 17.0% - Strontium nitrate 40.0% Combustion of this composition at a speed of 0.53 mm / second and produces a clean, bright red flame that generates little smoke but is less luminous than red flame compositions Nos. 1 and 2, the weight of Strontium nitrate being only 1, 11 fds the weight of potassium perchlorate. This composition is very flexible and a greater hardness can be obtained by reducing the binder content, such a reduction resulting in a slight increase in the rate of combustion. COMPOSITION # 5 - Potassium Perchlorate 37.5% - Desmodur VL 3.5% - Castor Oil 9.0% - Strontium Nitrate 35.0% - Strontium Nitrite 15.0% This composition burns with a bright red flame little

près dans les mêmes conditions que la composition précédente.  close under the same conditions as the previous composition.

COMPOSITION No 6 - Perchlorate de potassium 24,0 % - Desmodur 4,6 % Huile de ricin 11,4 % - Nitrate de strontium 60,0 % La vitesse de combustion est de 0,5 mm/seconde et est donc du même ordre de grandeur que la vitesse de combustion de la composition N0 4, mais la flamme présente une coloration plus marquée, le poids du nitrate de strontium étant dans ce cas égal à.2,5 fois le poids du perchlorate de potassium, cette coloration plus marquée étant bien sensible dès que  COMPOSITION # 6 - Potassium Perchlorate 24.0% - Desmodur 4.6% Castor Oil 11.4% - Strontium Nitrate 60.0% The burning rate is 0.5 mm / second and is therefore of the same order the flame rate of the composition N0 4, but the flame has a more pronounced coloration, the weight of the strontium nitrate being in this case equal to 2.5 times the weight of the potassium perchlorate, this coloration more marked being very sensitive as soon as

ce rapport de poids est supérieur à 2.  this weight ratio is greater than 2.

Les compositions selon l'invention peuvent être préparées par la mise en oeuvre des procédés classiques de malaxage sans solvant puis de coulée ou d'extrusion à basse pression, la polymérisation pouvant être effectuée à la température ambiante. L'extrusion à basse pression ou l'injection permettent notamment une mise en forme directement à l'intérieur d'un tube d'inhibiteur qui se déploie sous l'effet de la poussée de la composition injectée. Les cylindres inhibés ainsi obtenus peuvent faire plusieurs mètres de longueur et être tronçonnés ou coupés en éléments de différentes longueurs, l'une des sections pouvant être ultérieurement inhibée afin de constituer par exemple une torche de signalisation ou un  The compositions according to the invention can be prepared by the implementation of conventional methods of mixing without solvent and then casting or extrusion at low pressure, the polymerization can be carried out at room temperature. The low-pressure extrusion or injection in particular allow forming directly inside an inhibitor tube that deploys under the effect of the thrust of the injected composition. The inhibited cylinders thus obtained may be several meters long and be cut or cut into elements of different lengths, one of the sections may be subsequently inhibited to form for example a signal torch or a

feu de Bengale.Bengal light.

Les compositions pyrotechniques éclairantes selon l'invention peuvent être utilisées à la réalisation de tous les articles pyrotechniques éclairants, aussi bien dans le domaine de la sécurité et de la signalisation que dans le  The illuminating pyrotechnic compositions according to the invention can be used for the production of all illuminating pyrotechnic articles, both in the field of safety and signaling and in the

domaine du spectacle d'artifices.field of fireworks.

7.7.

Claims (9)

- REVENDICATIONS -- CLAIMS - 1. Composition pyrotechnique éclairante comprenant un liant, un oxydant solide, un composé émissif et éventuellement un combustible métallique, caractérisée en ce que, d'une part le liant est du polyuréthanne, et que d'autre part la proportion en poids de l'ensemble constituéêpar l'oxydant solide et le composé émissif correspond à au moins 65 % du poids total de la composition, le poids du composé  An illuminating pyrotechnic composition comprising a binder, a solid oxidant, an emissive compound and optionally a metal fuel, characterized in that, on the one hand, the binder is polyurethane, and on the other hand the proportion by weight of the together the solid oxidant and the emissive compound is at least 65% of the total weight of the composition, the weight of the compound émissif étant supérieur au poids de l'oxydant solide.  emissive being greater than the weight of the solid oxidant. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la proportion en poids de l'ensemble constitué par l'oxydant solide et le composé émissif est comprise entre  2. Composition according to claim 1, characterized in that the proportion by weight of the assembly consisting of the solid oxidant and the emissive compound is between 75 % et 90 % du poids total de la composition.  75% and 90% of the total weight of the composition. 3. Composition selon l'une des revendications 1 ou 2,  3. Composition according to one of claims 1 or 2, caractérisée en ce que le poids du composé émissif est  characterized in that the weight of the emissive compound is supérieur à une fois et demi le poids de l'oxydant solide.  greater than one and a half times the weight of the solid oxidant. 4. Composition selon l'une des revendications 1 à 3, carac-  4. Composition according to one of claims 1 to 3, characterized térisée en ce que le polyuréthanne est réalisé à partir d'au moins un triisocyanate réagissant sur au moins un  characterized in that the polyurethane is made from at least one triisocyanate reacting on at least one composé hydroxylé.hydroxylated compound. 5. Composition selon l'une des revendications 1 à 4,  5. Composition according to one of claims 1 to 4, caractérisée en ce que l'oxydant solide est choisi dans le groupe des composants oxydants constitués par les  characterized in that the solid oxidant is selected from the group of oxidizing components consisting of chlorates et les perchlorates à caractère alcalin.  chlorates and alkaline perchlorates. 6. Composition selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'oxydant solide est constitué uniquement par du  6. Composition according to Claim 5, characterized in that the solid oxidant consists solely of perchlorate de potassium.potassium perchlorate. 7. Composition selon l'une des revendications 1 à 6,  7. Composition according to one of claims 1 to 6, caractérisée en ce que le composé émissif est choisi dans le groupe de sels constitué par les nitrates et  characterized in that the emissive compound is selected from the group of salts consisting of nitrates and les nitrites émissifs alcalins et alcalinoterreux.  the alkaline and alkaline earth emitting nitrites. 8. Composition selon l'une des revendications précédentes,  8. Composition according to one of the preceding claims, caractérisée en ce qu'elle comporte un taux de combustible métallique inférieur à 5 % du poids total de la composition. 8.  characterized in that it comprises a metal fuel content of less than 5% of the total weight of the composition. 8. 9. Article pyrotechnique éclairant, caractérisé en ce qu'il comporte une composition pyrotechnique éclairante9. Illuminating pyrotechnic article, characterized in that it comprises an illuminating pyrotechnic composition conforme à l'une des revendications précédentes.  according to one of the preceding claims.
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