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COMPOSITION D'AMORCAGE ET APPLICATIONS
La présente invention concerne une composition d'amorçage
destinée à incorporer une chaîne pyrotechnique pour assurer un allumage, une
séparation ou une destruction. Une composition d'amorçage est une masse
d'une matière détonante qui va servir à transformer une action généralement
mécanique, par exemple percussion, en une action pyrotechnique, en
provoquant l'inflammation d'une charge de poudre ou d'explosif. L'invention
sera plus particulièrement décrite dans une application aux cartouches de
chasse ou de sport, mais elle n'est pas limitée à cette utilisation et peut
convenir à tout système de déformation par explosion, par exemple dans
l'industrie automobile, à l'allumage pour un coussin gonflable de sécurité
(airbag) ou un prétendeur de ceinture de sécurité.
Une composition d'amorçage est classiquement constituée d'une
fraction explosive comprenant un ou plusieurs explosifs primaires et un ou
plusieurs explosifs secondaires, un systèrne oxydo-réducteur et éventuellement
un agglomérant et un agent de friction. Parmi les explosifs primaires, le
fulminate de mercure et l'azoture de plomb, employés seuls, ne sont plus
utilisés en raison de la corrosion trop importante qu'ils génèrent dans les
armes
et des résidus à base de mercure ou de plomb qu'ils produisent dans
l'environnement. On utilise généraiement des mélanges d'exp(osifs primaires
choisis parmi les mélanges de trinitrorésorcinate de plomb et de tétrazène.
Ainsi, sont commercialisées des compositions qui répondent à la formulation
suivante :
- Une fraction explosive comprenant à titre d'explosif primaire,
environ 35% de trinitrorésorcinate de plomb et 3 à 4% de
tétrazène, en poids par rapport au poids total de la
composition,
- Un système oxydo-réducteur, et
- Un agglomérant.
Plus récemment, on a développé des compositions d'amorçage
exemptes de plomb avec une fraction explosive constituée par des mélanges
de diazodinitrophénol et de tétrazène, dans une proportion du tétrazène
pouvant atteindre 40% pour chacune d'elies, en poids par rapport au poids
total
de la composition.
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D'après FR-A-2 730 991, on connaît une composition d'amorçage
destinée à des cartouches d'armes légères comprenant 20-40% en poids de
diazodinitrophénol et 5-20% en poids de tétrazène, et un système oxydo-
réducteur comprenant des métaux et des oxydes d'étain. EP A-1 216 215
décrit une composition d'amorçage comprenant 5-40% en poids d'un explosif
choisi parmi les nitroesters et les nitramines, 5-40% en poids de tétrazène,
un
système oxydo-réducteur, un agglomérant et un agent de friction. Les
compositions préférentielles décrites comprennent toujours une fraction
explosive ayant une proportion d'au moins 50% en poids de la composition.
Dans cette recherche de compositions moins nocives et moins
polluantes, la Demanderesse a découvert que le tétrazène, ou hydrate de 1(5-
tétrazolyl)-4-guanyl tétrazène, pouvait être utilisé dans une composition
d'amorçage, comme explosif primaire majoritaire, et qu'il pouvait même être
utilisé comme seul explosif primaire, voire même comme seul constituant de la
fraction explosive. Cette découverte présente plusieurs intérêts. D'abord, la
fraction explosive ainsi obtenue est exempte de plomb. En outre, et de façon
surprenante, l'utilisation du tétrazène comme explosif primaire majoritaire ou
comme seul explosif primaire permet d'abaisser la propoition de la fraction
explosive dans la composition d'amorçage.
Ainsi, l'invention concerne une composition d'amorçage qui
comprend au moins (a) une fraction explosive qui comprend au moins un
explosif primaire, (b) un système oxydo-réducteur et (c) un agglomérant,
composition dans laquelle la fraction explosive représente de 9 à 35% en poids
de la composition, et l'explosif primaire au moins est le tétrazène qui
représente au moins 95% en poids de ladite fraction explosive. De préférence,
le tétrazène représente au moins 99% en poids de la fraction explosive.
Une composition de l'invention est ainsi obtenue par un procédé
simplifié qui évite d'avoir recours à une ligne supplémentaire de synthèse
d'un
autre explosif primaire, ladite composition étant efficace, même en l'absence
de tout autre explosif primaire, voire d'explosif secondaire.
Au surplus, le procédé industriel de synthèse du tétrazène qui
passe par la réaction d'un sel de nitrite et d'un sel neutre de guanidine,
produit
des eaux-mères qui sont traitées par un procédé de destruction physico-
chimique, sans engendrer de polluants contenant des métaux lourds. Plus
précisément, un procédé industriel préférentiel pour obtenir le tétrazène,
comprend la réaction, sous agitation, d'une solution aqueuse d'un sel de
nitrite,
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par exemple nitrite de sodium, et d'une solution aqueuse d'un sel neutre de
guanidine, par exemple un sulfate de guanidine, en l'absence d'acide minéral,
et en présence éventuellement d'acide acétique et/ou d'un agent de
cristallisation. Pour obtenir une composition de l'invention, les autres
ingrédients sont ensuite mélangés, le mélange est comprimé puis séché.
Selon une variante préférentielle d'obtention d'une composition de
l'invention, on met en oeuvre un procédé selon lequel le tétrazène est formé
in
situ. Selon ce procédé, on mélange à sec un sel de nitrite et un sel neutre de
guanidine, c'est à dire les réactifs pour la préparation du tétrazène, ainsi
que
les autres ingrédients constitutifs de la composition. On place ensuite par
dosage une quantité appropriée de ce mélange sec dans l'alvéole d'amorçage,
on comprime puis on humidifie le mélange, cette étape entraînant la formation
du tétrazène, et enfin on sèche la composition. Ce procédé est adapté à tous
réactifs de départ pour la synthèse du tétrazène, notamment le nitrite de
sodium et/ou un sulfate de guanidine, ainsi que tous ingrédients constitutifs
d'une composition de l'invention. Ce procédé est très avantageux en ce qu'il
combine et sécurité de manipulation et sécurité environnementale.
L'invention a donc également pour objet une composition telle que
décrite ci-dessus dont la fraction explosive ne comprend pas d'autre explosif
primaire que le tétrazène, ainsi qu'une composition dont la fraction explosive
n'est constituée que de tétrazène.
La fraction explosive d'une composition peut, si cela s'avère
nécessaire comprendre au moïns un explosif secondaire. Celui-ci peut être
choisi parmi les explosifs secondaires bién connus de l'homme du métier, et
notamment parmi les explosifs nitrés aromatiques, tels que la tolite (ou 2,4,6-
trinitrotoluène, 2,4,6-TNT), la mélinite (ou acide picrique) et la
trinitroaniline (ou
picramide ou trinitroamine benzène) ; les explosifs d'ester nitrique tels que
la
pentrite (ou pentaérythritol tétranitrite, PETN) et les esters nitrés de la
cellulose ; et les explosifs de nitramines, tels que l'hexogène (ou
cyclotriméthylène-trinitramine, RDX), le tétryle (ou 2,4,6-
trinitrophénylméthylnitramine), la nitroguanidine et l'octogène (ou
cyclotétraméthylène-tétranitramine, HMX).
Une composition de l'invention possède avantageusement les
caractéristiques suivantes, considérées indépendamment ou en combinaison.
Le ou les oxydants du système oxydo-réducteur (b) sont choisis
parmi les oxydants chimiquement stables et notamment parmi le nitrate de
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baryum, les oxydes de zinc, le sulfate de zinc, l'oxyde de cuivre, le nitrate
de
cuivre, les oxydes de manganèse, les oxydes ferriques, le chlorate de
potassium, le chlorate de sodium, l'oxyde de chrome, les carbonates et leurs
mélanges.
Le ou les réducteurs du système oxydo-réducteur (b) sont choisis
parmi les réducteurs organiques, les métaux et les sels métalliques, les
celluloses et les dérivés cellulosiques éventuellement nitrés. A titre
d'exemples,
le ou les réducteurs du système oxydo-réducteur (b) sont choisis parmi
l'aluminium, le magnésium, le zirconium et le sulfure d'antimoine.
Les listes d'oxydants et de réducteurs données ci-dessus ne sont
pas exhaustives et l'homme du métier peut avoir recours à tout autre système
oxydo-réducteur stable et compatible avec la fraction explosive selon
l'invention, sans que l'efficacité de la composition n'en soit affectée.
La proportion du système oxydo-réducteur (b) varie de préférence
entre 65 et 81 % en poids par rapport au poids de ia composition.
L'agglomérant (c) est avantageusement choisi parmi les gommes
cellulosiques telles que la gomme arabique, la gomme adragante et la gomme
d'acacia. Si l'agglomérant est nécessaire, voire indispensable, sa proportion
dans la composition peut être très faible, elle varie généralement de 0,01 à
5%
en poids.
Une composition préférentielle selon l'invention comprend :
15 à 25% de tétrazène,
40 à 60% de nitrate de baryum
18 à 30% de sulfure d'antimoine
5 à 12 lo de poudre d'aluminium
un agglomérant.
Afin d'augmenter la sensibilité de la fraction explosive, une
composition peut comprendre au moins un agent de friction, chimiquement
inerte. Undit agent est par exemple choisi parmi la poudre de verre, la poudre
de diamant, la poudre de carbure, la céramique, les nitrures tels que le
nitrure
de titane. La proportion de l'agent de friction n'excède pas de préférence pas
15 lo en poids par rapport au poids de la composition.
Comme indiqué précédemment, une composition de l'invention
peut être utilisée dans différents domaines, notamment pour la fabrication de
cartouches de tir, de chasse, de sport, de défense, pour armes à canons lisses
et rayés, dans l'industrie automobile pour la fabrication de coussins
gonflables
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de sécurité (airbags) ou de prétendeurs de ceinture de sécurité, ou pour tout
autre article utilisant de l'énergie pyrotechnique, ou pour les techniques de
scellement à l'aide de cartouches explosives. Elle peut aussi trouver des
applications dans les techniques médicales d'injection, par exemple pour
5 l'administration intradermique ou sous-cutanée d'un médicament, d'un vaccin.
Les caractéristiques et avantages de l'invention, et notamment les
performances d'une composition de l'invention, sont illustrés dans les
exemples comparatifs suivants.
Exemple 1: comparaison des caractëristiques balistiques
entre une composition de l'invention et une composition de l'art
antérieur.
Les compositions comparées répondent aux formulations
suivantes :
Composition de l'invention :
20% de tétrazène,
480/o de nitrate de baryum
8% de poudre d'aluminium
24% de sulfure d'antimoine
agglomérant.
La proportion de l'agglomérant est faible par rapport à celles des
autres constituants de la composition exemplifiée. Les pourcentages des
constituants indiqués présentant une certaine incertitude absolue,
l'incorporation de l'agglomérant ne modifie pas significativement la
formulation
de cette composition.
La fraction explosive (a) dans une telle composition de l'invention
ne représente que 20% de ladite composition. Cette composition constitue une
variante avantageuse de l'invention en ce que la fraction explosive (a) n'est
constituée que de tétrazène.
Composition de l'art antérieur :
30-35% de trinitrorésorcinate de plomb
2-5% de tétrazène
30-45% de nitrate de baryum
10-20% de sulfure d'antimoine
agglomérant
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La remarque relative à la proportion d'agglomérant mentionnée ci-
dessus s'applique à cette composition de l'art antérieur.
La fraction explosive dans une telle composition représente
32-40% de ladite composition.
Ces deux compositions ont été mises à l'épreuve dans les mêmes
conditions lors de trois tests, un test de sensibilité à la percussion, un
test
balistique et un test balistique aveugle en vraie grandeur.
1) Test de sensibilité à la percussion
Ce test permet de mesurer l'aptitude d'une composition à répondre
à la percussion de l'arme et aux normes de sécurité.
On utilise un appareil normalisé à chute de bille. Une bille de 56 g
est lâchée d'une hauteur H sur un percuteur, provoquant ainsi l'explosion ou
non de la charge. La composition d'amorçage est placée dans une alvéole
dans laquelle elle est protégée par un buvard.
A partir de ce test, des calculs statistiques répondant aux lois de
Henry sont déterminés permettant ainsi de caractériser une composition et
évaluer les limites de sa sécurité de non fonctionnement et la hauteur de
chute,
exprimant l'énergie, à laquelle ladite composition fonctionne à coup sûr.
Les résultats obtenus sur trois lots d'une composition de l'invention,
sont présentés dans le tableau 1 suivant dans lequel H est la hauteur moyenne
de chute, s représente l'écart-type déterminé sur cette hauteur et le
paramètre
H+ 5s correspond au seuil de fonction auquel le fonctionnement est de 100%.
La composition testée est celle décrite au début de l'exemple, avec
une variation de la proportion de tétrazène indiquée dans le tableau et
compensée par la proportion de nitrate de baryum.
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Tableau 1
Lot 20 Lot 21 Lot 22 Lot 20 Lot 21 Lot 22
20% 18% 23% 20% 18% 23%
tétrazène tétrazène tétrazène tétrazène tétrazène tétrazène
Poids de la 61 61 58 68 70 72
composition
d'amorçage
m
Grammage 120 120 120 120 120 120
du buvard
H mm 72 75 64 71 86 87
S 0,539 0,594 0,939 0,440 0,642 0,570
H+ 5s 126 135 158 122 150 145
Ces résultats sont similaires à ceux obtenus avec une composition
de l'art antérieur telle que décrite ci-dessus et testée dans les mêmes
conditions.
2) Test balistique
Au cours de ces tests, on mesure la pression dans le canon et la
vitesse des projectiles à des distances prédéterminées. Ces tests ont été
réalisés selon les normes CIP et SAAMI.
Après avoir constitué des cartouches à bourre à jupe, chargées
avec une poudre disponible sur le marché et une charge de plomb, et
amorcées par une composition de l'invention ou une composition de l'art
antérieur, on place ces cartouches dans un appareil de contrôle, dénommé
canon de tir.
Des essais ont été réalisés en triple sur la composition de
l'invention, et pour une charge de plomb de 36 g et une autre de 32 g.
Les valeurs mesurées sont les suivantes :
P1 représente la pression exprimée en bar et mesurée dans le
canon de tir, à 25 mm de la table de la douille : cette mesure est effectuée à
l'aide d'un capteur piézoélectrique
SP, représente l'écart-type déterminé sur cette pression
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V1 représente la vitesse exprimée en ms de la gerbe de plomb
calculée à un mètre de la bouche du canon : elle est la moyenne de deux
vitesses, l'une mesurée à la bouche du canon et l'autre mesurée à deux mètres
de la bouche du canon
Sv, représente l'écart-type déterminé sur cette vitesse
V2 représente la vitesse moyenne exprimée en ms de la gerbe de
plomb calculée entre la barrière optique située à 2 mètres de la bouche du
canon et une autre barrière optique située à 17 mètres. Un calculateur
détermine cette moyenne.
SV2 représente l'écart-type déterminé sur cette vitesse
Tc est le temps de combustion, aussi appelé barrel-time, et
représente le temps exprimé en microseconde, qui s'écoule entre le choc sur
l'amorçage et le passage des plombs devant la cellule située à la bouche du
canon.
ST,~ représente l'écart-type détermine sur ce temps.
Les mesures obtenues apparaissent dans les tableaux 2 et 3 ci-
après. Le tableau 2 correspond aux essais réalisés avec une charge de plomb
de 36 g, le tableau 3 correspond à ceux réalisés avec une charge de plomb de
32 g.
=
Tableau 2
P1 V1 V2 Tc
SP1 SV1 SV2 STc
Art antérieur 664 386 336 3065
33 5 4 89
Invention 662 386,6 335 3178
Essai 1 30 4 4,7 270
Invention 661 386 335 3170
Essai 2 25 4 4 70
Invention 662 387 335 3129
Essai 3 35 5 4 99
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Tableau 3
P1 V1 V2 Tc
SP1 SV1 SV2 STc
Art antérieur 592 402 345 3043
32 4,8 3 93
Invention 583 401 345 3078
Essai 1 30 5,5 4 117
Invention 585 400 344 3075
Essai 2 29 5,5 4 100
Invention 582 400 343 3091
Essai 3 32 5,6 4,8 117
II ressort de ces résultats que les performances balistiques d'une
composition de l'invention sont reproductibles et qu'elles sont au moins aussi
élevées que celles d'une composition de l'art antérieur.
3) Test balistique aveugle en vraie grandeur
Des tireurs confirmés ont testé sans les connaître les cartouches
équipées des compositions d'amorçage à évaluer, dans des stands de
compétition ou à la chasse.
Ces tests ont confirmé que les performances des compositions de
l'invention sont au moins similaires à celles des compositions de l'art
antérieur.
