FR2555985A1

FR2555985A1 - Percussion-sensitive initiating composition and process for its preparation

Info

Publication number: FR2555985A1
Application number: FR8319190A
Authority: FR
Inventors: Jean Duguet
Original assignee: Direction General pour lArmement DGA
Current assignee: Direction General pour lArmement DGA
Priority date: 1983-12-01
Filing date: 1983-12-01
Publication date: 1985-06-07
Also published as: FR2555985B1

Abstract

Initiating composition endowed with a high heat stability, sensitive to percussion and comprising a primary explosive and a sensitising additive. It comprises 40 to 95 mass % of a primary explosive containing a tetrazole ring consisting of 5-nitrotetrazole or its mercury or silver salt, neutral or basic silver or lead azotetrazole, 2.5 to 40 mass % of oxidising agent consisting of potassium or sodium chlorate or perchlorate, calcium, strontium or barium nitrate, lead or manganese dioxide, sodium or potassium permanganate, sodium or potassium dichromate or a mixture of these, 2.5 to 40 mass % of reducing agent consisting of antimony sulphide, lead thiocyanate, titanium, zirconium or a mixture of these. Application to piercing rocket heads.

Description

COMPOSITION D1 INITIATION SENSIBLE A LA PERCUSSION ET PROCEDE DE PREPARATION
Le secteur technique de la présente invention est celui des compositions d'initiation sensibles à la percussion destinées par exemple a équiper les tettes de fusées percutantes.PERCUSSION-SENSITIVE INITIATION COMPOSITION AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME
The technical field of the present invention is that of percussion-sensitive initiation compositions intended for example to equip the teats with percussive rockets.

Les têtes de fusées percutantes destinées a assurer l'initiation de relais déflagrants ou détonants à retard ou instantanés comportent une composition d'initiation ou amorce, sensible a la pénétration d'une pointe de percuteur a extrémité plus ou moins acérée. Sous l'effet de cette percussion, cette composition se décompose en détonant ou en déflagrant tres vivement suivant la nature de l'explosif utilisé. The percussive rocket heads intended to ensure the initiation of releasing explosive or detonating delay or instant comprise an initiation composition or primer, sensitive to the penetration of a tip of striker with more or less sharp end. Under the effect of this percussion, this composition decomposes detonating or exploding very strongly depending on the nature of the explosive used.

Les compositions d'initiation existent sous des formes voisines et appartiennent a deux familles distinctes, une première famille qui ne possède pas de pouvoir d'amorçage et sert donc soit a initier un retard ou une composition a effet spec al, soit a amorcer la détonation a condition d'adjoindre a sa suite un élément d'amorçage constitué généralement d'azoture de plomb; la seconde famille a un pouvoir d'amorçage suffisant pour amorcer directement la détonation d'un relais sans nécessiter une composition intermédiaire. The initiating compositions exist in similar forms and belong to two distinct families, a first family which has no priming power and thus serves either to initiate a delay or a composition effect spec al, or to initiate the detonation provided to add to its suite a priming element generally consisting of lead azide; the second family has sufficient priming power to directly initiate the detonation of a relay without requiring an intermediate composition.

A la premiere famille appartiennent les compositions a base de styphnate de plomb basique dite "NOL 130" aux USA, de dinitrorésorcinate de plomb dite "L mixture" ou RD 1651 en GRANDE-BRETAGNE ou de thiocyanate de plomb en FRANCE. To the first family belong the compositions based on basic lead styphnate called "NOL 130" in the USA, lead dinitrororesorcinate called "L mixture" or RD 1651 in GREAT BRITAIN or lead thiocyanate in FRANCE.

A la deuxième famille appartiennent les compositions a base d'explo- sifs primaires tels l'azoture de plomb avec addition de tétrazène, surtout utilisées en France. To the second family belong the compositions based on primary explosives such as lead azide with addition of tetrazene, mainly used in France.

Dans tous les cas ces compositions, par ailleurs très sensibles, présentent l'inconvénient de ne pas supporter le stockage à température moyenne, supérieure a 750C, pendant des durées supérieures a quelques jours et de ne tas supporter non plus les pointes de température, de l'ordre de 100 à 120 C, pendant des durées supérieures à quelques heures, conditions qui se rencontrent fréquemment dans les lieux de stockage ou d'utilisation des munitions équipées de ces amorces. In all cases, these compositions, which are, moreover, very sensitive, have the disadvantage of not being able to withstand storage at an average temperature of above 750 ° C. for periods longer than a few days and not being able to withstand the temperature spikes either. the order of 100 to 120 C, for periods longer than a few hours, conditions that are frequently encountered in places of storage or use of ammunition equipped with these primers.

A titre indicatif, on citera les brevets américain 3 634 1552 français @ 386 505 qui décrivent des compositions classiques d'amorçage. By way of indication, mention may be made of US Pat. No. 3,634,1552, French Patent No. 386,505, which describes conventional initiating compositions.

e brevet français 2 309 493 décrit principalement un procédé dUen robage des explosifs primaires et évoque de façon générale la possibilité de préparer des amorces à partir du chlorotétrazolate de cuivre, d'oxydants et de réducteurs. Toutefois, il s'agit avant tout de faciliter la manipulation d'explosifs primaires par enrobage de ceux-ci a l'aide d'un liant; de plus, aucune composition d'amorçage n'est proposée. French Patent No. 2,309,493 describes mainly a process for robbing primary explosives and generally discusses the possibility of preparing primers from copper chlorotetrazolate, oxidants and reductants. However, it is above all to facilitate the handling of primary explosives by coating them with a binder; moreover, no priming composition is proposed.

Plus récemment, on a montre dans la revue ERDE 1975 (conference on Research in primary explosive) que le sel mercurique du 5-nitrotétrazole pouvait remplacer l'azoture de plomb dans les compositions d'amorçage. Il s'agit d'une étude théorique qui ne propose aucune composition d'amorçage. More recently, it has been shown in the ERDE 1975 (Conference on Research in Primary Explosive) that the mercuric salt of 5-nitrotetrazole can replace lead azide in priming compositions. This is a theoretical study that offers no priming composition.

On caractérise les compositions d'initiation de la détonation par leur sensibilité a la percussion, par leur stabilité a la chaleur et par leur pouvoir d'amorçage d'un explosif secondaire. Les compositions classiques a base de tétrazène ont une bonne sensibilité et un bon pouvoir d'amorçage mais présentent l'inconvénient d'une altération de ces propriétés sous l'action de la température. Les compositions classiques a base de thiocyanate de plomb ont une bonne sensibilité qui n'est pas altérée par la température mais elle ne possédent pas de pouvoir d'amorçage; elles necessitent l'introduction dans la chaîne pyrotechnique d'un élément générale- ment constitué d'azoture de plomb. The detonation initiation compositions are characterized by percussion sensitivity, heat stability, and priming capability of a secondary explosive. Conventional compositions based on tetrazene have good sensitivity and good priming power but have the disadvantage of an alteration of these properties under the action of temperature. Conventional compositions based on lead thiocyanate have a good sensitivity which is not altered by temperature but it does not have a priming power; they require the introduction into the pyrotechnic chain of an element generally consisting of lead azide.

Le but de la présente invention est de fournir une com1posi- tion d'initiation très sensible a la percussion, au moins aussi sensible que les compositions classiques citées précédemment, mais dont les propriétés sont conservées dans des conditions d'environnement sévères. The object of the present invention is to provide a very sensitive percussion initiation composition, at least as sensitive as the conventional compositions mentioned above, but whose properties are preserved under severe environmental conditions.

L'invention a donc pour objet une composition d'initiation douée d'une stabilité thermique élevée sensible a la percussion et comportant un explosif primaire et un additif de sensibisation, caractérisée en ce qu'elle comprend 40 a 95% en masse d1un explosif a cycle tétrazolique, 2,5 a 40% en masse d'un oxydant et 2,5 a 40% en masse d'un réducteur. The invention therefore relates to an initiating composition endowed with a high thermal stability sensitive to percussion and comprising a primary explosive and a sensitization additive, characterized in that it comprises 40 to 95% by weight of an explosive. tetrazole ring, 2.5 to 40% by weight of an oxidant and 2.5 to 40% by weight of a reducing agent.

L'explosif primaire peut être représenté par le 5-nitrotétrazole, le sel de mercure ou d'argent du 5-nitrotetrazole, l'azotetrazole d'arguent ou de plomb neutre ou basique, les tétrazoles halogénés et leurs sels, ou un mélange de ceux-ci. The primary explosive can be represented by 5-nitrotetrazole, the mercury or silver salt of 5-nitrotetrazole, azotetrazole of neutral or basic argue or lead, halogenated tetrazoles and their salts, or a mixture of them.

L'oxydant peut être représenté par le chlorate ou le perchlorate de potassium, de strontium ou de baryum, le bioxyde de plomb ou de manganese, le permanganate de potassium, le bichromate de sodium ou de potassium ou un mélange de ceux-ci, et le réducteur par le sulfure d'antimoine, le thio- cyanate de plomb, le titane, le zirconium, le norme ou un mélange de ceux-ci. The oxidant may be represented by chlorate or potassium perchlorate, strontium or barium, lead or manganese dioxide, potassium permanganate, sodium or potassium dichromate or a mixture thereof, and the reducer by antimony sulphide, lead thiocyanate, titanium, zirconium, the standard or a mixture thereof.

Avantageusement, la composition d'initiation selon l'invention peut comprendrt:
- 40 a 80% en masse de sel de mercure du 5-nitrotetrazole,
- lo a 35% en masse de chlorate de potassium,
- s a 18% en masse de thiocyanate de plomb,
- 3 a 128 en masse de sulfure d'antimoine.Advantageously, the initiator composition according to the invention may comprise:
40 to 80% by weight of mercury salt of 5-nitrotetrazole,
35% by weight of potassium chlorate,
- its 18% by weight of lead thiocyanate,
3 to 128 by weight of antimony sulphide.

Un résultat procuré par la composition selon llinvention reside dans le fait que celle-ci présente d'excellentes propriétés de ther mostabilité tout en conservant sa sensibilité à l'initiation même après un long séjour dans un environnement sévère. A result obtained by the composition according to the invention resides in the fact that it has excellent properties of thermostability while retaining its sensitivity to initiation even after a long stay in a severe environment.

La préparation d'une composition d'initiation selon l'invention ne présente pAs de difficultés particulières. On utilise les composés tels que disponibles dans le commerce. L'explosif primaire se présente sous forme d'une poudre fine que l'on préfère tamiser a 0,2 mm environ. A titre indicatif on peut s'y prendre de la manière suivante
- on introduit dans un mélangeur rotatif destiné aux compositions pyrotechniques et comportant les dispositifs de sécurité nécessaires, successivement les ingrédients suivants préalablement séchés et tamisés sans que cet ordre soit impératif : explosif primaire puis le réducteur et enfin l'oxy- dant.The preparation of an initiator composition according to the invention does not present any particular difficulties. The compounds as commercially available are used. The primary explosive is in the form of a fine powder which is preferably sieved at about 0.2 mm. As an indication we can do it as follows
- In a rotary mixer for the pyrotechnic compositions and having the necessary safety devices, the following ingredients, which have been previously dried and screened without this order being imperative: primary explosive then the reducing agent and finally the oxidant, are introduced successively.

Après homogénéisation convenable, on introduit par un procédé manuel ou mécanique, unitaire ou multiple, une charge déterminée du mélange obtenu dans des alvéoles de détonateurs miniatures en acier inoxydable de diametre interne de 3,8 mm environ, puis on place un disque dlob- turation en papier ou en fibre plastique et on comprime chaque charge avec une force d'environ 300 daN. After suitable homogenization, a specific charge of the mixture obtained is introduced by a manual or mechanical unitary or multiple process into stainless steel miniature detonator cells having an internal diameter of approximately 3.8 mm, and then a blast disc is placed. in paper or plastic fiber and each load is compressed with a force of about 300 daN.

Les détonateurs ainsi confectionnés peuvent être initiés par percussion a travers le disque d'obtwzation a l'aide d'une pointe en acier d' extrémité tronconique. The detonators thus constructed can be initiated by percussion through the obtwzation disk with the aid of a tapered end steel tip.

Les exemples suivants permettent d'illustrer la composition selon l'invention. The following examples illustrate the composition according to the invention.

EXEMPLE b
On réalise selon le mode enseigné ci-dessus une première série d'initiateurs conformes a l'invention ayant la composition suivante
- 758 en masse de sel de mercure du 5-nitrotétrazole,
- 14% en masse de chlorate de potassium,
- 7% en masse de thiocyanate de plomb,
- 48 en masse de sulfure d'antamoine. EXAMPLE b
According to the mode taught above, a first series of initiators according to the invention having the following composition is produced.
- 758 by mass of mercury salt of 5-nitrotetrazole,
- 14% by weight of potassium chlorate,
- 7% by weight of lead thiocyanate,
- 48 by mass of antamony sulphide.

On réalise de la meme manière une autre série d'initiateurs classiques renfermant une composition dtinitiation a 95t en masse d'azoture de plomb et 5% de tétrazène. In the same manner, another series of conventional initiators containing an initiator composition containing 95% by mass of lead azide and 5% of tetrazene is produced.

Ces deux séries d'initiateurs sont soumis aux trois épreuves suivantes
1 - stockage ordinaire a température ambiante a 20 C environ pen
dant 15 jours;
2 - stockage isotherme a 750C pendant 15 jours;
3 - épreuves de 10 cycles climatiques de 36 heures comportant 12
heures a + 740C, montée en 2 heures a + 100 C et séjour de 4
heures a cette température, descente en 1 heure a -540c et
séjour de 14 heures a cette température puis remontée en 3
heures a + 740C.These two sets of initiators are subject to the following three tests
1 - ordinary storage at room temperature at about 20 ° C.
15 days;
2 - isothermal storage at 750C for 15 days;
3 - tests of 10 36-hour climatic cycles with 12
hours at + 740C, climb in 2 hours at + 100 C and stay at 4
hours at this temperature, descent in 1 hour at -540c and
stay of 14 hours at this temperature then rise in 3
hours at + 740C.

On teste ensuite les six groupes d'initiateurs au tir sur un mouton de chute avec initiation par un percuteur tronconique propulsé par une bille de 3,2 g tombant d'une hauteur variable selon la méthode séquentielle de Bruceton permettant de déterminer la sensibilité a la percussion. De plus, l'appareillage comporte une embase permettant l'estima- tion du pouvoir d'amorçage par mise en détonation, derrière une barrière variable d'aluminium, d'une charge de 50 mg de pentrite dont le régime est vérifie par le percement ou le non percement d'une plaque témoin d'acier de 2 mm d'épaisseur. The six groups of firing initiators are then tested on a falling sheep with initiation by a frustoconical striker propelled by a ball of 3.2 g falling from a variable height according to the sequential method of Bruceton to determine the sensitivity to the percussion. In addition, the apparatus comprises a base for estimating the ignition power by detonation, behind a variable aluminum barrier, a load of 50 mg of pentrite whose regime is verified by drilling or the non-penetration of a 2 mm thick steel control plate.

Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau cidessous en hauteur de chute avec une probabilité d'explosion de 0,5 pour la sensi bilité, et en épaisseur limite de barrière d'aluminium pour le pouvoir d'amorçage par rapport a la pentrite.

The results obtained are given in the table below in height of fall with a probability of explosion of 0.5 for the sensitivity, and in limiting thickness of aluminum barrier for the starting power with respect to the pentrite.

<SEP> Amorce <SEP> selon <SEP> l'invention <SEP> Amorce <SEP> classique
<tb> <SEP> Sensibilité <SEP> Pouvoir <SEP> Sensibilité <SEP> Pouvoir
<tb> <SEP> (hauteur <SEP> mm) <SEP> d'amorçage <SEP> (hauteur <SEP> mm) <SEP> d'amorçage
<tb> <SEP> (épaisseur <SEP> en <SEP> (épaisseur <SEP> en
<tb> <SEP> mm) <SEP> mm)
<tb> :Stockage <SEP> ordinaire <SEP> 135 <SEP> 1,0 <SEP> 150 <SEP> 0,6
<tb> :Stockage <SEP> à
<tb> :<SEP> 75 C/15 <SEP> J <SEP> 146 <SEP> 0,6 <SEP> 600 <SEP> 0,4
<tb> <SEP> 10 <SEP> cycles <SEP> clima
<tb> <SEP> tiques <SEP> 145 <SEP> 0,8 <SEP> 250 <SEP> 0,5
<tb>
On constate à la lecture de ce tableau que les amorces selon l'invention conservent pratiquement leurs caractéristiques de sensibilité et de puissance après chacune des épreuves, alors que les amorces classiques sont fortement dégradées surtout en sensibilité. <SEP> Primer <SEP> according to <SEP> the invention <SEP> Conventional <SEP> primer
<tb><SEP> Sensitivity <SEP> Power <SEP> Sensitivity <SEP> Can
<tb><SEP>(<SEP> mm) <SEP> Sequencing <SEP> (Separation Height <SEP> mm) <SEP>
<tb><SEP> (thickness <SEP> in <SEP> (thickness <SEP> in
<tb><SEP> mm) <SEP> mm)
<tb>: Storage <SEP> regular <SEP> 135 <SEP> 1.0 <SEP> 150 <SEP> 0.6
<tb>: Storage <SEP> to
<tb>: <SEP> 75 C / 15 <SEP> J <SEP> 146 <SEP> 0.6 <SEP> 600 <SEP> 0.4
<tb><SEP> 10 <SEP> cycles <SEP> clima
<tb><SEP> ticks <SEP> 145 <SEP> 0.8 <SEP> 250 <SEP> 0.5
<Tb>
It can be seen from this table that the primers according to the invention retain practically their sensitivity and power characteristics after each of the tests, whereas the conventional primers are highly degraded, especially in sensitivity.

EXEMPLE 2
On realise selon le mode enseigné précédemment une troisième série d'initiateurs conformes a l'invention ayant la composition suivante
- 50% en masse de sel de mercure de 5-nitrotétrazole,
- 29% en masse de chlorate de potassium
- 14% en masse de thiocyanate de plomb,
- 7% en masse de sulfure d'antimoine.EXAMPLE 2
A third series of initiators according to the invention having the following composition is produced according to the mode previously taught.
50% by weight of mercury salt of 5-nitrotetrazole,
- 29% by weight of potassium chlorate
- 14% by weight of lead thiocyanate,
- 7% by weight of antimony sulphide.

On réalise également de la même manière comme référence une quatrième série d'initiateurs classiques de@préférence renfermant
- 25% en masse de thiocyanate de plomb,
- 13% en masse de sulfure d'antimoine,
- 52% en masse de chlorate de potassium,
- 10% en masse de pentrite (PETN).In the same way, a fourth series of conventional initiators of preferably
25% by weight of lead thiocyanate,
- 13% by weight of antimony sulphide,
- 52% by weight of potassium chlorate,
- 10% by weight of pentrite (PETN).

On soumet ces deux séries dlinitiateurs aux trois épreuves décrites dans l'exemple 1 ci-dessus. les mesures de sensibilité étant effectuées de la meme manière. Les résultats sont rassemblés dans le tableau suivant (valeur en mm)

These two sets of initiators are subjected to the three tests described in Example 1 above. the sensitivity measurements being made in the same way. The results are collated in the following table (value in mm)

<tb> Esais <SEP> après <SEP> amorces <SEP> invention <SEP> amorces <SEP> classiques <SEP> de
<tb> <SEP> (série <SEP> 3) <SEP> référence <SEP> (serie <SEP> 4)
<tb> Stockage <SEP> ordinaire <SEP> 130 <SEP> 150
<tb> Stockage <SEP> à <SEP> 75 C/15 <SEP> j <SEP> 100 <SEP> 220
<tb> 10 <SEP> cycles <SEP> climatiques <SEP> 105 <SEP> 450
<tb>
On constate que les initiateurs selon l'invention produisent en un temps très court une déflagration semblable a celles qui sont nécessaires en tête de certains channes pyrotechniques telles que celles a retard court par exemple. Ils possèdent une très bonne sensibilité qui est peu modifiée après chacune des épreuves contrairement aux amorces classiques qui fournissent des résultats très disperses. <tb> Esais <SEP> after <SEP> primers <SEP> invention <SEP> primers <SEP> classical <SEP> of
<tb><SEP> (series <SEP> 3) <SEP> reference <SEP> (serie <SEP> 4)
<tb> Storage <SEP> ordinary <SEP> 130 <SEP> 150
<tb> Storage <SEP> to <SEP> 75 C / 15 <SEP> j <SEP> 100 <SEP> 220
<tb> 10 <SEP> cycles <SEP> climatic <SEP> 105 <SEP> 450
<Tb>
It can be seen that the initiators according to the invention produce, in a very short time, a deflagration similar to those which are necessary at the head of certain pyrotechnic rings such as those with a short delay, for example. They have a very good sensitivity that is little changed after each test unlike conventional primers that provide very dispersed results.

Claims

REVENDICRTIONS

1 - Initiation composition endowed with a thermal stability Raise sensitive to percussion and comprising a primary explosive and a sensibiser additive, characterized in that it comprises 40 to 95% by weight of a tetrazolic ring explosive, l additive consisting of 2.5 to 40% by weight of an oxidant and 2.5 to 40% by weight of a reducing agent.

2 - Composition according to claim 1, characterized in that the primary explosive is represented by 5-nitrotetrazole, the mercury or silver salt of 5-nitrotetrazole, azotetrazole of silver or neutral or basic lead, halogenated tetrazoles and their salts, or a mixture thereof.

3 - Composition according to claim 1 or 2, characterized in that the oxidant is represented by chlorate or potassium or sodium perchlorate, calcium nitrate, strontium or barium, lead or manganese dioxide, sodium or potassium permanganate, sodium or potassium dichromate or a mixture thereof, and the reducing agent by antimony sulphide, lead thiocyanate, tane, zirconium, boron or a mixture of these.

4 - Composition according to claim 3, characterized in that it comprises

40 to 80% by weight of mercury salt of 5-nitrotetrazole,

10 to 35% by weight of potassium chlorate,

5 to 18% by weight of lead thiocyanate,

3 to 12% by weight of antimony sulphide.

5 - 60position according to claim 4, characterized in that it comprises

75% by weight of mercury salt of 5-nitrotetrazole,

- 14% by weight of potassium chlorate,

- 7% by weight of lead thiocyanate,

- r4% by mass of antimony sulphide.

6 - Composition according to claim 4, characterized in that it comprises

50% by weight of mercury salt of 5-nitrotetrazole,

- 2% by weight of potassium chlorate,

- 14% by weight of lead thiocyanate,

- 7% by weight of antimony sulphide,