SE524533C2 - Fördröjningskompositioner, fördröjningselement och detonationsfördröjningsanordning - Google Patents

Description

Û O O . 1 » - ---30 . .

. ~ II. . . o n »o ~ 524' 5213 ~ . . . .u Moderna kommersiella fördröjningsdetonatorer omfattar normalt, antingen de är icke- elektriska eller elektriska, ett metalliskt hölje, som är slutet vid den ena änden och som i följd från den slutna änden innehåller: en grundladdning av detonerande högexplosivt sprängämne, såsom pentaerytritoltetranitrat (PETN) och en angränsande tändladdning av ett högkänsligt detonerbart material, såsom blyazid. Intill det värmekänsliga materialet finns en konsoliderad, t ex komprimerad, pelare av fördröjningskomposition av tillräcklig längd och mängd för att ge en önskad fördröjningstid såsom beskrivits ovan. Pelaren av fördröjningskomposition är normalt innesluten i ett ihåligt rörformigt inneslutningsele- ment giort av metall. Inneslutningselementet och fördröjningskompositionen ingående däri bildar, tillsammans med tätningar och tändladdningar, om så användes, ett fördröj- ningselement som normalt tillverkas separat och monteras i en detonator eller liknande som en enda artikel. Närmast fördröjningselementet finns en sprängladdning (startladd- ning) anpassad för att antändas av en elektriskt upphettad bryggtråd eller, alternativt, ge- nom värmet eller lågan från en lågenergisnabbstubin eller chockvågsledare som hålles i metallhöljets öppna ände. En sådan tördröjningsdetonator kan tjäna såsom en linjeanord- ning såsom då den kopplas vid båda ändarna till en snabbstubin eller chockvågsledare.

Emellertid behöver en fördröjningsanordning ej kunna tjäna såsom detonator för att ex- empelvis initiera en chockvågsledare. Det räcker med en sprängladdning nära änden på chockvágsledaren i stället för en grundladdning av detonerande högexplosivt sprängäm- TIG.

Inneslutningen av fördröjningskompositionen i ett metallinneslutningselement underlättar hanteringen av kompositionen och dess införande i en detonator eller liknande. Metallen skyddar även komponentema (t ex en detonators yttre hölj e) från förbrärmingens värme och biprodukter då fördröjningskompositionen förbrukas och begränsar av ekonomiska skäl den mängd fördröjningskomposition som erfordras. Förr har man använt bly såsom metall för inneslutningselementen. Bly är mjukt och forrnbart och kan laddas med en brinnande kärna, dragas till önskad diameter och skäras till önskade längder (olika läng- der ger olika fördröjningstider). Bly uppvisar även låg värmeledningsförrnåga och vär- mekapacitet och avleder därför endast en minimimängd värme från kompositionen då s.. -u 10 15 20 u . n p 1 n n H30 n o n u som u - ~ - u» (_,"'l PJ -D- (fl C\l CN . . - . u. 3 denna brinner, varigenom risken för att förbränningen skall släckas före fullständig för- bränning av fördröjningskompositionen minskar.

På senare tid har en trend utvecklat sig inriktat på utbyte av inneslutningselement gjorda av bly mot element gjorda av styva metaller, som zink, aluminium, stål eller mässing.

Zink är den f n föredragna metallen för detta ändamål. Uttrycket "styv metall" hänför sig till att dessa metaller då de användes för att bilda inneslutningselement ej lätt kan dras till önskad diameter eller form med användning av den utrustning som f n finns tillgänglig för bly. Med sådana metaller gjutes inneslutningselementen först till önskad diameter och längd och därefter packas fördröjningskompositionen inne i elementet och samrnanpres- sas. Denna förändring till styva metallinneslutningselement har delvis kommit till p g a att användningen av bly från vissa håll kritiserats för att vara skadlig för miljön, även om blymängden är liten. Emellertid kan användningen av inneslutningselement av styv me- tall underlätta tillverkningen av tördröjningsenheten och integrering därav i detonatorer och fördröjningsanordningar, etc. Emellertid uppvisar zink och andra lämpliga styva metaller högre värmeledningsförmåga och värmekapaciteter än bly och avlägsnar därför mer värme från fördröjningskompositionen då denna brinner. Detta kan öka detonatorer- nas och fördröjningsanordningamas relativa felfrekvens eftersom det är möjligt att otill- räckligt värme blir kvar i fördröjningskompositionen för att upprätthålla förbrännings- temperaturen tills fullständig förbränning av kompositionen ägt rum, speciellt då sådana anordningar användes i miljöer med låg temperatur. Speciellt stor är risken för fel hos fördröjningsenheter avsedda att ge långa tördröjningar, t ex mer än l sekund, vilka ofta användes i tillämpningar under jorden.

Ett stort antal fördröjningskompositioner är kända inom tekniken. Dessa omfattar i all- mänhet en blandning av bränslen och oxidationsmedel av olika slag. Många är väsentli- gen gasfria kompositioner, vilket i allmänhet föredrages. Det innebär att de brinner utan att utveckla stora mängder gasformiga biprodukter som skulle kunna störa fördröjnings- detonatorns eller annan anordnings funktion. Förutom kravet på att vara väsentligen gas- fria krävs även att fördröjningskompositionema är säkra att hantera, både med hänsyn till sprängning och hälsa, att de är motståndskraftiga mot fukt och ej bryts ner under långa n.. .a 10 15 20 }ß c n > . .u 524 533 4 förvaringsperioder och således ändrar sina bränningskännetecken. Vidare måste de fun- gera tillförlitligt över ett stort temperaturområde och de måste kunna anpassas till an- vändning i ett stort antal olika fördröjningsenheter inom begränsningarna för utrymmet tillgängligt inne i ett standarddetonatorhölje eller liknande anordning. De talrika fördröj- ningskompositioner som är kända inom tekniken har haft olika grader av framgång vid användning och tillämpning.

En sådan känd klass av fördröjningskompositioner avsedda för användning i inneslut- ningselement gjorda av bly är den som beskrives i US-patentet nr. 4 419 154, Davitt et al. (överlåten på CXA Ltd./CXA LTEE) som utfärdades 6 december 1983. Detta patent be- skriver en komposition omfattande kisel och bariumsulfat och eventuellt omfattande en andel partikelformig blymönja (blytetraoxid, Pb3O4) i en mängd på 25-75 vikt-%, beräknat på kompositionen. Davitts kompositioner som omfattar blymönja kan användas i inneslutningselement gjorda av bly för att åstadkomma mellanliggande till långa tidsfördröjningar. För att uppnå långtidsfördröjning med blymönj a, som är ett erkänt starkt oxidationsmedel, måste emellertid Davitts kompositioner framställas med grovt kisel. Sådana trögbrinnande kompositioner är svåra att antända beroende på användnin- gen av sådant grovt kisel som är helt fel enligt traditionella pyrotekniska principer såsom utläres av Professor Conkling, som i Chemistry of Pyrotechnics, John A. Conkling, Mar- cel Dekker Inc., 1985, sid. 88-89 angav: "Homogenitet och pyrotekniska prestanda kommer att öka då partikel- storleken hos de olika komponenterna minskar. Ju finare partikelstor- leken är, ju mer reaktiv bör en partikelforrnig komposition vara, med alla övriga faktorer konstanta".

Vidare framställdes de trögbrinnande kompositionerna enligt Davitt et al. med blymönja med en mycket liten andel av bränslekomponenten (d v s kisel) som låg betydligt under det stökiometriska förhållandet, vilket hade till följd att energiavgivningen hos förbrän- ningsprocessen minskade. Sådana beredningar skulle ej vara robusta inom olika betingel- ser, såsom då de användes i styva element såsom de beskrivna häri, där sådana inneslut- ningsmaterial har en väsentligt högre värmeledningsförmåga än bly. Då vidare Davitt et .a- a. 10 15 20 C25 al. använder finare kisel med blymönja, vilket skulle hafi till följd att förbättra pyrotek- niska prestanda, erhölls betydligt snabbare tidsresultat (såsom visas i patentet i spalt 8).

De enda långsamt brinnande kompositionema enligt Davitt et al. som kan framställas med fint kisel är de utan blymönja. Således är enligt Davitt et al. kompositioner med blymönja ej idealiska för framställning av långa fördröjningstider. För långa fördröjning- sperioder finns därför ett behov av att hitta altemativa fördröjningskompositioner.

I den amerikanska patentskriften US 5 147 476, Beck et al. (överlåten till Imperical Chemical Industries plc), som meddelades den 15 september 1992, behandlas problemet med att göra förbränningen av fördröjningskompositioner avsedda för användning i in- neslutningselement av styv metall mindre känslig för att minska faran för att släcka bran- den. Tanken hos Beck et al. var att underlätta förbrärmingen av en blandning av kisel och bariumsulfat (eller annat oxidationsmedel) genom tillsats av små mängder finfördelade metallföreningar avsedda att tjäna såsom reaktionsunderlättande flussmedel (d v s mate- rial som sänker smälttemperaturen hos kompositionen, men armars är inerta). De exem- plifierade metallföreningama är salt av alkalimetaller, oxider av antimon och oxider av vanadin. Beck et al. farm att det för tillfredsställande brärming av en sådan komposition var nödvändigt att det inneslutande metallelementets värmeavledande effekt ej skulle vara så stor att den riskerade släcka fördröjningskompositionens exoterrna reaktion (d v s förbränning). Emellertid fungerar fördröjningskompositionerna av det slag som beskrives av Beck et al. ej så väl som man skulle önska, speciellt då de användes för åstadkom- mande av långa fördröjningar. Vidare är de oxider som användes i dessa kompositioner såsom flussmedel dyra. Beck et al. föreslog att tillsatser av blymönja och andra reaktiva beståndsdelar som förorsakar snabbare bränningshastighet kan införlivas med komposi- tionen, men noterade att större tillsatser av sådana reaktiva beståndsdelar kan undanröja flussmedlets förbättrande effekt. Beck et al. rekommenderade därför att man skulle utes- luta sådana ytterligare reaktiva beståndsdelar i kompositionema.

Det finns således ett fortgående behov av en fördröjningskomposition som kan används driftsäkert då den inneslutes i ett inneslutningselement av styv metall och ändå kan an- MH. »- 10 15 20 :E25 ~ ~ o . ao 524 533 - - . » .a 6 vändas för åstadkommande av långa fördröjningar utan oacceptabel ökning av för- dröjningsenhetemas längder.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en fördröjningskomposition som kan inneslutas i ett styvt inneslutningselement och som fortfarande klarar tillförlitlig antänd- ning och bränning som kan ge långa tidsfördröjningar.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en fördröjningskomposition av det angivna slaget som kan framställas lätt och billigt.

Ytterligare ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma fördröjningsanord- ningar som är driftsäkra genom att de antänds och brinner kontinuerligt med en hög grad av driftsäkerhet, även vid låga temperaturer, och ger en tillförlitlig lång fördröjning- speriod.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma fördröjningselement och deto- natorer eller liknande anordningar som kan ge långa fördröjningstider under användning av styva inneslutningselement för fördröjningskompositionema.

Enligt en utföringsforrn hänför sig föreliggande uppfinning till en fórdröjningskomposi- tion som omfattar blandade partiklar av kisel, bariumsulfat och blymönja, varvid blymönja är närvarande i en mängd på ca 3-15 vikt-%, företrädesvis 6-12% och då spe- ciellt 9-12 vikt-%, beräknat på kompositionen.

Bariumsulfat- och kiselkomponenterna är företrädesvis närvarande i mängder på 40-65 vikt-% resp. 50-25 vikt-%, beräknat på kompositionens totala vikt. 10 15 20 :E25 fflsfø . - ~ » .o LT! i* J -Fš- L"ï (VN 7 Kompositionen innehåller även företrädesvis ett bindemedel som medför att ansamlingar av partiklar binds samman i form av fririnnande kom. Bindemedlet är företrädesvis när- varande i en mängd av 0,2-0,6 vikt-%, beräknat på kompositionen. Lämpliga bindemedel omfattar lösningsmedellösliga polymerer, kiseldioxid, silika och leror som sväller, företrädesvis vattenlösliga derivat av cellulosa, t ex karboximetylcellulosa.

Enligt en annan utföringsfonn hänför sig uppfinningen till ett fördröjningselement för en detonator eller fördröjningsanordning, vilket omfattar ett långsträckt, ihåligt metallrör innehållande en fördröjningskomposition omfattande blandade partiklar av kisel, barium- sulfat och blymönja, varvid blymönja är närvarande i en mängd på ca 3-15 vikt-%, beräknat på kompositionen. Röret är företrädesvis öppet i båda ändarna och är lämpligen gjort av styv metall, speciellt då zink. Fördröjningskompositionen är lämpligen samman- pressad till en densitet inom området l,8-2,2 g/cm3, företrädesvis l,95-2,l5 g/cm3.

Fördröjningselementet omfattar företrädesvis en tätningsdel vid den ena änden (den ände som först utsättes för förbrärming). Denna kan vara en slags pyroteknisk komposition som bildar en slagg av material som tätar fördröjningselementets öppna ände. Detta är lämpligt eftersom fördröjningskompositionens bränningshastighet kan vara tryckbero- ende och likformiga fördröjningstider kan uppnås då tätningsdelen reglerar trycket inne i fördröjningselementet.

Fördröjningselementet kan även ha en startkomposition vid samma ände. Ändamålet med startkompositionen är att alstra tillräcklig mängd värme för att tillförlitligt initiera den långsamt brinnande fördröjningskompositionen som har en hög antändningstemperatur.

En enda komposition kan tjäna både funktionen såsom startkomposition och som tätning- skomposition.

Enligt ytterligare en annan utföringsfonn hänför sig uppfinningen till en fördröjningsa- nordning, såsom en detonator eller linjefördröjningsanordning, vilken omfattar en ingång för detonationssignal, en laddning som skall detonera genom den ingående detonations- ..- .- . _. g . _; _: .. . . f. .en I " ' _ , . . o Q . .. _.. . - » _ _ _ . c I o la O' "* .u .- 10 15 20 gigs fusïo . . « . .u PC) 'En 'LN 7 d C51 (P1 8 signalen och fördröjningselement som åtskiljer detonatiönssignalens ingång och laddnin- gen, varvid tördröjningselementet är av den typ som beskrives ovan.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig. 1 är ett vertikalt tvärsnitt genom ett exempel på en icke-elektrisk detonator, vari ingår ett fördröjningselement innehållande en fördröjningskomposition enligt förelig- gande uppfmning; Fig. 2 är en vertikal tvärsnittsvy av ett exempel på en elektrisk detonator, som omfattar ett tördröjningselement innehållande en fördröjningskomposition enligt föreliggande uppfinning; och Fig. 3-20 är diagram som visar resultat erhållna på det sätt som beskrivs i följande exem- pel.

BÄSTA SÄTT ATT UTFÖRA UPPFINNINGEN Fig. 1 i de åtföljande ritningarna visar ett exempel på en icke-elektrisk fördröjningsdeto- nator 10 av ett slag som omfattar ett fördröjningselement och en fördröjningskomposition enligt föreliggande uppfinning kan användas. Såsom sådan utgör själva detonatom ett exempel på en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Detonatom 10 har ett rörformigt detonatorhölje 11 som är slutet vid den nedre änden och innehåller en bottenladdning 12 av sprängänme (t ex PETN) som är inpressad eller ing- juten däri. Omedelbart ovanför bottenladdningen 12 är ett inneslutningselement 14 gjort av en styv metall, såsom zink, aluminium, stål eller mässing (företrädesvis zink). Innes- lutningselementet 14 innehåller en initieringsladdning 15 (t ex blyazid) vid elementets nedre ände och en fórdröjningskomposition 16 inom fördröjningselementet och ovanför initieringsladdningen 15. Inneslutningselementet och dess innehåll, speciellt fördröjning- skompositionen, bildar tillsammans ett fördröjningselement l4a, som tillverkas innan 10 15 20 gfgs 1.320 . . - . .n 9 detonatom sätts samman. Ett startelement 17, som företrädesvis även fungerar såsom tät- ningsdel, är anordnat ovanför fördröjningselementet. En nedre ände i ett hål i startele- mentet innehåller en startladdning 18. En antistatisk kåpa 19 är anordnad ovanför star- telementet och är konstruerad för att ligga an mot den nedre änden på ett chockrör 20, som fortplantar tändsignalen. En bussning omger den nedre änden på chockröret 20, där detta går in i detonatom 10, och detonatorhöljets ll övre ände är nedkrympt för att hålla bussningen och chockröret på plats.

Fig. 2 visar ett exempel på en elektrisk detonator 10'. Detonatom har även ett metalliskt rörfonnigt detonatorhölje 1 1' slutet vid sin nedre ände och innehållande en bottenladd- ning 12' av sprängämne (t ex PETN) som är inpressat eller ingjutet däri. Omedelbart ovanför bottenladdningen 12' finns ett fördröjningselement 14' gjort av en styv metall, såsom zink, aluminium, stål eller mässing (företrädesvis zink). Fördröjningselementet 14' innehåller en initieringsladdning 15' (t ex av blyazid) vid elementets nedre ände och en fördröjningskomposition 16' innanför fördröjningselement och ovanför initieringsladd- ningen 14'. Såsom i föregående utföringsform bildar inneslutningselementet 14' och dess innehåll, speciellt fördröjningskompositionen, tillsammans ett fördröjningselement l4a' som bildas innan detonatom sätts samman. Ett startelement l7', som även fungerar såsom tätningsdel, är anordnat ovanför fördröjningselementet och en nedre ände i ett hål i star- telementet innehåller en startladdning 18'. Ett ihåligt plaströr 25 är anordnat ovanför startelementet 17' och innehåller ett elektriskt drivet stubinhuvud 26 fäst vid bentrådar 27 som går ut från detonatom och som överför den elektriska tändsignalen. En bussning 21' är anordnad ovanför plaströret 25 och har hål genom vilka bentrådama passerar. Den övre änden på detonatorhölj et 1 1' är nedkrympt runt bussningen 21' för att hålla ben- trådama och detonatorinnehållet fast på plats.

Såsom redan angivits är fördröjningskompositionerna enligt uppfinningen speciellt lämpliga för att åstadkomma långa fördröjningstider, t ex mer än 1 sekund, företrädesvis 1-12 sekunder, speciellt då 1-9 sekunder och mest föredraget 2-9 sekunder. För att för- dröjningselement, detonatorer, fördröjningsanordningar och liknande av godtagbar längd (normat ej längre än ca 3,8 cm) skall kunna framställas innebär detta att kompositionerna l-e a. 10 15 20 277 bar) 524 10 företrädesvis har en brännhastighet (bränntid) inom området åtminstone 590 millisekunder per linjär cm, speciellt 7 90-2 800 millisekunder per linjär cm och mest föredraget ca l 600-2 400 millisekunder per linjär cm och idea1t2 000- 2 400 millisekunder per linjär cm. I motsats härtill faller, enligt vad uppfinnaren till före- liggande uppfinning har erfarit, bränningshastigheterna för de kompositioner enligt den amerikanska patentskriften US 4 419 154 som innehåller blymönja inom området ca 120- 590 millisekunder per linjär cm då de innehåller liknande mängder kisel av liknande par- tikelstorlek som används enligt föreliggande uppfinning.

Såsom angivits ovan innehåller fördröjningskompositionerna enligt föreliggande uppfin- ning ca 3-15 vikt-% partikelformig blymönja förutom partiklar av kisel och bariumsulfat.

Närrnare bestämt är mängden blymönja 6-12 vikt-% och speciellt då 9-12 vikt-%. Om den procentuella andelen blymönja ökar över ca 15 vikt-% blir brärmingshastigheten allt för hög för långa fördröjningar, medan vid procentuella andelar under 3% ej några fördelar uppnås med avseende på okänslighet vid förbränning och tillförlitlighet. Även om mängden blymönja är mycket mindre än vad som tidigare använts i kompositioner av detta slag (t ex som beskrivs i den amerikanska patentskriften US 4 419 154) har det överraskande visat sig att mängden är tillräcklig för att förbränningen av kompositionen skall bli tillräckligt okänslig och tillförlitlig då kompositionen användes i inneslutning- selement av styv metall, utan att förbränningshastigheten ökar i ej godtagbar grad för an- vändning vid lång tidsfördröjning.

Den blymönja som användes i kompositionerna enligt föreliggande uppfinning verkar ej som flussmedel. Utan att därför önska binda uppfinningen till någon speciell arbetsteori, tycks blymönjan reagera med kisel vid en låg antändningstemperatur (ca 500°C) och al- stra värme som underlättar förbränningsreaktionen bariumsulfat/kisel, där antändning- stemperaturen är hög (ca 1 200°C). 10 15 20 ß n n n o a c a uâO n a e an» . . . . u. 'jr t) (_\! 51.4 5 ll I kompositionema enligt uppfinningen är de relativa andelama kisel och bariumsulfat företrädesvis 40-65 vikt-% bariumsulfat och 25-50 vikt-% kisel (vilket motsvarar 45-70 vikt-% bariumsulfat för 30-55 vikt-% kisel före tillsats av blymönja). Företrädesvis är inga andra material, förutom möjligen ett bindemedel (beskrives nedan), närvarande i kompositionen. Medan närvaro av flussmedel kan accepteras, erhålles ingen speciell fördel vid användning därav i föreliggande uppfinning och användningen därav innebär enbart en ytterligare kostnad.

Kompositionema enligt föreliggande uppfinning kan framställas genom att man helt enkelt torrblandar partiklar av de väsentliga beståndsdelarna i de angivna andelama. I fråga om bariumsulfatet har det partikelfonni ga utgångsmaterialet företrädesvis en speci- fik ytarea på typiskt ca 0,8 m2/ g (t ex ca 0,75-0,85 mZ/g). Kiselpulvret har företrädesvis en specifik ytarea på ca 6-8 mz/g. Blymönjan har företrädesvis en partikelstorlek på ca 1- 3 um. Även om torrblandning av beståndsdelarna är möjlig, föredras våtblandning för up- pnående av större homogenitet och eftersom våtblandning möjliggör tillsats av ett binde- medel vars funktion är att agglomerera ansamlingar av individuella partiklar till större fririnnande kom. Lämpliga bindemedel omfattar lösningsmedellösliga polymerer, fin silika, kiseldioxid och finmalda svällande leror. Medan polyvinylklorid kan användas såsom bindemedel, är det lämpligare att använda en vattenlöslig form av cellulosa, t ex nitrocellulosa eller speciellt natriumkarboximetylcellulosa (t ex såsom framställes av ett europeiskt dotterbolag till Hoechst och säljs under varumärkena TYLOSE och TYLOSE C-600). Detta material är ett sockerliknande pulver som upplöses i vatten och därefter användes för våtblandningssteget. Man kan använda standardförfaranden för våtblandning, granulering och torkning. Såsom angivits gör närvaron av ett bindemedel det möjligt att framställa kompositionen i form av fririnnande kom gjorda av ansamlingar av partiklar av kisel, bariumsulfat, blymönja och bindemedel. Fririnnande kom har för- mågan att rinna eller strömma fritt (d v s utan att bilda klumpar i likhet med torr sand) då de hälles från en behållare till en annan. Denna förmåga är synnerligen lämplig med hän- syn till att kompositionen måste införas inne i ett styvt inneslutningselement med liten .n -. 10 15 20 12 inre diameter (t ex typiskt ca 3,35 mm) och därefter sammanpressas. Det är även en fördel att de agglomererade komen vart och ett tenderar att innehålla partiklar (av alla huvudbeståndsdelama) med ett område partikelstorlekar. Homogeniteten hos den bildade kompositionen är därför mycket hög och där finns föga tendens till separation av stora och små partiklar då kompositionen utsättes för lagring eller användning under lång tid- speriod. Då bindemedlet finns närvarande ingår det lämpligen i den bildade komposi- tionen (då denna är torr) i en mängd inom området 0,2-O,6 vikt-%, speciellt 0,3-0,5 vikt- %, beräknat på hela kompositionen. Med mängder över 0,6 vikt-% blir granuleringsproc- essen besvärlig. Då mängden är under ca 0,2 vikt-%, kan bindningseffekten bli otillräck- lig.

Efter fornming och torkning införes kompositionen i ett styvt inneslutningselement av metall, såsom angivits ovan, och sammanpressas däri, vanligtvis genom införande av en metallpelare i en ände på inneslutningselementet och pressning under det att komposi- tionen hindras från att tränga ut från motsatt ände på det rörforrniga inneslutningsele- mentet. Man kan naturligtvis även pressa från båda ändarna. Den komposition som erhålles i inneslutningselementet har företrädesvis en densitet som faller inom området 1,90-2,20 g/cm3, speciellt inom området l,95-2,l5 g/cm3. Sammanpressning till lämplig densitet är av betydelse för att säkerställa tillförlitlig fortplantning av förbränningen, även om den önskade densiteten kan variera något från komposition till komposition.

Närvaron av blymönja i fördröjningskompositionen i de angivna mängderna ändrar ej den väsentliga egenskapen hos Si/BaSO4-blandningen såsom långsam tördröjningskomposi- tion (den påskyndar således ej väsentligt eller sänker förbrärmingshastigheten), men dess närvaro ger kompositionen motståndskraft mot släckning förorsakad av det rörfonniga inneslutningselementets av metall värmespridande effekt så att kompositionen är effektiv i styva element, såsom zinkelement. 10 15 20 =II2§ kw 524 533 . . Q » .u 13 Styva element innehållande kompositionerna enligt uppfinningen har vid prövningar visat sig vara effektiva såsom driftsäkra, reproducerbara fördröjningselement då de inneslutes i standarddetonatorhöljen med de mått som användes inom tekniken, under det att de ger fördröjningar på mer än 1 sekund, tex från ca 2 sekunder till optimalt 9 sekunder eller till och med längre. De styva element som provats var i själva verket zinkelement, då zink är den föredragna metallen för styva inneslutningselement. Elementen kunde naturligtvis även ha gjorts av annat lämpligt material, t ex aluminium, stål eller mässing.

I sin mest föredragna form består fördröjningskompositionema enligt uppfinningen en- dast av kisel, bariumsulfat, blymönja och eventuellt ett bindemedel i angivna mängder, där finns således inga andra material, såsom oxidationsmedel och flussmedel, förutom tillfälliga mindre föroreningar eller beståndsdelar.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare genom följande exempel, som åskådlig- gör fördröjningskompositionerna enligt uppfinningen, och även detonatorer och för- dröjningsanordningar, likaledes enligt uppfinningen. Exemplen är ej avsedda att begränsa uppfinningens omfattning såsom den definieras i de åtföljande kraven.

EXEMPEL 1 Små mängder (10 g prover) torrblandade BaSO4/kiselkompositioner framställdes, vilka innehöll 3, 5, 7 och 9 vikt-% Pb3O4.

Styva rörformiga inneslutningselement av zink med håldiameter på 3,35 mm packades med vardera av kompositionerna samt såsom kontroll en komposition utan Pb3O4. Det visade sig nödvändigt att använda en startkomposition av Pb3O4/Si ovanpå blandningen av BaSO4/kisel/Pb304 för tillförlitlig antändning. Ett pyrotekniskt tätningselement plac- erades ovanpå startelementet. Dessa detonatorer sattes samman såsom (icke-elektriska) chockrörsdetonatorer och prövades med avseende pá fördröjningstid och Variationskoef- ficient (CV). Resultaten av provningama visas i nedanstående Tabell 1. Proverna med 10 15 5211 52323 . . . . .- 14 5% och 7% Pb3O4 visade en märkbar förbättring i noggrannheten för tidsfördröjningen i jämförelse med kontrollen som ej innehöll någon Pb3O4.

TABELL 1 Pb3O4-HALT __ MlšDEL- VARIATIONS- FORDRÖJNINGSTID KOEFFICIENT 0 2 687 ms 2,1% 3 2 800 ms 1,6% 5 2 756 ms O,9% 7 2 737 ms O,8% 9 2 716 ms l,4% Man mätte kraflfiillheten hos kompositionens utbredning genom provning av antändning av kompositionen vid -40°C. Styva inneslutningselement av ovan beskrivna slag fram- ställdes, vilka innehöll BaSOll/kisel och 6% Pb3O4. Såsom tidigare sammanfördes dessa element till icke-elektriska detonatorer. Provning av detonatorema efter att dessa utsatts för en temperatur på -40°C i 48 timmar visade på tillförlitlig funktion med god nog- grannhet för tidsfördröjningen, som var lika god som för kontrollprovet som undersöktes vid rumstemperatur, medan 4/5 av detonatorema tillverkade med BaSO4/kisel ej fort- plantade sig genom fördröjningspelaren. Under provning vid omgivande temperatur av styva element innehållande BaSO4/kisel och ingen Pb3O4 registrerades ett antal misslyckade försök (2/5) där BaSO4/kisel-pelaren ej fortplantade sig. Dessa misslyckade försök tjänar till att visa att tillsatsen av en liten mängd Pb3O4 verkligen ger en väsentlig förbättring för denna komposition utan att väsentligen öka förbränningens fortplantning- shastighet.

Man har således visat att tillsatsen av en liten mängd Pb3O4 till en pyroteknisk BaSO4/kisel-blandning resulterar i en ny förbättrad komposition som uppvisar förbättrade prestanda i styva element. 10 15 20 jšfíä . - ø n .- 15 EXEIVIPEL 2 Torr blandning: Ett prov på en tillverkningsblandning av standard bariumsulfat/kiselkomposition inne- hållande 45 vikt-% kisel och 55 vikt-% bariumsulfat (betecknas som Y-komposition) uppdelades först i fem små blandningar på vardera 10 g i en liten behållare av Velostatm (elektriskt ledande polymer). Det första provet lämnades intakt såsom referenskontroll- prov, medan en tillsats på 3%, 5%, 7% resp. 9% blymönja gjordes till de efterföljande blandningarna. Ledande gummikulor sattes till blandningarna för att underlätta samman- blandning av beståndsdelarna under tumling i VelostatTM-behållarna.

Våt blandning: En sats på l kg av en modifierad standardkomposition av bariumsulfat/kisel (Y- komposition) innehållande 6% blymönja framställdes. Respektive massandelar för beståndsdelarna var 5l,7% BaSO4 (0,8 mz/g ytarea), 42,3% kisel (malt i 12 timmar) och 6% Pb3O4. Även om blymönjan tillsattes till mediet från början för att säkerställa god fördelning av partiklama, fortsatte man därefter med en vanlig våtblandningsprocess för en standardkomposition av bariumsulfat/kisel.

Provningar: Kompositionema (både torrblandningen och våtblandningen) provades med avseende på antändning genom friktion. Ingen av kompositionerna innehållande blymönja visade tecken på antändning då de provades med avseende på friktionskänslighet med använd- ning av en 1,33 kg ståltorped som gled vid en 30° vinkel från en höjd på 76 cm.

Differentialtennisk analys (DTA) av en komposition som ej innehöll någon blymönja och en komposition innehållande 5% blymönja visade att närvaron av blymönja i standard- ... .- 10 15 :av :Läs Fïz, :'.:~°'.: ' Och. :..~:..:1; ;§_';- . n - - -~ I' 16 kompositionen av bariumsulfat/kisel minskade kompositionens antändningspunkt, vilket underlättade pulvrets antändning.

Metod för pulverpackning i zinkelement Ett inneslutningselement av zink vägdes, placerades i en hållare och en fördröjningskom- position enligt uppfinningen hälldes in i dess hålrum och pressades vid önskat tryck i många små tillskott tills elementet var fullt. Elementet vägdes på nytt och pulverhalten registrerades. Tillförlitligheten (standardavvikelsen SD) för pulverhalten i elementen visade sig vara god för båda de provade elementlängderna, såsom visas i följande Ta- bell 2.

TABELL 2 Elementlängd Laddningsvikt Provstorlek SD 12 mm 201 mg 30 2,1 30 mm 504 mg 30 6,0 Fördröjningstid mot blymönj ehalt i kompositioner av bariumsulfat/kisel: Diagrammet på Fig. 3 visar att närvaron av blymönja i en standardkomposition av bari- umsulfat/kisel (55 vikt-%; 45 vikt-%) först har effekten att göra bränningshastigheten lägre vid en tillsats på 3% blymönja och därefter ger en lätt hastighetsökning vid högre halter blymönj a.

Fördröjningstiden bestämdes i ett 3,4 cm (2,9 inch) ORICA®-detonatorhölje med ett 9,3 mm (0,362 inch) inneslutningselement av zink såsom huvudladdning och en normal start- och tätningskomposition från draget blyrör. 10 15 :Läs . n - . a» 17 Avvikelser i fördröjningstider mot blymönjehalt i kompositioner av bariumsulfat/kisel: Utgående från tidigare resultat av tidsfördröjning visar diagrammet på Fig. 4 variation- skoefficienten för uppmätta tidsfördröjningar.

Det framgår att alla blandningar av bariumsulfat/kisel som innehöll blymönja gav bättre noggrannhet för tidsfördröjningen än kontrollprovet som ej innehöll blymönj a.

Provstorleken för ovan angivna resultat var endast fem donatorer per blandning, varför man för att bekräfta säkerheten för den erhållna tidsfördröjningen dessutom packade blandningen med 5% blymönja i 30 inneslutningselement av zink och i två olika elemen- tlängder. Dessa provades med avseende på noggrannheten för tidsfördröjning i ORICA- detonatorhölj en och resultaten jämfördes med de erhållna av andra för denna speciella sats av standardkompositionen av bariumsulfat/ Si. Resultaten visas i följ ande Tabell 3 (där SD står för standardavvikelse).

TABELL 3 Zinkelementets längd Medelfördröjningstid SD CV Provstorlek 12 mm 3 487 ms 51 1,5 30 30 mm 8383 ms 91 1,1 30 I blyelement gav följande de angivna tidsfördröjningsresultaten för denna sats av stan- dardkompositionen: 1 896 ms medelfördröjning med en SD på 71; CV = 3,7%, tillskämingslängd på 7,7 mm (0,305 inch) 9 921 ms medelfördröjning med en SD på 150; CV = 1,5%,tillskärnings1ängd på 33,4 mm (l,318 inch) 10 15 20 Ü Q I . . 0 O .. . 30 . . . ~ . .a Effekten av trycket vid pulverpackning på detonatoms fördröjningstid: För att bestämma det korrekta området för pulverpackning i styva inneslutningselement av zink packades blandningar med 5% blymönj ehalt i inneslutningselement av zink på 9,30 mm, pulvret pressades vid olika tryck och antändes. Även om alla detonatorer till- verkade med element packade vid 193 MPa misslyckades vid antändning visar resultaten åskådliggjorda på diagrammen i Fig. 5 och 6 att pulverpackningstryck inom området 24- 145 MPa har mycket liten effekt på de allmänna tidsfördröjningsresultaten. En bättre noggrannhet för tidsfördröjningen observeras för de element som packats vid ett tryck på 24 och 48 MPa.

Pulverdensitet mot packningstryck: Densiteten hos fördröjningskompositionen packad i inneslutningselement av zink vid olika tryck mättes för både blandningar som innehöll 5% blymönja och sådana som inne- höll 7% blymönj a, vilka blandningar visade de bästa prestanda vid tidsfördröjning. Re- sultaten visas i diagrammet i Fig. 7 där kurvan med rutfonnade punkter avser 5% blymönj eandel i Y-kompositionen och kurvan med kvadratiska punkter visar resultaten för Y-kompositionen innehållande 7% blymönja. I enlighet med tidigare resultat rekom- menderas att pulverpackningsdensiteten hålles mellan 1,80 g/cms och 2,20 g/cm3 och företrädesvis mellan 1,95 och 2,15 g/cm3.

Fortplantningens driftsäkerhet: En bedömning gjordes för mätning av fördröjningsändringen mellan +20°C och -40°C på olika detonatorkonstruktioner för att demonstrera fördelen med att tillsätta en viss andel blymönja i kompositioner av bariumsulfat/ Si vid antingen teknologin med inneslutning- selement av draget bly eller inneslutningselement av styv zink. Resultaten visas i dia- grammet på Fig. 8. 10 15 20 ifës . u » » .v 524 555 19 . - Q - »o Observera: Alla huvudelement (bly eller zink) framställdes för att ge samma storleksord- ning for tidsfórdröjningen, mellan 2 800 ms och 3 000 ms.

I diagrammet på Fig. 8: Stapel 1 = Tidsändring på kontrollprov av bariumsulfat/Si-komposition i normal detonator av draget bly och ORICA® Stapel 2 = Tidsändring for komposition av bariumsulfat/ Si + 4% blymönja i normal detonator av draget bly och ORICA® Stapel 3 = Tidsändring för komposition av bariumsulfat/Si + 6% blymönja i normal detonator av draget bly och ORICA® Stapel 4 = Tidsändring för komposition av bariumsulfat/Si + 4% blymönja i huvudelement av zink. Normal startkomposition (blymönja + kisel 75:25) och tätningskomposition med element med litet hål med en komposition av blymönja och kisel (63:37) från draget bly i omcßfi-demnamfhöije Stapel 5 = Tidsändring för komposition av bariumsulfat/ Si + 6% blymönja i huvudelement av zink. Normal startkomposition och tätningskomposition såsom ovan från draget bly i ORICA®-detonatorhölje Stapel 6 = Tidsändring för komposition av bariumsulfat/Si + 6% blymönja i huvudelement av zink. 150 mg blymönja + kisel (75:25) och 100 mg G-komposition packade i tätningselement av aluminium typ 2 i DNESlß-detonatorhölje n-q -u 10 15 20 524 533 . ~ ~ ~ -ø 20 Stapel 7 = Tidsändring för komposition av bariumsulfat/Si + 6% blymönja i huvudelement av zink. 150 mg blymönja + kisel (75:25) packade först i huvudelementet och 215 mg G-komposition i tätningselement av aluminium typ 2 i detonatorhölje av DNES® Även om ORICA®-detonatom visar bättre stabilitet för tidsfórdröjningen observerades inget misslyckande att antända på mer än 100 detonatorer antända vid -40°C och med ett huvudelement av zink.

EXEMPEL 3 I detta exempel bestäms den maximala mängd blymönja som kan sättas till komposi- tionen av bariumsulfat/ Si för en detonator med lång tidsfórdröjningsperiod och mot- ståndskraften mot chockstopp (driftfel för en detonator beroende på stötvågen från en angränsande explosion) hos sådana system undersökes för både teknologi med inneslut- ningselement av draget bly och styva inneslutningselement.

Alla blandningar som användes for bedömning av tidsfórdröjningen är från små torra blandningar där blymönja tillsattes i olika mängder till bariumsulfat/Si. Beståndsdelarna sammanfordes och tumlades i små Velostat-behållare med ledande gummikulor.

De blandningar som användes for bedömning av chockmotståndet framställdes genom våtblandning i en sats på 700 g. 10 15 20 åäö (fl FJ J§> (_71 (JJ Q, »t . ~ . . »n 21 Pulverkänslighet Friktionskänslighet Provningsbeskrivning: En ståltorped med en vikt på 1,33 kg glider på ett pulverprov från en höjd på 76 cm (30 inch) och vid en vinkel på 30°.

Ingen antändning observerades vid 10 försök då blandningen med en blymönjehalt på 12% provades med avseende på friktionskänslighet.

Andra pulverprover innehållande mindre än 9% blymönja provades likaledes med av- seende på friktionskänslighet och visade ej heller något tecken på antändning.

Detonatorkonstruktion För att undvika sympatiska detonationer vid provning av stötvågsstopp pressades blyazidladdningen (110 mg) in i zinkelementets hålrum. Resten av hålrummet fylldes med fördröjningspulvret. En normal startkomposition (blymönja + kisel, 75:25, beräknat på vikten) och ett tätningselement (tätning med ett element med litet hål fyllt med blymönja + kisel, 63:37, beräknat på vikten) pressades in ovanför det styva elementet och en krymptätning anbringades.

En plastskiva (LE-skiva) med låg entropi placerades över blyazidladdningen i de deto- natorer som tillverkades med huvudfördröjningselement av en dragen blypelare. 10 15 20 =ÃI2'§ - . ~ . »o (n ro .lå fn m Provningsresultat Fördröjningstider Diagrammen på Fig. 9 och 10 visar mönstret för tidsfórdröjning för grundkompositionen av bariumsulfat/kisel modifierad med 0-20% blymönjehalt. En platå med relativt stabila fórdröjningstider erhålles för de blandningar som innehåller mellan 0% och 12% blymönja som tillsats till gmndkompositionen av bariumsulfat/kisel. Fig. 9 är ett diagram som visar fódröjningstidcn i zinkelement (längd 9,30 mm) for Y-komposition + halt blymönja (E-startkomposition och H-tätningselement från draget bly). Fig. 10 är ett dia- gram som visar CV för fórdröjningstider i zinkelement (längd 9,30 mm) för Y- komposition + halt blymönja (E-startkomposition och H-tätningselement av draget bly).

Stötvågsstopp - Provningsresultat En trumprovning utfördes på komposition Y och modifierad komposition Y innehållande 6% resp. 12% blymönja. Även LP-detonatorema från DNES (7 000 ms) provades med avseende på motståndskraft mot stötvågor.

Använd provningsmetod: Koktillstånd, vilket innebär att båda detonatorerna antändes samtidigt Fördröjningstider: mål: 5 000 ms och 7 000 ms givare: 2 500 ms och 3 500 ms Chockvågsprovningen utfördes vid 96 MPa (14 000 psi) (läge nr. ll i schablon). 10 n. ~. 23 Provning 1 Huvudfördröjningskomposition i styva element av zink Kontrollprov av Y-komp.: 3/10 missar förorsakade av stötvågsstopp Y +6% blymönja: 6/10 missar törorsakade av stötvågsstopp Y +12% blymönja: 0/10 miss DNES 7 000 ms: 0/ 10 miss Provning 2 Huvudfördröjningskomposition i dragna blyclement Kontrollprov av Y-komp.: 5/ 10 missar förorsakade av stötvågsstopp; l miss vid LE-skivan Y +6% blymönja: Y +12% blymönja: 8/10 missar iörorsakade av stötvågsstopp 6/ 10 missar förorsakade av stötvågsstopp EXEMPEL 4 Detta exempel avser användning av ett bindemedel (karboximetylcellulosa) vid fram- ställning av lördröjningskompositionema enligt uppfinningen.

Satser (500 g vardera) av fördröjningskompositioner framställdes från bariumsulfat (typ N, med en specifik ytarea på 0,8 mz/g), kisel (2,6 um i storlek, från SKW powder com- pany, malt i 12 timmar), blymönja och natriumkarboximetylcellulosa (TYLOSE® C-600) med användning av en Waring-blandare. Satsema bildades genom upplösning av ett pul- ver av karboximetylcellulosa i 200 ml vatten i ett blandningskärl på 2 minuter för full- ständig upplösning, tillsats av blymönja och blandning i ca 1 minut, tillsats av halva mängden bariumsulfat och kisel och blandning i 2 minuter, följt av tillsats av återstående mängd kisel och bariumsulfat och blandning i ytterligare 2 minuter. Förhållandet mellan vatten och torra beståndsdelar var 40%. Satserna innehöll 6%, 9% eller 12% blymönja och mängder av TYLOSE från 0,3 till 0,6 vikt-%. Förhållandet mellan bariumsulfat och kisel (utan hänsyn till andra beståndsdelar) var ca 55:45, beräknat på vikten). Blandnin- garna torkades därefler under några timmar och granulerades manuellt bakom ett skydd 10 15 :Lggg genom en sikt med masköppningen 20 Tyler mesh. De erhållna kornen visade sig rinna 524 5235 24 - n - » »o . . . . .- mycket väl (d v s fritt), då de t ex hälldes från en behållare till en annan.

De granulerade blandningama packades därefter i styva inneslutningselement av zink genom att zinkelementen placerades i en hållare och kompositionen östes och hälldes in i elementets hålrum, varvid man pressade med erforderligt tryck för önskad densitet. Detta utfördes i omgångar tills elementet var fullt. I alla fallen var fyllningstillskottet 5,0 mm (i pressat tillstånd). Detta motsvarar en volym av 90 mg pulver för varje omgång eller till- skott. En efterföljande provning med fyllningstillskott på 3,0 mm (50 mg pulver) gav en bättre variationskoefficient (CV) för tördröjningstiden vilket tyder på att förfarandet gyn- nas av att man använder många små fyllningstillskott för bättre tillförlitlighet. Härvid bör noteras att packningstrycket måste minskas för att ge samma pulverpackningstäthet vid mindre tillskott. Resultaten visas i nedanstående Tabell 4.

Detonatorkonstruktion TABELL 4 Test nr. 1 Test nr. 2 Komposition BaSO4/Si/Pb3O4/Tylose BaSO4/Si/Pb3O4/Tylose Fyllningstillskott 5,0 mm pressat 3,0 mm pressat Packningstryck 75 kg på stamp 50 kg på stamp (83 MPa) (55 MPa) Pressad densitet 2,10 g/cm3 2,10 g/cm3 Medeltidsfördröjning 7 369 ms 7 399 ms Variationskoefficient 2,2% 1 ,8% Detonatorer konstruerades med styva inneslutningselement av zink. Dessa detonatorer innehöll en startkompositiön omfattande en blandning av blymönja och fint kisel (s k E- startkomposition) och ett tätningselement (s k H-tätningselement) framställt med ett ele- ment med litet hål gjort av en dragen blypelare innehållande en blandning av blymönja 10 15 20 :ffs 524 533 '''' " 25 och mycket finíördelat kisel. Alla resultat erhölls med användning av ORICA®- detonatorhöljen.

Beredningsundersökning Man framställde våta blandningar med 6%, 9% och 12% blymönja och 0,5% TYLOSE® i komposition Y och dessa bedömdes i 30 mm zinkelement med avseende på detonatorför- dröjning.

Blandningen innehållande 6% blymönja gav 20% detonatormissar vid rumstemperatur.

Blandningen innehållande 9% blymönja gav ingen detonatormiss vid rumstemperatur, men 50% av detonatorema misslyckades vid antändning vid låg temperatur (-40°C).

Blandningen med 12% blymönja gav inga missar vid -40°C och valdes för följande ut- vidgade karakterisering.

Fördröjningstid mot elementlängd Kompositionens bränningshastighet i zinkelement visade sig vara mycket linjär, till och med vid låga temperaturer (-40°C). Diagrammet på Fig. 11 visar tördröjningstidens mön- ster för långtids(LP)-kompositionen BaSO4/Si/Pb3O4/TYLOSE (48/39,5/ 12/0,5 vikt-%) mot elementets längd. Kurvan med kvadratiska mätpunkter visar resultaten för provnin- gar utförda vid -40°C och kurvan med ruterforrnade mätpunkter visar resultaten för prov- ningar utförda vid rumstemperatur (2 I °C).

Fördröjningstid mot packningstryck Diagrammet på F ig. 12 visar fördröjningstidens mönster för BaSO4/Si/Pb3O4/TYLOSE (48/39,5/12/0,5 vikt-%) i elementlängder på 44 mm. Kurvan med rektangulära mätpunk- ter visar resultaten av prövningar utförda vid -40°C och kurvan med ruterforrnade mät- punkter visar resultaten av prövningar utförda vid rumstemperatur (2 1 °C). 10 15 20 2-55 524 52323 26 . . . . .- F ördröjningstid mot TYLOSE-halt Diagrammet på Fig. 13 visar att tillsatsen av TYLOSE sänker förbränningshastigheten.

Packningstrycket hölls konstant vid 83 MPa i 44 mm zinkelement. Kurvan med ruterfor- made mätpunkter visar resultaten av provningar utförda vid -40°C och kurvan med kvadratiska mätpunkter visar resultat av provningar utförda vid rumstemperatur (21 °C).

Provning vid låg temperatur En påkänningsprovning användes i stor utsträckning vid denna bedömning där detonatom frös i is i 16-24 timmar och därefter antändes inom 1 minut. För att denna provning skall vara tillförlitlig visar Fig. 14 "uppvärmningskurvan" för ett prov taget från frysen under de första fem minuterna.

Fortplantningens driftsäkerhet Pulverpackningens täthet är en viktig faktor för kompositionen. Detta visade sig vara speciellt sant då detonatorer antändes vid låg temperatur.

Kurvan på F ig. 15 visar den relativa felfrekvensen mot pulvrets packningstryck (MPa) för BaSO4/Si/Pb3O4/TYLOSE (48/39,5/ 12/0,5 vikt-%) som packats i 44 mm zinkelement antända vid -40°C. Den procentuella detonatorfelfrekvensen avser en grupp av 30 sty- cken antända detonatorer.

Diagrammet på Fig. 16 visar antalet fel som registrerades då detonatorer antändes vid -40°C. TYLOSE-halter på 0,3, 0,4 och 0,5 vikt-% förorsakade ej några fel. Alla mät- värden avser en grupp av 30 antända detonatorer. flïís 10 15 20 šiišfl > - a . o. (fl PO -ß- (fl LN! Cd Tidsfördröjningsändring Diagrammet på Fig. 17 visar ändringen av tidsfördröjningen mellan +20°C och -40°C för kompositioner med lång tidsfördröjning BaSO4/Si/Pb3O4/TYLOSE i 44 mm inneslut- ningselement av zink och för normala ORICA®- och DNES®-detonatorer med lång tidsfördröjning.

Diagrammet på F ig. 18 visar variationskoefficienten för tidsfördröjning vid -40°C för kompositionen BaSO4/Si/Pb3O4/TYLOSE pressad vid 83 MPa i 44 mm zinkelement och för reguljära ORICA®- och DNES®-detonatorer med lång tidsfördröjning.

Presstäthet Presstätheten för kompositionen BaSO4/Si/Pb3O4 i 44 mm långa zinkelement mot halten TYLOSE C-600 visas på Fig. 19. Packningstrycket hölls stabilt vid 83 MPa.

Presstätheten för kompositionen BaSO4/Si/Pb3O4/TYLOSE i zinkelement med en längd på 44 mm visas i Fig. 20. Här hölls TYLOSE-halten fast vid 0,5 vikt-%.

Motståndskraft mot stötvågsstopp En trumprovning utfördes på följ ande detonatorprov: oR1cA® LP 19 DNEs® 7 ooo ms Komposition innehållande blymönja + 0,5% TYLOSE i 30 mm långa zinkele- ment Givardetonatom var en ORICA® LP 10 (3 500 ms fördröjning) för alla prövningar. 10 in (JJ o - n . .n . . . . . . . . . n.

Chocktrycksprovningen utfördes i "kokningstillstånd" vilket innebär att båda detona- torema, givare och mål, antändes samtidigt. Resultaten visas i följande Tabell 5: TABELL 5 Detonatorprov 83 MPa 96 MPa ORICA LP 19 5/10 missar ej provad DNES 7 000 ms 0/ 15 missar 0/ 15 missar Ny LP i zink 0/ 15 missar 2/15 missar Ovanstående resultat visar att åtminstone en föredragen komposition gjord av bariumsul- fat/kisel/blymönja (mald 12 timmar)/TYLOSE® C-600 med massförhållandet 48/39,7/12/0,3% packad i styva zinkelement vid en täthet på 2,08 g/cm3 i 0,05 g/cm3 visade sig ha lika bra, om ej ännu bättre, detonatorprestanda som reguljära detonatorer med lång fördröjning där inneslutningselement av bly användes.

Claims (29)

10 15 20 25 30 Patentkrav

1. Fördröjningskomposition (16, l6°) omfattande blandade partiklar av kisel, bariumsul- fat och blymönja, kännetecknad av att blymönjan är närvarande i en mängd på ca 3-15 vikt-%, beräknat på kompositionen (16, 16').

2. Komposition (16, 16°) enligt krav 1, kännetecknad av att blymönjan är närvarande i en mängd på ca 6-12 vikt-%, beräknat på kompositionen (16, l6').

3. Komposition (16, l6”) enligt krav 1, kännetecknad av att blymönjan är närvarande i en mängd på ca 9-12 vikt-%, beräknat på kompositionen (16, 16°).

4. Komposition (16, 16°) enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att kompositionen (16, 16') innehåller ca 40-60 vikt-% bariumsulfat och ca 25-50 vikt-% kisel.

5. Komposition (16, 16”) enligt något av kraven 1-4, kännetecknad av att kompositionen (16, l6') dessutom innehåller ett bindemedel som medför att ansamlingar av partiklama binds samman i form av fririnnande kom.

6. Komposition (16, l6°) enligt krav 5, kännetecknad av att bindemedlet väljes från gruppen bestående av lösningsmedellösliga polymerer, kiseldioxid och svällande leror.

7. Komposition (16, l6°) enligt krav 5, kännetecknad av att bindemedlet är ett vatten- lösligt derivat av cellulosa.

8. Komposition (16, l6”) enligt krav 5, kännetecknad av att bindemedlet är karboxime- tylcellulosa.

9. Komposition (16, l6°) enligt krav 8, kännetecknad av att bindemedlet är närvarande i en mängd på 0,2-0,6 vikt-%, beräknat på kompositionen (16, l6°). 10 15 20 25 30 533 30

10. Komposition (16, l6°) enligt något av kraven 1-9, kännetecknad av att partiklarna av bariumsulfat har en specifik ytarea på ca 0,8 mZ/g, att partiklarna av kisel har en specifik ytarea på 6-8 mz/g och att blypartiklarna har en partikelstorlek på ca 1-3 um.

11. Fördröjningskomposition (16, 16') i form av fririnnande korn, där vart och ett väsentligen består av blandade partiklar av kisel, bariumsulfat och blymönja, tillsammans med ett bindemedel, kännetecknad av att blymönjan är närvarande i en mängd på ca 3- 15 vikt-%, beräknat på kompositionen (16, l6°).

12. Fördröjningse1ement(14a, 14a') för en detonator eller iördröjningsanordning (10, l0°), omfattande ett långsträckt ihåligt metallrör (1 1, ll'), som innehåller en fördröjning- skomposition (16, 16°) omfattande blandade partiklar av kisel, bariumsulfat och blymönja, kännetecknat av att blymönjan är närvarande i en mängd på ca 3-15 vikt-%, beräknat på kompositionen (16, 16*).

13. Fördröjningselement (14a, l4a') enligt krav 12, kännetecknat av att fördröjnings- kompositionen (16, 16°) har en täthet inom området 1,8-2,2 g/cm3.

14. Fördröjningselement (14a, 14a°) enligt krav 12, kännetecknat av att fördröjnings- kompositionen (16, l6') har en täthet på 1,95-2,15 g/cm3.

15. Fördröjningselement (14a, l4a°) enligt något av kraven 12-14, kännetecknat av att metallröret (1 1, 11') är gjort av en styv metall.

16. Fördröjningse1ement(14a, 14a°) enligt något av kraven 12-14, kännetecknat av att röret (11, 11”) är gjort av en metall valt från gruppen bestående av zink, aluminium, stål och mässing.

17. Fördröjningselement (14a, l4a°) enligt något av kraven 12-14, kännetecknat av att röret (1 1, ll°) är gjort av zink. 10 15 20 25 524 553 31

18. F ördröjningselement (l4a, 14a°) enligt något av kraven 12-17, kännetecknat av att fórdröjningskompositionen (16, 16”) dessutom innehåller ett bindemedel som orsakar att ansamlingar av partiklarna agglomereras samman i form av korn.

19. Fördröjningselement (l4a, l4a') enligt krav 18, kännetecknat av att bindemedlet väljes från gruppen bestående av lösningsmedellösliga polymerer, kiseldioxid och sväl- lande leror.

20. Fördröjningselement (l4a, 14a°) enligt krav 18, kännetecknat av att bindemedlet är ett vattenlösligt derivat av cellulosa.

21. F ördröjningselement (l4a, l4a°) enligt krav 18, kännetecknat av att bindemedlet är karboximetylcellulosa.

22. Fördröjningselement (l4a, 14a°) enligt krav 21, kännetecknat av att bindemedlet är närvarande i en mängd på 0,2-0,6 vikt-%, beräknat på kompositionen (16, l6').

23. Fördröjningse1ement(l4a, 14a') enligt något av kraven 12-22, kännetecknat av att partiklarna av bariumsulfat har en specifik ytarea på ca 0,8 mz/g, att partiklarna av kisel har en specifik ytarea på 6-8 mZ/g och att blymönjan har en partikelstorlek på ca 1-3 um.

24. Fördröjningselement (l4a, 14a”) enligt något av kraven 12-23, kännetecknat av att elementet (l4a, 14a') har en längd motsvarande en fördröjning av bränningen på åtmin- stone 1 sekund.

25. Fördröjningselement (l4a, l4a°) enligt något av kraven 12-23, kännetecknat av att elementet (l4a, 14a°) har en längd motsvarande en bränningsfordröjning på ca 2-9 sekunder. 10 15 5 (II to -ß 01 u! 32

26. Fördröjningselement (14, 14a°) för en detonator eller detonatoranordning (10, lO°), vilket har en längd motsvarande en bränningsfórdröjning på åtminstone 1 sekund, om- fattande ett långsträckt ihåligt rör (11, 11”) gjort av en styv metall vald från zink, alu- minium, stål och mässing, innehållande en fördröjningskomposition (16, l6°) i form av fiirinnande korn, som vart och ett väsentligen består av blandade partiklar av kisel, bari- umsulfat och blymönja, tillsammans med ett bindemedel, kännetecknat av att blymönjan är närvarande i en mängd på ca 3-15 vikt-%, beräknat på kompositionen (16, 16”).

27. Detonationsfdrdröjningsanordning (10, 10') omfattande en törbränningsstart- komposition (18, 18°), en laddning (12, 12°) som skall detoneras och ett fördröjnings- element (14a, 14a”) som åtskiljer törbränningsstartkompositionen (18, 18°) och ladd- ningen (l2, 12°) som skall detoneras, kännetecknad av att fórdröjningselementet (14a, 14a°) är ett element enligt något av kraven 12-26.

28. Detonationsfördröjningsanordning ( 10) ) enligt krav 27, kännetecknad av att anord- ningen (10) har icke-elektriska organ (20) för antändning av startkompositionen (18).

29. Detonationsfórdröjningsanordníng (10') enligt krav 27, kännetecknad av att anord- ningen (10') har elektriska organ (26, 27) for antändning av startkompositionen (1 8”).