WO2022008852A1 - Combinaison détonante, relais pour détonateur comprenant une telle combinaison détonante et détonateur comprenant un tel relais - Google Patents

Combinaison détonante, relais pour détonateur comprenant une telle combinaison détonante et détonateur comprenant un tel relais Download PDF

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WO2022008852A1
WO2022008852A1 PCT/FR2021/051277 FR2021051277W WO2022008852A1 WO 2022008852 A1 WO2022008852 A1 WO 2022008852A1 FR 2021051277 W FR2021051277 W FR 2021051277W WO 2022008852 A1 WO2022008852 A1 WO 2022008852A1
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WO
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composition
explosive
size
detonating
particles
Prior art date
Application number
PCT/FR2021/051277
Other languages
English (en)
Inventor
Nicolas Crowther
Sylvain Gwizdala
Marc Comet
Denis Spitzer
Original Assignee
Davey Bickford
Centre National De La Recherche Scientifique
Institut Franco-Allemand De Recherches De Saint-Louis (Isl)
Université De Strasbourg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Davey Bickford, Centre National De La Recherche Scientifique, Institut Franco-Allemand De Recherches De Saint-Louis (Isl), Université De Strasbourg filed Critical Davey Bickford
Publication of WO2022008852A1 publication Critical patent/WO2022008852A1/fr

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B33/00—Compositions containing particulate metal, alloy, boron, silicon, selenium or tellurium with at least one oxygen supplying material which is either a metal oxide or a salt, organic or inorganic, capable of yielding a metal oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
    • C06B45/02—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising particles of diverse size or shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06C—DETONATING OR PRIMING DEVICES; FUSES; CHEMICAL LIGHTERS; PYROPHORIC COMPOSITIONS
    • C06C7/00—Non-electric detonators; Blasting caps; Primers

Definitions

  • the present invention relates to a detonating combination intended to be placed within a detonator.
  • the invention also relates to a relay comprising such a detonating combination, as well as a detonator comprising such a relay.
  • the invention finds its application in the field of explosives, in particular for civil applications such as quarries and mines, seismic exploration, or public works, as well as defense-related applications.
  • the industry constantly uses explosives, and often in large quantities. They are useful in the construction of roads or buildings, the extraction of minerals or the putting into orbit of satellites.
  • a detonator generally consists of an ignition device, a relay (also called a "booster") and a main charge.
  • the latter is an explosive substance which is most often a secondary explosive.
  • the ignition device is, in general, a fuse head intended to produce a pyrotechnic signal.
  • the relay is intended to act as an energy relay between the ignition device and the main load. It may include a primary explosive, i.e. an explosive substance capable of detonating in response to a signal.
  • the latter can be an electrical (electrical signal) or mechanical (shock, friction) stress.
  • This signal can also be pyrotechnic, for example thermal (flame or combustion front).
  • the detonation of the primary explosive provides a shock wave to the main charge so that the firing of the detonator occurs once a time interval has elapsed between the command to fire the detonator and the actual detonation.
  • This time interval can be implemented by a retarding chemical composition in the case of an electric detonator, or by an electronic circuit in the case of an electronic detonator.
  • the primary explosive When the primary explosive has the function of detonating a charge contained in the detonator, it can also be called “priming explosive”.
  • the relay comprises, in addition, a secondary explosive which is used to amplify the shock wave formed by the primary explosive, and thus confer a sufficient capacity for the initiation of the main charge of the detonator, then, the where appropriate, a charge placed outside the detonator, in contact with the main charge of this detonator.
  • a charge can be an industrial or military explosive.
  • detonators use detonating compositions whose primary explosive consists of salts based on heavy metals, such as lead, in particular lead azide PbNe.
  • Thermites are combustible substances, most often in the form of powder, generally formed of metals mixed with a metal oxide or an oxygenated metal salt. These are mixtures whose decomposition releases a considerable amount of heat. They are however not considered as explosives, and this in particular because their decomposition generates little or no gas.
  • the aim of the present invention is to provide a detonating combination allowing effective detonation while having reduced toxicity with respect to humans and the environment, and not requiring special precautions to be taken when handling it.
  • a detonating combination has now been found which may not include heavy and toxic metals, such as lead. It therefore has a reduced toxicity for humans and the environment.
  • the present invention relates, according to a first aspect, to a detonating combination of two compositions comprising: a) a first composition comprising at least one thermite and at least one explosive, said at least one thermite comprising particles of nanometric, submicrometric size , micrometer or submillimeter, or mixtures thereof; said first composition further comprising solid microspheres of micrometric or submillimetric size, or mixtures thereof when said at least one thermite consists essentially of particles of nanometric or submicrometric size, or mixtures thereof; said at least one explosive comprising particles of nanometric or submicrometric size, or mixtures thereof; said first composition having a porosity of between 30% and 70%, preferably between 35% and 65%, and b) a second composition comprising at least one explosive comprising particles of nanometric, submicrometric, micrometric or submillimetric size, or mixtures thereof .
  • detonating combination a combination of the two compositions whose interaction makes it possible to generate a detonation.
  • the two compositions of the detonating combination can be juxtaposed or else be separated by at least one pyrotechnic element making it possible to provide a relay between the first composition and the second composition.
  • consisting essentially of is meant, according to the invention and in the case of compounds or chemical compositions, that other specific elements may be present, in this case those which have no material impact on the essential characteristics of the compound or composition.
  • a relative majority is preferred.
  • a thermite or an explosive
  • said thermite can also comprise other particles which are not of nanometric size.
  • the proportion of particles of nanometric size in the thermite (or the explosive) must be preponderant, preferably in relative majority, with respect to the proportion of particles having another size.
  • the proportion of particles having another size will not alter the desired technical effect.
  • a thermite (or an explosive) consists essentially of particles of size A but also includes particles of size B and particles of size C
  • the proportion of particles of size A is greater than the proportion of particles of size B and to the proportion of particles of size C.
  • size is meant, according to the invention, the diameter that the theoretical sphere would have, behaving in the same way as the particle considered for the measurement technique used. Such a sphere is also called equivalent sphere and its diameter is also called “equivalent diameter”.
  • the measurements are generally carried out by laser granulometry (i.e. using laser diffraction).
  • laser granulometry i.e. using laser diffraction
  • a device that can be used for laser particle size measurement is typically a Malvern Instruments brand device, for example a Malvern Mastersizer 3000 device. This device makes it possible, among other things, to determine the size distribution of the particles by mass or by volume.
  • the particle size measurement can be carried out, for example, by determination of the specific surface and by scanning electron microscopy.
  • porosity of a material powder is meant the volume not occupied by the material (or Porous Volume) relative to the total volume occupied by the material (or Total Volume) in a given volume, for example the allocated volume in a detonator.
  • the material may be a mixture of materials, such as a mixture comprising one or more thermites and one or more explosives. Said volume not occupied by the material (or Porous Volume) corresponds in particular to the space between the particles of the material, to the pores or to the cracks of the particles of the material.
  • Said total volume occupied by the material is the sum of the Porous Volume and the solid volume of this material.
  • the theoretical maximum density corresponds to the density of particles occupying a theoretical volume with no space between them.
  • the porosity values are calculated from, among other things, the true density of the constituent(s) of a given composition, known from value tables in the literature, or else determined by a helium pycnometry measurement.
  • the porosity of the first composition according to the invention is determined by taking into account only the volume of thermites and of the explosive. Thus, when said first composition also comprises solid microspheres, the calculation of the porosity of the volume occupied by these solid microspheres is not taken into account.
  • the porosity can then be calculated using the following equation:
  • said first composition has a porosity between 30% and 70%, preferably between 35% and 65%, and in particular between 40% and 60%.
  • Maintaining the porosity of the first composition within these intervals makes it possible in particular to avoid having to take precautions when handling the powders as indicated above.
  • this explosive combination can be manufactured on an industrial scale and has less toxicity for humans and the environment.
  • nanometric is meant according to the invention a size between 1 and 100 nm.
  • submicron is meant, according to the invention, a size between 100 nm and 1000 nm.
  • micrometric is meant, according to the invention, a size between 1 ⁇ m and 100 ⁇ m.
  • millimeter is meant, according to the invention, a size between 100 ⁇ m and 1000 ⁇ m.
  • solid microspheres preferably means objects (such as balls) or particles of spherical or similar shape, of micrometric or submillimetric size, the internal volume of which is filled.
  • “hollow microspheres” is preferably meant objects (such as beads) or particles of spherical or similar shape, of micrometric or submillimetric size, the internal volume of which is not occupied by the material constituting the edge, but empty or gas.
  • the explosive of the first composition may in particular comprise particles of nanometric size, or comprise particles of submicrometric size, or even a mixture of these particles.
  • the explosive of the first composition can, for example, consist essentially of particles of nanometric size or consist essentially of particles of submicrometric size, or alternatively consisting essentially of a mixture of these particles.
  • this explosive can be made up of particles of nanometric size, or made up of particles of submicrometric size, or even made up of a mixture of these particles.
  • the explosive of the second composition may in particular comprise particles of nanometric size, or comprise particles of submicrometric size, or comprise particles of micrometric size, or comprise particles of submillimetric size, or even comprise a mixture of particles of two or several of these sizes.
  • the explosive of the second composition may, in particular, consist essentially of particles of nanometric size, or consist essentially of particles of submicrometric size, or consist essentially of particles of micrometric size, or consist essentially of particles of submillimetric size, or even consist essentially a mixture of particles of two or more of these sizes.
  • this explosive can be made up of particles of nanometric size, or made up of particles of submicrometric size, or made up of particles of micrometric size, or made up of particles of submillimetric size, or even made up of a mixture of particles of two or several of these sizes.
  • the size of the particles of the explosive of the second composition is such that these particles can fit into a detonator case, and is, for example, between 1 nm and 500 ⁇ m.
  • said at least one thermite of the first composition of the detonating combination can be chosen from: thermites based on metal oxide or oxygenated metal salt, and aluminum Al; and thermites based on metal oxide or oxygenated metal salt, and titanium hydride PH2.
  • said metal oxide may for example be chosen from the group formed by C03O4, NiO, Fe2Ü3, Cr2C>3, V2O5, MnC>2, B12O3, WO3, CuO, M0O3, Ag20, PbC>2, Pb 3 0 4 , SnÜ2 and their mixtures.
  • Said oxygenated metal salt can be chosen, for example, from the group formed by sulphates, persulphates, chlorates, perchlorates, bromates, perbromates, iodates, periodates, nitrates, phosphates, peroxides, permanganates and mixtures thereof.
  • the oxygenated metal salt can be chosen from the group formed by calcium sulphate, sodium sulphate, potassium perchlorate, and mixtures thereof.
  • Said at least one explosive of the first composition can be, in particular, an organic explosive.
  • this organic explosive can be chosen from the group formed by RDX (or cyclotrimethylenetrinitramine or cyclonite or hexogen, CAS No. 121-82-4), PETN (or pentaerythritol tetranitrate, CAS No. 78-11-5), H MX (or Octogen, CAS No. 2691-41-0), Tetryl (CAS No. 479-45-8),
  • said at least one explosive of the first composition can be chosen from the group formed by RDX and PETN, and their mixtures.
  • Said at least one explosive of the second composition may in particular be an organic explosive.
  • this organic explosive can be chosen, for example, from the group formed by RDX, PETN, HMX, Tetryl, HNS, TNP, TNR, DNBF and their mixtures, and, preferably, from the group formed by RDX, PETN and their mixtures.
  • the ratio, in the first composition, between: the weight of said at least one thermite, and the weight of said at least one explosive may be within the range of 10/90 to 50/50, preferably from 20/80 to 40/60 or more preferably from 30/70 to 40/60.
  • said at least one thermite of the first composition comprises particles of micrometric size, or comprises particles of submillimeter size, or even comprises a mixture of particles of these two sizes.
  • Said at least one thermite of the first composition is, for example, essentially made up of particles of micrometric size, or made up essentially of particles of sub-millimeter size, or alternatively consisting essentially of a mixture of particles of these two sizes.
  • said at least one thermite is made up of particles of micrometric size, or made up of particles of submillimetric size, or even made up of a mixture of particles of these two sizes.
  • said at least one thermite of the first composition comprises particles of nanometric size, or comprises particles of submicrometric size, or even comprises a mixture of particles of these two sizes.
  • Said at least one thermite of the first composition is, for example, essentially constituted by particles of nanometric size, or essentially constituted by particles of submicrometric size, or else constituted essentially by a mixture of particles of these two sizes.
  • said at least one thermite of the first composition consists of particles of nanometric size, or consists of particles of submicrometric size, or else consists of a mixture of particles of these two sizes.
  • the first composition further comprises solid microspheres of micrometric or submillimetric size, or even a mixture of these sizes.
  • these solid microspheres can have a size between 20 ⁇ m and 1000 ⁇ m, preferably between 45 ⁇ m and 700 ⁇ m.
  • the ratio between: the weight of said at least one thermite with said at least one explosive (thermite and explosive together), and the weight of the solid microspheres may be within the range of 30/ 70 to 70/30, preferably 40/60 to 60/40.
  • the solid microspheres of the first composition can comprise at least one compound having a higher melting temperature at the melting point of said at least one explosive of said first composition, chosen from glasses, ceramics and polymers.
  • These solid microspheres can, for example, consist of at least one of the above compounds.
  • the solid microspheres as described above can also be added to the first composition when said at least one thermite comprises particles of micrometric size, or comprises particles of submillimeter size, or even comprises a mixture of particles of these two sizes.
  • the solid microspheres can be added in the first composition when said at least one thermite consists essentially of particles of micrometric size, or consists essentially of particles of submillimetric size, or even consists essentially of a mixture of particles of these two sizes.
  • the second composition may further comprise hollow microspheres in a ratio between: the weight of said at least one explosive, and the weight of the hollow microspheres comprised in the range of 85/15 to 95/5.
  • These hollow microspheres make it possible, in particular, to facilitate the detonation of the explosive by sensitizing it to the shock.
  • these hollow microspheres can be fragile and therefore break when the shock wave arrives, thus facilitating the detonation of the explosive. They may, for example, have a size of less than 1000 ⁇ m, preferably between 20 ⁇ m and 1000 ⁇ m, more preferably between 150 ⁇ m and 180 ⁇ m.
  • the hollow microspheres comprise at least one compound having a melting temperature higher than the melting temperature of said at least one explosive of the second composition, chosen from glasses, ceramics and polymers.
  • These hollow microspheres can, for example, consist of at least one of the above compounds.
  • the invention relates, according to a second aspect, to a relay for a detonator comprising at least one detonating combination as described above.
  • the first composition of the detonating combination is intended to be brought into contact with an ignition composition
  • the second composition of the detonating combination is intended to be brought into contact with a main charge.
  • the first composition of the detonating combination included in the relay can be in contact with the second composition of the detonating combination.
  • the relay further comprises an intermediate composition located between the first composition of the detonating combination and the second composition of the detonating combination.
  • the intermediate composition acts as a pyrotechnic element acting as a relay between the first and the second composition of the detonating combination. It receives and amplifies the detonation wave.
  • the intermediate composition may comprise at least one thermite comprising particles of submicrometric size, or comprising particles of nanometric size, or even comprising a mixture of these particles, and at least one explosive, whatever the size. of its particles.
  • Said intermediate composition may comprise at least one thermite consisting essentially of particles of submicron size, or consisting essentially of particles of nanometric size, or even consisting essentially of a mixture of particles of these two sizes.
  • said at least one thermite may consist of particles of submicrometric size or of nanometric size, or of a mixture of particles of these two sizes.
  • Said at least one explosive can comprise particles of micrometric or submillimetric size, or even submicrometric or even of size nanometer.
  • said at least one explosive may comprise a mixture of particles of these sizes.
  • said at least one explosive consists essentially of particles of submillimeter size, of micrometer size or of submicrometer size or even of nanometer size, or, alternatively, of a mixture of these particles.
  • said at least one explosive consists of particles of submillimeter size, of micrometer size or of submicrometer size or even of nanometer size, or, alternatively, of a mixture of particles of these sizes.
  • the ratio, in the intermediate composition, between: the weight of said at least one thermite, and the weight of said at least one explosive of the intermediate composition may be within the range of 10/90 to 50/50, preferably 20/80 to 40/60 or more preferably 30/70 to 40/60.
  • the relay comprises an ignition composition.
  • the ignition composition is a composition sensitive to the pyrotechnic signal from the ignition device. This is, for example, the pyrotechnic signal resulting from the combustion of the bead of a primer head. Igniter compositions are well known in the state of the art and any igniter composition can be used by those skilled in the art. According to the invention, this ignition composition is present either in the relay or in the detonator outside the relay.
  • the relay comprises an ignition composition in contact with the first composition of the detonating combination.
  • the ignition composition may comprise at least one thermite, regardless of its particle size.
  • said thermite comprises particles of nanometric, submicrometric, micrometric, submillimetric size, or even a mixture of particles of different sizes, as defined above.
  • the invention finally relates, in a third aspect, to a detonator comprising a main charge, and a relay according to the invention, said relay being arranged in contact with the main charge.
  • the relays and detonators in accordance with the invention have the characteristics and advantages described above for the detonating combination.
  • FIG. 1 represents a schematic cross-sectional view of an electric detonator comprising a relay containing a detonating combination according to the invention
  • FIG. 2 represents a schematic cross-sectional view of an electronic detonator comprising a relay containing a detonating combination according to the invention
  • - Figures 3 and 4 are schematic cross-sectional views of detonators according to embodiments of the invention.
  • the detonator generally comprises a case (or base) generally substantially cylindrical, most often made of stamped aluminum, at the bottom of which is inserted, as is known to those skilled in the art, a main charge generally consisting of a secondary explosive compressed.
  • the relay is generally a substantially hollow aluminum cylinder containing several stages of pyrotechnic compositions. It is inserted so that it comes into contact with the detonator charge.
  • a compressed ignition composition can optionally be inserted if it is not already present in the relay, and a firing device.
  • stage is meant one of the compositions of the detonating combination considered, of almost constant thickness, in the direction of combustion.
  • the firing device is a primer head
  • it is set up as follows: a flat rectangular piece of electrically insulating material, the two large surfaces of which are metallized and connected between them by a filament embedded in a bead of pyrotechnic paste, and equipped with conductive wires which can be connected to a current source, is inserted so that the bead is in the immediate vicinity of the ignition composition, which is preferably the composition pyrotechnic juxtaposed to the relay.
  • the primer head and the case are held together by crimping. Any other firing device known to those skilled in the art can also be used.
  • Each of the pyrotechnic compositions of the relay and of the detonator is manufactured in a manner known to those skilled in the art. They are usually in compressed form. In particular, the first composition of the detonating combination is compressed so as to obtain the desired porosity.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of an electric detonator 1 according to the invention.
  • the detonator 1 is an electrically controlled detonator, the various elements of which are housed within a case 5 of substantially cylindrical shape. It comprises, in the direction of combustion from the cable providing the electrical initiation signal, a fuse head 7, an ignition composition 2, a retarding composition 3, a detonating combination according to the invention 4, and a secondary explosive 6.
  • the dimensions of the detonator 1 are typically: a length of the order of 15 to 150 mm, an internal diameter of the order of 6 mm and an external diameter of the order of 7 mm.
  • FIG.2 shows a schematic perspective view of an electronic detonator 19.
  • the detonator 19 is an electronically controlled detonator, the various elements of which are housed within a case 15 of substantially cylindrical shape. It comprises, in the direction of combustion from the electrical signal emitted by the electronic initiation system 20, an electronic device (16, 17, 18), a primer head 7, a detonating combination according to the invention 4, and a secondary explosive 6.
  • the electronic device notably comprises an electronic chip 16, a communication capacitor 17, and an ignition capacitor 18.
  • the dimensions of the detonator 19 are typically: a length of the order of 15 to 150 mm, an internal diameter of the order of 6 mm and an external diameter of the order of 7 mm.
  • the operation of an electric or electronic detonator is as follows.
  • the combustion of the pyrotechnic paste of the fuse head bead ignites the ignition composition located downstream.
  • the first composition of the detonating combination receives the thermal flux of the ignition composition and enters into combustion.
  • the thermite of the first composition enters into lively combustion, which causes the rapid decomposition of the explosive of the first composition which then transits in detonation.
  • the shock wave thus created is maintained by the explosive.
  • Any intermediate composition receives the shock wave from the previous composition and, when detonated, amplifies the previous wave.
  • the second composition of the detonating combination receives the shock wave from the previous composition and detonates, amplifying the wave significantly.
  • the main charge of the detonator finally detonates with significant power.
  • Thermite particles are made by mixing as is known to those skilled in the art.
  • conventional thermite is prepared by a simple physical mixture of powders of the desired particle size (in particular of micrometric size) of metal oxides or oxygenated metal salts with aluminum or titanium hydride.
  • nanoscale and/or submicron thermite i.e. nanothermite
  • nanothermite is prepared by simple physical mixing by mixing powders of the desired particle size (nanoscale and/or submicron) of metal oxides or salts oxygenated metals with aluminum or titanium hydride.
  • Nanothermite can also be prepared by dispersion in a liquid followed by evaporation of the latter.
  • this liquid is a polar aprotic liquid, and even more preferably, acetonitrile.
  • the various constituents are commercially available.
  • the metals and mineral oxidants that make up the nanothermite are commercially available in the form of ultrafine powders, with a particle size generally less than 1 ⁇ m.
  • R.E.S.S Rapid Expansion of a Supercritical Solution
  • SFE Spray Flash-Evaporation
  • any composition comprising at least a mixture of thermites, regardless of the size of the particles of said thermites, and of an explosive comprising particles of submicrometric and/or nanometric size is generally done by dry mixing of the powders in order to limit maximum modification of particle size.
  • Figure 3 shows a schematic cross-sectional view of a detonator 8 according to one embodiment of the invention.
  • the detonator 8 is of substantially cylindrical shape and comprises, in the direction of combustion, a primer head 7, an ignition composition 10, a first detonating combination composition 11, a second detonating combination composition 12, and a charge main 6.
  • the dimensions of the relay 21 are typically: a length of the order of 5 mm to 40 mm, an internal diameter of the order of 1 to 6 mm, preferably 3 mm and an external diameter of the order of 5 to 7 mm, preferably 6 mm.
  • Figure 4 shows a schematic cross-sectional view of a detonator 9 according to another embodiment of the invention.
  • the detonator 9 is of substantially cylindrical shape and comprises, in the direction of combustion, a primer head 7, an ignition composition 10, a first detonating combination composition 13, an intermediate detonating combination composition 14, a second detonating combination composition 12 and a main charge 6.
  • the dimensions of the relay 22 are typically: a length of the order of 5 mm to 40 mm, a inside diameter of the order of 1 to 6 mm, preferably 3 mm and an outside diameter of the order of 5 to 7 mm, preferably 6 mm.
  • detonator tested was either a detonator 8 as shown in Figure 3 or a detonator 9 as shown in Figure 4, depending on whether or not an intermediate composition was present.
  • This detonator had variable dimensions depending on the dimensions of the relay, themselves variable.
  • the detonator case used has an outer diameter of 7.4 mm, an inner diameter of 6.6 mm and a length of 87 mm. The length of the case can be shortened to keep the primer head close to the firing compound.
  • the particles designated by an “n” prefix are particles of submicrometric size or of nanometric size.
  • the prefix “m” designates particles of micrometric or submillimetric size.
  • an ignition composition 10 consisting of a mixture of KCIO 4 , Zr and binder, of total weight 25 mg
  • the porosity is determined by the following calculation:
  • Examples 1 to 10 are in accordance with the invention.
  • the detonation was observed by the noise produced and by the recovery of fragments originating from the relay and/or from the case. Furthermore, the shape of these fragments is typical of a detonation.
  • a steel plate placed against the bottom of the case was also used in order to control the detonation. This metal plate is intact before firing.
  • each of the metal plates used is pierced and marked by the projection of crown fragments thus demonstrating the detonation.
  • the porosity of the first composition is greater than 70%, the detonation created is not sufficient to be transmitted to the explosive located downstream. The desired technical effect is therefore not achieved.
  • the porosity of the first composition is less than 30%, there is not enough free space in the composition for a detonation to be created (only combustion can be observed). The desired technical effect is therefore not achieved.

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Abstract

La présente invention concerne une combinaison détonante destinée à être placée au sein d'un détonateur. Cette combinaison détonante comprend deux compositions comprenant : a) une première composition comprenant au moins une thermite et au moins un explosif, ladite au moins une thermite comprenant des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges; ladite première composition comprenant, en outre, des microsphères pleines de taille micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges lorsque ladite au moins une thermite est constituée essentiellement de particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges; ledit au moins un explosif comprenant des particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges; ladite première composition ayant une porosité comprise entre 30% et 70%, de préférence entre 35% et 65%, et b) une deuxième composition comprenant au moins un explosif comprenant des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges. L'invention concerne également un relais comportant une telle combinaison détonante, ainsi qu'un détonateur comportant un tel relais.

Description

Description
Titre de l’invention : Combinaison détonante, relais pour détonateur comprenant une telle combinaison détonante et détonateur comprenant un tel relais
La présente invention concerne une combinaison détonante destinée à être placée au sein d’un détonateur. L’invention concerne également un relais comportant une telle combinaison détonante, ainsi qu’un détonateur comportant un tel relais.
L’invention trouve son application dans le domaine des explosifs, en particulier pour des applications civiles telles que les carrières et les mines, l’exploration sismique, ou les travaux publics, ainsi que les applications liées à la défense. L’industrie a recours en permanence à des explosifs, et souvent en grande quantité. Ils sont utiles dans la construction des routes ou des bâtiments, l’extraction des minerais ou la mise en orbite des satellites.
La mise en oeuvre d’explosifs nécessite le plus souvent l’utilisation de détonateurs, qui permettent de faire entrer en détonation les explosifs. Un détonateur est généralement constitué d’un dispositif d’allumage, d’un relais (aussi appelé « booster ») et d’une charge principale. Cette dernière est une substance explosive qui est le plus souvent un explosif secondaire.
Le dispositif d’allumage est, en général, une tête d’amorce destinée à produire un signal pyrotechnique. Le relais est destiné à servir de relais énergétique entre le dispositif d’allumage et la charge principale. Il peut comporter un explosif primaire, c’est-à-dire une substance explosive apte à détoner en réponse à un signal. Ce dernier peut être une sollicitation électrique (signal électrique) ou mécanique (choc, friction). Ce signal peut également être pyrotechnique, par exemple thermique (flamme ou front de combustion).
La détonation de l’explosif primaire fournit une onde de choc à la charge principale de sorte que la mise à feu du détonateur intervienne une fois qu’un intervalle de temps se soit écoulé entre la commande de la mise à feu du détonateur et la détonation proprement dite.
Cet intervalle de temps, appelé communément « retard de mise à feu », peut être mis en oeuvre par une composition chimique retardatrice dans le cas d’un détonateur électrique, ou par un circuit électronique dans le cas d’un détonateur électronique.
Lorsque l’explosif primaire a pour fonction de mettre en détonation une charge contenue dans le détonateur, il peut être également appelé « explosif d’amorçage ».
En général, le relais comprend, en outre, un explosif secondaire qui est utilisé pour amplifier l’onde de choc formée par l’explosif primaire, et conférer ainsi une capacité suffisante pour l’amorçage de la charge principale du détonateur, puis, le cas échéant, d’une charge placée à l’extérieur du détonateur, au contact de la charge principale de ce détonateur. Une telle charge peut être un explosif industriel ou militaire.
A l’heure actuelle, la plupart des détonateurs mettent en oeuvre des compositions détonantes dont l’explosif primaire est constitué de sels à base de métaux lourds, tels que le plomb, notamment d’azoture de plomb PbNe.
Or le plomb est toxique, et la réglementation tend à interdire l’utilisation d’un tel composant.
Une alternative visant à pallier ce problème consiste à utiliser des compositions détonantes à base de thermites.
Les thermites sont des substances combustibles, le plus souvent sous forme de poudre, formées généralement de métaux mélangés à un oxyde métallique ou à un sel métallique oxygéné. Ce sont des mélanges dont la décomposition libère une quantité de chaleur considérable. Ils ne sont pourtant pas considérés comme des explosifs, et cela notamment car leur décomposition n’engendre que peu ou pas de gaz.
Ces matériaux énergétiques peuvent, en particulier, être choisis pour présenter l’avantage d’être à la fois stables d’un point de vue chimique, peu sensibles aux sollicitations thermiques et mécaniques, et souvent dépourvus de toxicité. Néanmoins, les compositions détonantes à base de thermites, lorsque ces compositions sont sous forme de poudres libres, présentent un défaut de stabilité physique. En effet, leurs propriétés physiques évoluent au cours du temps en raison, notamment, des forces de gravité ou des chocs et des vibrations liés à leur manipulation. Ces phénomènes conduisent, notamment, au tassement des poudres et vont finir par modifier les propriétés pyrotechniques de ces matériaux. Cela peut avoir pour effet d’altérer le fonctionnement attendu et, par conséquent, d’empêcher la mise à feu de la charge principale.
Pour éviter ces problèmes, il est nécessaire de prendre beaucoup de précautions pour manipuler ces compositions détonantes à base de thermites sous forme de poudre lors de leur utilisation dans un détonateur. Or, de telles précautions ne sont pas toujours possibles, notamment à l’échelle industrielle. La présente invention a pour but de fournir une combinaison détonante permettant une détonation efficace tout en ayant une toxicité réduite vis-à-vis de l’homme et de l’environnement, et ne nécessitant pas de prendre des précautions particulières lors de sa manipulation.
Il a maintenant été trouvé une combinaison détonante pouvant ne pas comprendre de métaux lourds et toxiques, comme par exemple du plomb. Elle présente donc une toxicité diminuée pour l’homme et l’environnement.
En outre, le maintien de la porosité dans un intervalle particulier d’une des compositions de cette combinaison détonante, à savoir celle comprenant des thermites, permet d’éviter d’avoir à prendre des précautions lors de la manipulation des poudres, sans pour autant conduire à l’altération des propriétés pyrotechniques liée, notamment, au tassement de cette composition. A cet effet, la présente invention concerne selon un premier aspect, une combinaison détonante de deux compositions comprenant : a) une première composition comprenant au moins une thermite et au moins un explosif, ladite au moins une thermite comprenant des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges ; ladite première composition comprenant, en outre, des microsphères pleines de taille micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges lorsque ladite au moins une thermite est constituée essentiellement de particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges ; ledit au moins un explosif comprenant des particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges ; ladite première composition ayant une porosité comprise entre 30% et 70%, de préférence entre 35% et 65%, et b) une deuxième composition comprenant au moins un explosif comprenant des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges.
Par « combinaison », on entend selon l’invention un assemblage de deux compositions qui sont destinées à interagir l’une avec l’autre.
Par « combinaison détonante », on entend selon l’invention une combinaison des deux compositions dont l’interaction permet de générer une détonation. Les deux compositions de la combinaison détonante peuvent être juxtaposées ou bien être séparées par au moins un élément pyrotechnique permettant d’assurer un relais entre la première composition et la deuxième composition. Par « constitué essentiellement de », on entend, selon l’invention et dans le cas de composés ou de compositions chimiques, que d'autres éléments spécifiques peuvent être présents, en l'occurrence ceux qui n'ont pas d'incidence matérielle sur les caractéristiques essentielles du composé ou de la composition. De préférence, par « constitué essentiellement de », on entend, selon l’invention, une majorité relative.
En particulier, lorsqu’une thermite (ou un explosif) est constituée essentiellement de particules d’une certaine taille, par exemple nanométrique, alors ladite thermite (ou ledit explosif) peut également comprendre d’autres particules qui ne sont pas de taille nanométrique. Cependant, la proportion de particules de taille nanométrique dans la thermite (ou l’explosif) doit être prépondérante, de préférence en majorité relative, par rapport à la proportion des particules ayant une autre taille. De préférence, la proportion des particules ayant une autre taille n’altérera pas l’effet technique recherché. Par exemple, lorsqu’une thermite (ou un explosif) est constituée essentiellement de particules de taille A mais comprend également des particules de taille B et des particules de taille C, alors la proportion des particules de taille A est supérieure à la proportion des particules de taille B et à la proportion des particules de taille C. Par « taille », on entend, selon l’invention, le diamètre qu’aurait la sphère théorique se comportant de la même manière que la particule considérée pour la technique de mesure utilisée. Une telle sphère est également appelée sphère équivalente et son diamètre est aussi appelé « diamètre équivalent ».
Dans la présente description, et sauf stipulation contraire, les intervalles ou plages de valeurs indiqués s’entendent bornes incluses.
Dans le domaine technique considéré, les mesures sont généralement effectuées par granulométrie laser (i.e. utilisant la diffraction laser). Par exemple, dans les cas des particules submillimétriques et micrométriques, un appareil utilisable pour une mesure de granulométrie laser est typiquement un appareil de marque Malvern Instruments par exemple un appareil Malvern Mastersizer 3000. Cet appareil permet entre autres de déterminer la distribution de taille des particules en masse ou en volume.
Dans le cas des particules nanométriques et submicrométriques, la mesure de taille de particules peut être effectuée, par exemple, par détermination de la surface spécifique et par microscopie électronique à balayage.
Une thermite constituée essentiellement de particules de taille nanométrique, constituée essentiellement de particules de taille submicrométrique, ou constituée essentiellement d’un mélange de particules de ces deux tailles, est dénommée « nanothermite ».
Par « porosité » d’une poudre de matériau, exprimée en pourcentage, on entend le volume non occupé par le matériau (ou Volume Poreux) par rapport au volume total occupé par le matériau (ou Volume Total) dans un volume donné, par exemple le volume alloué dans un détonateur.
Le matériau peut être un mélange de matériaux, tel qu’un mélange comprenant une ou plusieurs thermites et un ou plusieurs explosifs. Ledit volume non occupé par le matériau (ou Volume Poreux) correspond notamment à l’espace entre les particules du matériau, aux pores ou aux fissures des particules du matériau.
Ledit volume total occupé par le matériau (ou Volume Total) est la somme du Volume Poreux et du volume de solide de ce matériau. La porosité (P), correspond au rapport entre ce volume non occupé par le matériau et le volume total occupé par le matériau : P = Volume Poreux / Volume Total.
La porosité, ainsi définie, est corrélée au pourcentage de la densité théorique maximale (% DTM) par l’équation suivante : P = 100 - %DTM.
La densité théorique maximale (DTM, ou TMD en anglais pour « Theoretical Maximum Density ») correspond à la masse volumique de particules occupant un volume théorique sans espace entre elles.
Les valeurs de porosité sont calculées à partir, entre autres, de la densité vraie du ou des constituants d’une composition donnée, connue par des tableaux de valeur de la littérature, ou bien déterminée par une mesure de pycnométrie à l’hélium.
La porosité de la première composition selon l’invention est déterminée en ne tenant compte que du volume des thermites et de l’explosif. Ainsi, lorsque ladite première composition comprend, en outre, des microsphères pleines, il n’est pas tenu compte dans le calcul de la porosité du volume occupé par ces microsphères pleines.
Il est en effet bien connu de l’homme du métier que pour calculer la porosité d’une composition pyrotechnique, il ne faut tenir compte que du matériau (ou mélange de matériaux) actif(s) au sens pyrotechnique. Par exemple, le volume des microsphères pleines, qui n’ont pas de rôle actif dans la détonation, doit être, le cas échéant, retiré du volume total occupé par la première composition selon l’invention.
Ainsi, en présence de microsphères pleines, la porosité peut alors être calculée à l’aide de l’équation suivante :
P = 100 [1 - (Volume Thermites + Volume Explosifs) / (Volume total occupé par la composition dans le détonateur - Volume Microsphères pleines)]. Si la première composition selon l’invention ne comprend pas de microsphères pleines alors la porosité peut être calculée à l’aide de l’équation suivante :
P = 100 [1 - (Volume Thermites + Volume Explosifs) / Volume total occupé par la composition dans le détonateur] Selon un mode de réalisation, ladite première composition à une porosité entre 30% et 70%, de préférence comprise entre 35 % et 65 %, et notamment entre 40% et 60%.
Le maintien de la porosité de la première composition dans ces intervalles permet notamment d’éviter d’avoir à prendre des précautions lors de la manipulation des poudres comme indiqué plus haut.
Par conséquent, cette combinaison détonante peut être fabriquée à l’échelle industrielle et présente une moindre toxicité pour l’homme et l’environnement. Par « nanométrique », on entend selon l’invention une taille comprise entre 1 et 100 nm. Par « submicrométrique », on entend, selon l’invention, une taille comprise entre 100 nm et 1000 nm.
Par « micrométrique », on entend, selon l’invention, une taille comprise entre 1 pm et 100 pm.
Par « submillimétrique », on entend, selon l’invention, une taille comprise entre 100 pm et 1000 pm.
Par « microsphères pleines », on entend de préférence des objets (tels que des billes) ou particules de forme sphérique ou approchante, de taille micrométrique ou submillimétrique dont le volume interne est rempli.
Par « microsphères creuses » on entend de préférence des objets (tels que des billes) ou particules de forme sphérique ou approchante, de taille micrométrique ou submillimétrique dont le volume interne n’est pas occupé par la matière constituant le bord, mais de vide ou de gaz.
L’explosif de la première composition peut notamment comprendre des particules de taille nanométrique, ou comprendre des particules de taille submicrométrique, ou encore un mélange de ces particules.
L’explosif de la première composition peut, par exemple, être constitué essentiellement de particules de taille nanométrique ou constitué essentiellement de particules de taille submicrométrique, ou encore constitué essentiellement d’un mélange de ces particules.
Par exemple, cet explosif peut être constitué de particules de taille nanométrique, ou constitué de particules de taille submicrométrique, ou encore constitué d’un mélange de ces particules.
L’explosif de la deuxième composition peut notamment comprendre des particules de taille nanométrique, ou comprendre des particules de taille submicrométrique, ou comprendre des particules de taille micrométrique, ou comprendre des particules de taille submillimétrique, ou encore comprendre un mélange de particules de deux ou plusieurs de ces tailles.
L’explosif de la deuxième composition peut, notamment, être constitué essentiellement de particules de taille nanométrique, ou constitué essentiellement de particules de taille submicrométrique, ou constitué essentiellement de particules de taille micrométrique, ou constitué essentiellement de particules de taille submillimétrique, ou encore constitué essentiellement d’un mélange de particules de deux ou plusieurs de ces tailles. En particulier, cet explosif peut être constitué de particules de taille nanométrique, ou constitué de particules de taille submicrométrique, ou constitué de particules de taille micrométrique, ou constitué de particules de taille submillimétrique, ou encore constitué d’un mélange de particules de deux ou plusieurs de ces tailles.
En particulier, la taille des particules de l’explosif de la deuxième composition est telle que ces particules peuvent rentrer dans un étui de détonateur, et est, par exemple, comprise entre 1 nm et 500 pm.
Avantageusement, ladite au moins une thermite de la première composition de la combinaison détonante peut être choisie parmi : les thermites à base d’oxyde métallique ou de sel métallique oxygéné, et d’aluminium Al ; et les thermites à base d’oxyde métallique ou de sel métallique oxygéné, et d’hydrure de titane PH2.
Dans ce cas, ledit oxyde métallique peut être par exemple choisi dans le groupe formé par C03O4, NiO, Fe2Ü3, Cr2C>3, V2O5, MnC>2, B12O3, WO3, CuO, M0O3, Ag20, PbC>2, Pb304, SnÜ2 et leurs mélanges. Ledit sel métallique oxygéné peut être choisi, par exemple, dans le groupe formé par les sulfates, les persulfates, les chlorates, les perchlorates, les bromates, les perbromates, les iodates, les periodates, les nitrates, les phosphates, les peroxydes, les permanganates et leurs mélanges. De préférence, le sel métallique oxygéné peut être choisi dans le groupe formé par le sulfate de calcium, le sulfate de sodium, le perchlorate de potassium, et leurs mélanges.
Ledit au moins un explosif de la première composition peut être, notamment, un explosif organique. En particulier, cet explosif organique peut être choisi dans le groupe formé par RDX (ou cyclotriméthylènetrinitramine ou cyclonite ou hexogène, n°CAS 121-82-4), PETN (ou tétranitrate de pentaérythritol, n°CAS 78-11-5), H MX (ou Octogène, n°CAS 2691-41-0), Tétryl (n°CAS 479-45-8),
HNS (n°CAS 20062-22-0), TNP (n°CAS 88-89-1), TNR (n°CAS 82-71-3) et DNBF (n°CAS 3524-08-1) et leurs mélanges. De préférence, ledit au moins un explosif de la première composition peut être choisi dans le groupe formé par RDX et PETN, et leurs mélanges.
Ledit au moins un explosif de la deuxième composition peut être notamment un explosif organique. En particulier, cet explosif organique peut être choisi, par exemple, dans le groupe formé par RDX, PETN, HMX, Tétryl, HNS, TNP, TNR, DNBF et leurs mélanges, et, de préférence, dans le groupe formé par RDX, PETN et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, le rapport, dans la première composition, entre : le poids de ladite au moins une thermite, et le poids dudit au moins un explosif, peut être compris dans l’intervalle de 10/90 à 50/50, de préférence de 20/80 à 40/60 ou, de manière plus préférentielle de 30/70 à 40/60.
Selon un mode de réalisation, ladite au moins une thermite de la première composition comprend des particules de taille micrométrique, ou comprend des particules de taille submillimétrique, ou encore comprend un mélange de particules de ces deux tailles.
Ladite au moins une thermite de la première composition est, par exemple, constituée essentiellement de particules de taille micrométrique, ou constituée essentiellement de particules de taille submillimétrique, ou encore constituée essentiellement d’un mélange de particules de ces deux tailles.
Par exemple, ladite au moins une thermite est constituée de particules de taille micrométrique, ou constituée de particules de taille submillimétrique, ou encore constituée d’un mélange de particules de ces deux tailles.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, ladite au moins une thermite de la première composition comprend des particules de taille nanométrique, ou comprend des particules de taille submicrométrique, ou encore comprend un mélange de particules de ces deux tailles. Ladite au moins une thermite de la première composition est, par exemple, constituée essentiellement de particules de taille nanométrique, ou constituée essentiellement de particules de taille submicrométrique, ou encore constituée essentiellement d’un mélange de particules de ces deux tailles.
Par exemple, ladite au moins une thermite de la première composition est constituée de particules de taille nanométrique, ou est constituée de particules de taille submicrométrique, ou encore est constituée d’un mélange de particules de ces deux tailles.
Dans le mode de réalisation avec la thermite nanométrique et/ou submicrométrique ci-dessus, la première composition comprend, en outre, des microsphères pleines de taille micrométrique ou submillimétrique, ou encore un mélange de ces tailles. Par exemple, ces microsphères pleines peuvent avoir une taille comprise entre 20 pm et 1000 pm, de préférence entre 45 pm et 700 pm.
Lorsque la première composition comprend des microsphères pleines, le rapport entre : le poids de ladite au moins une thermite avec ledit au moins un explosif (ensemble thermite et explosif), et le poids des microsphères pleines peut être compris dans l’intervalle de 30/70 à 70/30, de préférence de 40/60 à 60/40.
En particulier, les microsphères pleines de la première composition peuvent comprendre au moins un composé ayant une température de fusion supérieure à la température de fusion dudit au moins un explosif de ladite première composition, choisi parmi les verres, les céramiques et les polymères. Ces microsphères pleines peuvent, par exemple, être constituées d’au moins un des composés ci-dessus.
Avantageusement, les microsphères pleines telles que décrites ci-dessus, peuvent être également ajoutées dans la première composition lorsque ladite au moins une thermite comprend des particules de taille micrométrique, ou comprend des particules de taille submillimétrique, ou encore comprend un mélange de particules de ces deux tailles.
Par exemple, les microsphères pleines peuvent être ajoutées dans la première composition lorsque ladite au moins une thermite est constituée essentiellement de particules de taille micrométrique, ou constituée essentiellement de particules de taille submillimétrique, ou encore constituée essentiellement d’un mélange de particules de ces deux tailles.
Ces microsphères pleines permettent, en particulier, de maintenir la porosité de la première composition entre 30% et 70% et d’assurer la stabilité de la première composition.
Avantageusement, la deuxième composition peut comprendre, en outre, des microsphères creuses dans un rapport entre : le poids dudit au moins un explosif, et le poids des microsphères creuses compris dans l’intervalle de 85/15 à 95/5.
Ces microsphères creuses permettent, en particulier, de faciliter la mise en détonation de l’explosif en le sensibilisant au choc. Par exemple, ces microsphères creuses peuvent être fragiles et donc se briser à l’arrivée de l’onde de choc facilitant ainsi la mise en détonation de l’explosif. Elles peuvent avoir, par exemple, une taille inférieure à 1000 pm, de préférence comprise entre 20 pm et 1000 pm, de manière plus préférée entre 150 pm et 180 pm.
En particulier, les microsphères creuses comprennent au moins un composé ayant une température de fusion supérieure à la température de fusion dudit au moins un explosif de la deuxième composition, choisi parmi les verres, les céramiques et les polymères. Ces microsphères creuses peuvent, par exemple, être constituées d’au moins un des composés ci-dessus.
L’invention concerne, selon un deuxième aspect, un relais pour détonateur comprenant au moins une combinaison détonante telle que décrite ci-dessus. La première composition de la combinaison détonante est destinée à être mise en contact avec une composition d’allumage, et la deuxième composition de la combinaison détonante est destinée à être mise en contact avec une charge principale.
Par exemple, la première composition de la combinaison détonante comprise dans le relais peut être en contact avec la deuxième composition de la combinaison détonante.
Selon un mode de réalisation, le relais comprend en outre une composition intermédiaire située entre la première composition de la combinaison détonante et la deuxième composition de la combinaison détonante. La composition intermédiaire joue le rôle d’élément pyrotechnique faisant un relais entre la première et la deuxième composition de la combinaison détonante. Elle reçoit et amplifie l’onde de détonation.
Selon ce mode de réalisation, la composition intermédiaire peut comprendre au moins une thermite comprenant des particules de taille submicrométrique, ou comprenant des particules de taille nanométrique, ou encore comprenant un mélange de ces particules, et au moins un explosif, quelle que soit la taille de ses particules.
Ladite composition intermédiaire peut comprendre au moins une thermite constituée essentiellement de particules de taille submicrométrique, ou constituée essentiellement de particules de taille nanométrique, ou encore constituée essentiellement d’un mélange de particules de ces deux tailles.
Par exemple, ladite au moins une thermite peut être constituée de particules de taille submicrométrique ou de taille nanométrique, ou d’un mélange de particules de ces deux tailles. Ledit au moins un explosif peut comprendre des particules de taille micrométrique ou submillimétrique, ou encore submicrométrique voire de taille nanométrique. Alternativement, ledit au moins un explosif peut comprendre un mélange de particules de ces tailles.
Par exemple, ledit au moins un explosif est constitué essentiellement de particules de taille submillimétrique, de taille micrométrique ou de taille submicrométrique ou encore de taille nanométrique, ou, alternativement, d’un mélange de ces particules.
En particulier, ledit au moins un explosif est constitué de particules de taille submillimétrique, de taille micrométrique ou de taille submicrométrique ou encore de taille nanométrique, ou, alternativement, d’un mélange de particules ces tailles.
Le rapport, dans la composition intermédiaire, entre : le poids de ladite au moins une thermite, et le poids dudit au moins un explosif de la composition intermédiaire peut être compris dans l’intervalle de 10/90 à 50/50, de préférence de 20/80 à 40/60 ou, de manière plus préférentielle de 30/70 à 40/60.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le relais comprend une composition d’allumage. La composition d’allumage est une composition sensible au signal pyrotechnique issu du dispositif d’amorçage. Il s’agit par exemple du signal pyrotechnique issu de la combustion de la perle d’une tête d’amorce. Les compositions d’allumage sont bien connues de l’état de la technique et toute composition d’allumage peut être utilisée par l’homme du métier. Selon l’invention cette composition d’allumage est présente soit dans le relais, soit dans le détonateur hors relais.
De préférence, le relais comprend une composition d’allumage en contact avec la première composition de la combinaison détonante.
Selon ces modes de réalisation, la composition d’allumage peut comprendre au moins une thermite, quelle que soit la taille de ses particules. Par exemple, ladite thermite comprend des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique, submillimétrique, ou encore un mélange de particules de différentes tailles, telles que définies plus haut. L’invention concerne enfin, sous un troisième aspect, un détonateur comprenant une charge principale, et un relais selon l’invention, ledit relais étant disposé au contact de la charge principale.
Les relais et détonateurs conformes à l’invention présentent les caractéristiques et avantages décrits précédemment pour la combinaison détonante.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. la figure 1 représente une vue schématique en coupe transversale d’un détonateur électrique comprenant un relais contenant une combinaison détonante selon l’invention ; la figure 2 représente une vue schématique en coupe transversale d’un détonateur électronique comprenant un relais contenant une combinaison détonante selon l’invention ; - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques en coupe transversale de détonateurs selon des modes de réalisation de l’invention.
Le détonateur comporte généralement un étui (ou culot) généralement sensiblement cylindrique, le plus souvent en aluminium embouti, au fond duquel est insérée, ainsi qu’il est connu de l’homme du métier, une charge principale généralement constituée d’un explosif secondaire comprimé.
Le relais est généralement un cylindre sensiblement creux en aluminium contenant plusieurs étages de compositions pyrotechniques. Il est inséré de sorte à être mis en contact avec la charge du détonateur.
Par-dessus, une composition d’allumage comprimée peut être éventuellement insérée si celle-ci n’est pas déjà présente dans le relais, et un dispositif de mise à feu.
Par « étage », on désigne selon l’invention une des compositions de la combinaison détonante considérée, d’épaisseur quasiment constante, dans le sens de la combustion. Dans le cas où le dispositif de mise à feu est une tête d’amorce, il est mis en place de la façon suivante : une pièce rectangulaire plate en matériau isolant électriquement, dont les deux grandes surfaces sont métallisée et reliées entre elles par un filament noyé dans une perle de pâte pyrotechnique, et équipé de fils conducteurs pouvant être reliés à une source de courant, est insérée de sorte que la perle soit à proximité immédiate de la composition d’allumage, qui est de préférence la composition pyrotechnique juxtaposée au relais. La tête d’amorce et l’étui sont maintenus ensemble par sertissage. Tout autre dispositif de mise à feu connu de l’homme du métier peut également être utilisé.
Chacune des compositions pyrotechniques du relais et du détonateur est fabriquée de façon connue de l’homme du métier. Elles sont généralement sous forme comprimée. En particulier, la première composition de la combinaison détonante est comprimée de sorte à obtenir la porosité désirée.
[Fig.1 ] La figure 1 représente une vue schématique en coupe transversale d’un détonateur 1 électrique selon l’invention. Le détonateur 1 est un détonateur à commande électrique, dont les différents éléments sont logés au sein d’un étui 5 de forme sensiblement cylindrique. Il comporte, dans le sens de combustion à partir du câble apportant le signal électrique d’initiation, une tête d’amorce 7, une composition d’allumage 2, une composition retardatrice 3, une combinaison détonante selon l’invention 4, et un explosif secondaire 6. Les dimensions du détonateur 1 sont typiquement : une longueur de l’ordre de 15 à 150 mm, un diamètre intérieur de l’ordre de 6 mm et un diamètre extérieur de l’ordre de 7 mm.
[Fig.2] La figure 2 représente une vue schématique en perspective d’un détonateur 19 électronique.
Le détonateur 19 est un détonateur à commande électronique, dont les différents éléments sont logés au sein d’un étui 15 de forme sensiblement cylindrique. Il comporte, dans le sens de combustion à partir du signal électrique émis par le système d’initiation électronique 20, un dispositif électronique (16, 17, 18), une tête d’amorce 7, une combinaison détonante selon l’invention 4, et un explosif secondaire 6. Le dispositif électronique comprend notamment une puce électronique 16, un condensateur de communication 17, et un condensateur d’allumage 18. Les dimensions du détonateur 19 sont typiquement : une longueur de l’ordre de 15 à 150 mm, un diamètre intérieur de l’ordre de 6 mm et un diamètre extérieur de l’ordre de 7 mm.
Le fonctionnement d’un détonateur électrique ou électronique selon l’invention est le suivant. La combustion de la pâte pyrotechnique de la perle de la tête d’amorce met à feu la composition d’allumage situé en aval. La première composition de la combinaison détonante reçoit le flux thermique de la composition d’allumage et rentre en combustion. La thermite de la première composition entre en combustion vive, ce qui provoque la décomposition rapide de l’explosif de la première composition qui transite alors en détonation. L’onde de choc ainsi créée est entretenue par l’explosif. La composition intermédiaire éventuelle reçoit l’onde de choc de la composition précédente et, en entrant en détonation, amplifie l’onde précédente. La seconde composition de la combinaison détonante reçoit l’onde de choc de la composition précédente et entre en détonation amplifiant l’onde de manière importante. La charge principale du détonateur entre enfin en détonation avec une puissance importante.
Les particules de thermite sont fabriquées par mélange ainsi qu’il est connu de l’homme du métier. Par exemple, la thermite classique est préparée par un simple mélange physique des poudres de la granulométrie désirée (notamment de taille micrométrique) d’oxydes métalliques ou de sels métalliques oxygénés avec de l’aluminium ou de l’hydrure de titane. De même, la thermite nanométrique et/ou submicrométrique, c’est-à-dire la nanothermite, est préparée par un simple mélange physique en mélangeant des poudres de la granulométrie désirée (nanométrique et/ou submicrométrique) d’oxydes métalliques ou de sels métalliques oxygénés avec de l’aluminium ou de l’hydrure de titane. La nanothermite peut également être préparée par dispersion dans un liquide suivi de l’évaporation de celui-ci. De préférence, ce liquide est un liquide aprotique polaire, et de façon encore plus préférée, de l’acétonitrile. Les différents constituants sont disponibles dans le commerce. Ainsi, par exemple, les métaux et oxydants minéraux constituants de la nanothermite sont disponibles commercialement sous formes de poudres ultrafines, de granulométrie généralement inférieure à 1 pm.
Pour la préparation d’explosifs comprenant des particules de taille submicrométrique et/ou nanométrique, les méthodes classiques peuvent être mises en oeuvre. En particulier, on peut utiliser le procédé R.E.S.S (Rapid Expansion of a Supercritical Solution) qui consiste en une dissolution suivie d’une recristallisation afin d’obtenir des poudres de granulométrie désirée. Des procédés de broyage, des procédés sol -gel ou encore de séchage supercritique peuvent également être utilisés. De préférence, il est utilisé le procédé de Spray Flash-Evaporation (SFE) développé et breveté par le laboratoire NS3E (voir par exemple WO 2013/117671 , WO 2016/001445 et WO 2013/127967).
La fabrication de toute composition comprenant au moins un mélange de thermites, quelle que soit la taille des particules desdites thermites, et d’un explosif comprenant des particules de taille submicrométrique et/ou nanométrique se fait généralement par mélange à sec des poudres afin de limiter au maximum la modification de la granulométrie des particules.
[Fig.3] La figure 3 représente une vue schématique en coupe transversale d’un détonateur 8 selon un mode de réalisation de l’invention.
Le détonateur 8 est de forme sensiblement cylindrique et comprend, dans le sens de combustion, une tête d’amorce 7, une composition d’allumage 10, une première composition de combinaison détonante 11 , une deuxième composition de combinaison détonante 12, et une charge principale 6.
Les compositions 10, 11 et 12 forment le relais 21 du détonateur 8. Leurs longueurs (i.e. hauteurs des étages de compostions dans le sens de la combustion) respectives sont ho, In et I12 (et 121= ho + I11 + I12).
Les dimensions du relais 21 sont typiquement : une longueur de l’ordre de 5 mm à 40 mm, un diamètre intérieur de l’ordre de 1 à 6 mm, de préférence 3 mm et un diamètre extérieur de l’ordre de 5 à 7 mm, de préférence 6 mm.
[Fig.4] La figure 4 représente une vue schématique en coupe transversale d’un détonateur 9 selon un autre mode de réalisation de l’invention.
Le détonateur 9 est de forme sensiblement cylindrique et comprend, dans le sens de combustion, une tête d’amorce 7, une composition d’allumage 10, une première composition 13 de combinaison détonante, une composition intermédiaire 14 de combinaison détonante, une deuxième composition 12 de combinaison détonante et une charge principale 6. Les dimensions du relais 22 sont typiquement : une longueur de l’ordre de 5 mm à 40 mm, un diamètre intérieur de l’ordre de 1 à 6 mm, de préférence 3 mm et un diamètre extérieur de l’ordre de 5 à 7 mm, de préférence 6 mm.
Les compositions 10, 13, 14 et 12 forment le relais 22 du détonateur 9. Leurs longueurs (i.e. hauteurs des étages de compostions dans le sens de la combustion) respectives sont ho, I13, lu et I 12 (et 122= ho + 113 + 114 + I12).
Les exemples suivants illustrent l’invention de manière non limitative, en référence aux dessins annexés.
Exemples
Tous les exemples ont été réalisés dans le même modèle de détonateur électrique comprenant une tête d’amorce tel que cela a été explicité ci-dessus. Le détonateur testé était soit un détonateur 8 tel qu’illustré sur la figure 3 soit un détonateur 9 tel qu’illustré sur la figure 4, selon qu’une composition intermédiaire était présente ou non. Ce détonateur présentait des dimensions variables selon les dimensions du relais, elles-mêmes variables. En général, l’étui du détonateur utilisé a un diamètre extérieur de 7,4 mm, un diamètre intérieur de 6,6 mm et longueur de 87 mm. La longueur de l’étui peut être raccourcie pour que la tête d’amorce reste à proximité de la composition d’allumage.
Dans tous les exemples, les particules désignées par un préfixe « n » sont des particules de taille submicrométrique ou de taille nanométrique. Le préfixe « m » désigne les particules de taille micrométrique ou submillimétrique.
En outre, tous les pourcentages sont indiqués en pourcentage massique (poids/poids).
A chaque fois, la porosité de la première composition de la combinaison détonante est calculée selon l’une des deux équations suivantes, selon la présence ou non de microsphères pleines : P = 100 [1 - (Volume Thermites + Volume Explosifs) / Volume total occupé par la composition dans le détonateur] ;
P = 100 [1 - (Volume Thermites + Volume Explosifs) / (Volume total occupé par la composition dans le détonateur - Volume Microsphères pleines)] où le Volume total occupé par la composition dans le détonateur est égal à p x (rayon interne du relai)2x longueur de la composition.
Tous les exemples mettent en oeuvre des produits chimiques ayant une toxicité réduite vis-à-vis de l’homme et de l’environnement.
Dans chacun des exemples, il a été constaté une détonation effective.
Exemple 1
Dans cet exemple, le détonateur 9 comporte : un relais 22, de longueur I22 = 15 mm, constitué comme suit : une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAI incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 25 mg et de longueur ho = 1 ,5 mm ; une première composition 13 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nBhOs/nAI et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 pm (indications du fabriquant), ladite composition étant de poids total 126 mg et de longueur 113 = 9 mm, et ayant une porosité de 50% ; une composition intermédiaire 14 comprenant 30% de nB^Cb/nAI et 70% de nPETN, de poids total 15 mg et de longueur 114 = 1 ,5 mm ; une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de mRETN et 5% de billes de verre creuses de marque « Cospheric » de taille 150-180 pm (indications du fabricant), de poids total 14 mg et de longueur I12 = 3 mm ; et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de mRETN compactée.
La porosité est déterminée par le calcul suivant : P = 100 [1 - (Volume Thermites + Volume Explosifs) / (Volume occupé par la composition dans le détonateur - Volume Microsphères pleines)] avec :
[Tableau 1]
Figure imgf000022_0001
et, sachant que la composition est contenue dans un relais de diamètre interne 0,34 cm et occupe une hauteur I13 = 0,9 cm.
Exemple 2
Dans cet exemple, le détonateur 8 comporte : un relais 21 , de longueur I21 = 12 mm, constitué comme suit : - une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAI incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 24 mg et de longueur o = 1 ,5 mm ; une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nWOs/nAI et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 pm (indications du fabriquant), ladite composition étant de poids total 100 mg et de longueur In = 7,5 mm, et ayant une porosité de 52% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ; une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de mRETN et 5% de billes de verre creuses de marque « Cospheric » de taille 150-180 pm (indications du fabricant), de poids total 18 mg et de longueur Ii4=3 mm ; et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de mRETN compactée. Exemple 3
Dans cet exemple, le détonateur 9 comporte : un relais 22, de longueur I22 = 15 mm, constitué comme suit : une composition d’allumage 1 0 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAI incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 31 mg et de longueur ho = 2,5 mm ; une première composition 13 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nCuO/nAI et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 pm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 134 mg et de longueur 113 = 9,5 mm, et ayant une porosité de 48% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ; - une composition intermédiaire 14 comprenant 30% de nCuO/nAI et 70% de nPETN, de poids total 14 mg et de longueur I14 = 1 ,5 mm ; une deuxième composition 1 2 de combinaison détonante comprenant 95% de mRETN et 5% de billes de verre creuses de marque « Cospheric » de taille 150-180 pm (indications du fabricant), de poids total 1 1 mg et de longueur I12 = 1 ,5 mm ; et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de mRETN compactée.
Exemple 4
Dans cet exemple, le détonateur 9 comporte : un relais 22, de longueur I22 = 21 mm, constitué comme suit : une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAI incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 26 mg et de longueur ho = 1 ,5 mm ; une première composition 13 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nCaS04,2H20/nAI et 70% de nPETN, et
50% de billes de verre pleines de taille 160-200 pm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 159 mg et de longueur I 13 = 12,5 mm, et ayant une porosité de 50% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ; - une composition intermédiaire 14 comprenant 30% de nCaSC>4,2H20/nAI et 70% de nPETN, de poids total 28 mg et de longueur I14 = 3 mm ; une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de mRETN et 5% de billes de verre creuses de marque « Cospheric » de taille 150-180 pm (indications du fabricant), de poids total 16 mg et de longueur 112 = 4 mm ; et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de mRETN compactée.
Exemple 5
Dans cet exemple, le détonateur 9 comporte : un relais 22, de longueur I22 = 15 mm, constitué comme suit : une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAI incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 32 mg et de longueur o = 1 ,5 mm ; une première composition 13 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nNa2S04,2H20/nAI et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 pm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 120 mg et de longueur I 13 = 9 mm, et ayant une porosité de 41% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ; une composition intermédiaire 14 comprenant 30% de nNa2SC>4,2H20/nAI et 70% de nPETN, de poids total 19 mg et de longueur 114 = 2 mm ; une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de pPETN et 5% de billes de verre creuses de marque « Cospheric » de taille 150-180 pm (indications du fabricant), de poids total 14 mg et de longueur I12 = 2,5 mm ; et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de mRETN compactée.
Exemple 6
Dans cet exemple, le détonateur 8 comporte : un relais 21 , de longueur I21 = 38 mm, constitué comme suit : - une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAI incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 60 mg et de longueur ho = 4 mm ; une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nCuO/nAI et 70% de nRDX, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 pm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 297 mg et de longueur In = 26 mm, et ayant une porosité de 62% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ; une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de mRETN et 5% de billes de verre creuses de marque « Cospheric » de taille 150-180 pm (indications du fabricant), de poids total 31 mg et de longueur 114 = 8 mm ; et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de mRETN compactée.
Exemple 7
Dans cet exemple, le détonateur 8 comporte : un relais 21 , de longueur I21 = 38 mm, constitué comme suit : une composition d’allumage 10 comprenant une nanothermite de composition nCuO/nAI incluant 10% de nitrocellulose, de poids total 55 mg et de longueur o = 3,5 mm ; une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nWOs/nAI et 70% de nRDX, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 pm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 305 mg et de longueur In = 27 mm, et ayant une porosité de 63% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ; - une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant
95% de mRETN et 5% de billes de verre creuses de marque « Cospheric » de taille 150-180 pm (indications du fabricant), de poids total 24 mg et de longueur 114 = 7,5 mm ; et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de mRETN compactée. Exemple 8
Dans cet exemple, le détonateur 8 comporte : un relais 21 , de longueur I21 = 24 mm, constitué comme suit : une composition d’allumage 10 constituée d’un mélange de KCIO4, de Zr et de liant, de poids total 25 mg et de longueur ho= 2 mm ; une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de nWOs/nAI et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 pm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 225 mg et de longueur In = 18 mm, et ayant une porosité de 58% (la porosité étant calculée de manière analogue au calcul développé dans l’exemple 1) ; une deuxième composition 12 de combinaison détonante comprenant 95% de mRETN et 5% de billes de verre creuses de marque « Cospheric » de taille 150-180 pm (indications du fabricant), de poids total 25 mg et de longueur I14 = 4 mm ; et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de mRETN compactée.
Exemple 9
Dans cet exemple, le détonateur 8 comporte : un relais 21 , de longueur I21 = 24 mm, constitué comme suit : une composition d’allumage 10 constituée d’un mélange de KCIO4, de Zr et de liant, de poids total 25 mg et de longueur ho = 2 mm ; une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 30% de p(KCIC>4/TiH2) et 70% de nPETN, ladite composition ayant un poids total 200 mg et de longueur In = 18 mm, et ayant une porosité de 38% ; une deuxième composition 1 2 de combinaison détonante comprenant 95% de mRETN et 5% de billes de verre creuses de marque « Cospheric » de taille 150-180 pm (indications du fabricant), de poids total 25 mg et de longueur 114 = 4 mm ; et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de mRETN compactée.
La porosité est déterminée par le calcul suivant :
P = 100 [1 - (Volume Thermites + Volume Explosifs) / Volume total occupé par la composition dans le détonateur] avec :
[Tableau 2]
Figure imgf000027_0001
et, sachant que la composition est contenue dans un relais de diamètre interne 0,34 cm et occupe une hauteur In = 1 ,8 cm.
Exemple 10
Dans cet exemple, le détonateur 8 comporte : un relais 21 , de longueur I21 = 24 mm, constitué comme suit : - une composition d’allumage 10 constituée d’un mélange de KCIO4, de Zr et de liant, de poids total 25 mg et de longueur ho= 2 mm ; une première composition 11 de combinaison détonante comprenant 50% d’une composition de 30% de p(KCI04/TiH2) et 70% de nPETN, et 50% de billes de verre pleines de taille 160-200 pm (indications du fabriquant), ladite composition ayant un poids total 200 mg et de longueur In = 18 mm, et ayant une porosité de 59% ; une deuxième composition 1 2 de combinaison détonante comprenant 95% de mRETN et 5% de billes de verre creuses de marque « Cospheric » de taille 150-180 pm (indications du fabricant), de poids total 25 mg et de longueur 114 = 4 mm ; et une charge principale 6 constituée de 0,8 g de mRETN compactée.
Les exemples 1 à 10 sont conformes à l’invention. Pour chacun des exemples 1 à 10, la détonation a été constatée par le bruit produit et par la récupération d’éclats provenant du relais et/ou de l’étui. En outre, la forme de ces éclats est typique d’une détonation. Pour chacun des exemples 1 à 7, une plaque en acier posée contre le fond de l’étui a, en outre, été utilisée afin de contrôler la détonation. Cette plaque métallique est intacte avant la mise à feu.
Après la mise en oeuvre des détonateurs des exemples 1 à 7, chacune des plaques métalliques utilisée est percée et marquée par la projection d’éclats en couronne démontrant ainsi la détonation.
En comparaison, lorsque la porosité de la première composition est supérieure à 70%, la détonation créée n’est pas suffisante pour être transmise à l’explosif situé en aval. L’effet technique recherché n’est donc pas atteint. De même, lorsque la porosité de la première composition est inférieure à 30%, il n’y a pas assez d’espace libre dans la composition pour qu’une détonation soit créée (seule une combustion peut être constatée). L’effet technique recherché n’est donc pas atteint.

Claims

Revendications
1. Combinaison détonante de deux compositions comprenant : a) une première composition comprenant au moins une thermite et au moins un explosif,
- ladite au moins une thermite comprenant des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges ;
- ladite première composition comprenant, en outre, des microsphères pleines de taille micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges, lorsque ladite au moins une thermite est constituée essentiellement de particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges ;
- ledit au moins un explosif comprenant des particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges ; ladite première composition ayant une porosité comprise entre 30% et 70%, de préférence entre 35% et 65%, et b) une deuxième composition comprenant au moins un explosif comprenant des particules de taille nanométrique, submicrométrique, micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges.
2. Combinaison détonante selon la revendication 1 , où ladite première composition comprend au moins une thermite comprenant des particules de taille micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges, et comprend, en outre, des microsphères pleines de taille micrométrique ou submillimétrique, ou leurs mélanges.
3. Combinaison détonante selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle ladite au moins une thermite de la première composition est choisie parmi les thermites à base d’oxyde métallique ou de sel métallique oxygéné, et d’aluminium Al ; et les thermites à base d’oxyde métallique ou de sel métallique oxygéné, et d’hydrure de titane PH2.
4. Combinaison détonante selon la revendication 3, dans laquelle ledit oxyde métallique est choisi dans le groupe formé par C03O4, NiO, Fe2C>3, Cr2C>3, V2O5, Mhq2, B12O3, W O3, CuO, M0O3, Ag20, PbC>2, PbsC>4, Sn02 et leurs mélanges.
5. Combinaison détonante selon l’une des revendications 3 ou 4, dans laquelle ledit sel métallique oxygéné est choisi dans le groupe formé par les sulfates, les persulfates, les chlorates, les perchlorates, les bromates, les perbromates, les iodates, les periodates, les nitrates, les phosphates, les peroxydes, les permanganates et leurs mélanges, et de préférence le sulfate de calcium, le sulfate de sodium, le perchlorate de potassium, et leurs mélanges.
6. Combinaison détonante selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle ledit au moins un explosif de la première composition et/ou de la deuxième composition est un explosif organique qui est choisi, de préférence parmi RDX, PETN, H MX, Tétryl, HNS, TNP, TNR, DNBF et leurs mélanges.
7. Combinaison détonante selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle les microsphères pleines ont une taille entre 20 pm et 1000 pm, de préférence comprise entre 45 pm et 700 pm.
8. Combinaison détonante selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le rapport, dans la première composition, entre le poids de ladite au moins une thermite avec ledit au moins un explosif, et le poids des microsphères pleines est compris dans l’intervalle de 30/70 à 70/30, de préférence de 40/60 à 60/40.
9. Combinaison détonante selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle les microsphères pleines comprennent au moins un composé ayant une température de fusion supérieure à la température de fusion dudit au moins un explosif de la première composition, choisi parmi les verres, les céramiques et les polymères.
10. Combinaison détonante selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle la deuxième composition comprend en outre des microsphères creuses dans un rapport entre le poids dudit au moins un explosif de la deuxième composition et le poids des microsphères creuses compris dans l’intervalle de de 85/15 à 95/5.
11. Combinaison détonante selon la revendication 10, dans laquelle lesdites microsphères creuses ont une taille inférieure à 1000 pm, de préférence comprise entre 20 pm et 1000 pm, de manière plus préférée entre 150 pm et 180 pm.
12. Combinaison détonante selon l’une des revendications 10 ou 11 , dans laquelle lesdites microsphères creuses comprennent au moins un composé choisi dans le groupe formé par les verres, les céramiques et les polymères ayant une température de fusion supérieure à la température de fusion dudit au moins un explosif de la deuxième composition.
13. Relais pour détonateur comprenant au moins une combinaison détonante selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, la première composition de la combinaison détonante est destinée à être mise en contact avec une composition d’allumage, et la deuxième composition de la combinaison détonante est destinée à être mise en contact avec une charge principale.
14. Relais pour détonateur selon la revendication 13, ledit relais étant tel que la première composition de la combinaison détonante est en contact avec la deuxième composition de la combinaison détonante.
15. Relais pour détonateur selon l’une des revendications 13 ou 14, comprenant en outre une composition intermédiaire, située entre la première composition de la combinaison détonante et la deuxième composition de la combinaison détonante, ladite composition intermédiaire comprenant au moins une thermite comprenant des particules de taille nanométrique ou submicrométrique ou leurs mélanges et au moins un explosif.
16. Relais pour détonateur selon la revendication 15, où le rapport entre le poids de ladite au moins une thermite et le poids dudit au moins un explosif dans ladite composition intermédiaire est compris dans l’intervalle de 10/90 à 50/50, de préférence de 30/70 à 40/60.
17. Relais pour détonateur selon l’une quelconque des revendications 13 à 16, comprenant en outre une composition d’allumage en contact avec la première composition de la combinaison détonante.
18. Relais selon la revendication 17, dans lequel ladite composition d’allumage comprend au moins une thermite comprenant des particules de taille nanométrique ou submicrométrique, ou leurs mélanges.
19. Détonateur comprenant une charge principale, et un relais selon l’une quelconque des revendications 13 à 18, ledit relais étant disposé au contact de la charge principale.
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