COMPOSICIÓN DE CARGA INICIADORA NO TÓXICA, NO CORROSIVA BASADA EN FÓSFORO, UNA CARGA INICIADORA PARA FUNDAS DE PERCUSIÓN QUE LA COMPRENDEN Y MUNICIÓN QUE LA INCLUYE.

Composición de carga iniciadora no tóxica, no corrosiva basada en fósforo, una carga iniciadora para fundas de percusión que la comprenden y munición que la incluye. Campo técnico La presente invención se refiere a una composición de carga iniciadora no tóxica y no corrosiva. De manera más específica, la presente invención se refiere a una composición de carga iniciadora que incluye fósforo rojo estabilizado y encapsulado, un oxidante, una composición de explosivo secundario, un metal ligero, un aglutinante resistente a ácidos, cargas iniciadoras para fundas de percusión que incorporan la composición de carga iniciadora y a munición que incluye la composición de carga iniciadora. Campo de la invención ES 2 365 419 T3 La composición de carga iniciadora es una composición principal de explosivo que se usa para iniciar o provocar la ignición de otra composición de explosivo, propelente o carga. Esta otra composición de explosivo, propelente, o carga es denominada en la presente memoria como composición de explosivo terciario. La composición de carga iniciadora es más sensible al impacto y a la fricción que la composición de explosivo terciario. La composición de explosivo terciario es relativamente estable y no experimenta ignición hasta que se produce la iniciación por parte de la composición de carga iniciadora. Muchos componentes de las composiciones de carga iniciadora convencionales son tóxicos crónicos y su uso se encuentra regulado por la Environmental Protection Agency. Estos componentes incluyen sales de estifnato y de picrato, compuestos de metales pesados o diazodinitrofenol (DDNP ó dinol). Los compuestos de metal regulados incluyen compuestos de mercurio, plomo, bario, antimonio, berilio, cesio, cadmio, arsénico, cromo, selenio, estroncio o talio. Cuando experimenta combustión, la composición de carga iniciadora que incluye uno de estos componentes emite óxidos de plomo tóxicos o compuestos tóxicos de otros metales pesados, tales como óxidos de cesio, bario, antimonio o estroncio. DDNP también resulta peligroso ya que se sabe que provoca reacciones alérgicas y posiblemente sea cancerígeno, como queda identificado por parte de The Centers for Disease Control and Prevention/Agency for Toxic Substances and Disease Registry (CDC). Algunos productos de combustión son gaseosos y pueden ser inhalados por el usuario de la munición cuando se usa en aplicaciones tales como munición de pequeño calibre que incluya la composición de carga iniciadora. Típicamente, otros productos de combustión gaseosos se encuentran en forma de polvo o de los óxidos de compuestos tóxicos mencionados anteriormente. Debido a que la munición de pequeño calibre es disparada en grandes cantidades en espacios interiores y exteriores por motivos de entrenamiento o práctica, así como para caza, eventos deportivos (disparo trampa, biatlon, etc) y ejercicios militares, el usuario de la munición de pequeño calibre se encuentra potencialmente expuesto a grandes cantidades de estos productos tóxicos de combustión. Para reducir los riesgos para la salud y el medio ambiente, se han desarrollado composiciones de carga iniciadora que no contienen plomo. La patente de EE.UU. Nº. 4.522.665 de Yates, Jr y col., describe una carga iniciadora de percusión que incluye titanio y perclorato de potasio. La patente de EE.UU. Nº. 5.417.160, de Mei y col., describe una carga iniciadora de percusión que contiene siliciuro de calcio, DDNP y un nitrato alcalino o alcalino-térreo. La patente de EE.UU. Nº. 5.167.736, de Mei y col., describe una carga iniciadora de percusión que incluye DDNP y boro y la patente de EE.UU. Nº. 5.567.252, de Mei y col., describe una carga iniciadora de percusión que incluye DDNP, boro y óxido de hierro. Las patentes de EE.UU. Nos. 4.963.210 y 5.216.199, de Bjerke y col., describen una carga iniciadora de percusión que incluye DDNP, nitrato de estroncio, tetraceno y combustible de éster de nitrato. La patente de EE.UU. Nº. 6.478.903 de John, Jr. y col., describe una carga iniciadora de percusión que incluye sulfuro de bismuto y nitrato de potasio o sulfuro de cinc y nitrato de aluminio. La patente de EE.UU. Nº. 4.581.082 de Hagel y col., describe una primera carga que incluye peróxido de cinc, DDNP y/o una sal de estroncio de mono- y/o dinitrodihidroxidiazobenceno. La patente de EE.UU. Nº. 5.831.208 de Erickson describe una carga iniciadora de percusión central que no contiene plomo, que incluye nitrato de bario, un explosivo principal, un sensibilizador, un éster nitrado, un sensibilizador abrasivo, un combustible y un aglutinante. El fósforo rojo se ha empleado en composiciones de carga iniciadora. El fósforo rojo es un alótropo de fósforo que presenta una red de grupos dispuestos de forma tetraédrica de cuatro átomos de fósforo unidos a cadenas. El fósforo blanco es otro alótropo que es mucho más reactivo y tóxico que el fósforo rojo. Los dos alótropos tienen dichas características físicas únicas que presentan números CAS distintos, según queda registrado por el Chemical Abstract Service (CAS). La patente de EE.UU. Nº. 2.970.000 de Woodriing y col., describe una composición de carga iniciadora no corrosiva que incluye fósforo rojo, un segundo explosivo y un agente oxidante. El fósforo rojo se estabiliza por medio de tratamiento con ácidos, levigación y revestimiento con hidróxido de aluminio. El explosivo secundario es tetranitrato de pentaeritritol (PETN), trimetilentrinitramina, trinitrotolueno (TNT) o sus mezclas. El agente oxidante es nitrato de bario, nitrato de potasio, nitrato de plomo, dióxido de plomo, nitrato de plomo básico o una sal doble de nitrato de bario-nitrato de potasio. La patente de EE.UU. Nº. 2.194.480 de Pritham y col., describe una composición de carga iniciadora no corrosiva que incluye fósforo rojo, un combustible y un oxidante, tal como 2 ES 2 365 419 T3 fósforo rojo, circonio, nitrato de bario, nitrato de estroncio, nitrato de plomo básico, peróxido de plomo o sulfuro de antimonio. La patente de EE.UU. Nº. 2.649.047 de Silverstein describe una carga iniciadora que incluye una composición de carga iniciadora y una copa de metal. La composición de carga iniciadora incluye fósforo rojo y nitrato de bario. La copa de metal ésta formada de un metal o revestida con un metal que es catalíticamente menos activo que níquel, tal como aluminio, aleaciones de aluminio, cinc, cromo, cadmio, plomo, estaño, aleaciones de plomo/estaño o Duralumin. La patente de EE.UU. Nº. 2.231.946 de Rechel y col., describe un polvo propelente que incluye una pequeña cantidad de fósforo rojo, que inhibe la erosión del tubo del cañón. El fósforo rojo es relativamente estable al aire y de manejo más sencillo que otros alótropos de fósforo. No obstante, si se expone el fósforo rojo al oxígeno (O2), agua (H2O) o sus mezclas y a temperatura elevada, tal como durante el almacenamiento, se produce la reacción entre el fósforo rojo y el O2 y H2O, liberando gas de fosfina (PH3) y ácidos fosfóricos (H3PO2, H3PO3 ó H 3PO4). Como es bien sabido, PH3 es tóxico los ácidos fosfóricos son corrosivos. Con el fin de mejorar la estabilidad del fósforo rojo en entornos ricos en O2 ó H 2O, se han empleado agentes de supresión de polvo, estabilizadores o resinas micro-encapsulantes. Los agentes de supresión de polvo son compuestos líquidos orgánicos. Típicamente, los estabilizadores son sales inorgánicas, tales como óxidos de metal. Las resinas micro-encapsulantes son resinas termoestables, tales como resinas epóxido o resinas fenólicas. Actualmente, las resinas micro-encapsulantes no se usan en aplicaciones de fósforo militares. La especificación militar del fósforo ha sido deshabilitada y no se espera una actualización que incluya el encapsulado. El fósforo rojo también ha sido usado como retardador de llama en composiciones poliméricas, como se describe en la patente de EE.UU. Nº. 4.698.215 de Albanesi y col. El fósforo rojo se estabiliza revistiendo las partículas de fósforo rojo con una primera capa de hidróxido de aluminio y una segunda capa de resina de urea-melamina-fenolformaldehído. También se ha usado el fósforo rojo en una composición pirotécnica para bloquear la radiación infraroja y la luz visible, como se describe en la patente de EE.UU. Nº. 4.728.375 de Simpson. El fósforo rojo se estabiliza mediante dispersión del fósforo rojo en un caucho. La patente de EE.UU. 3.904.451 de Rainone describe cargas iniciadoras para lámparas instantáneas susceptibles de ignición por percusión. Se aborda el problema de encontrar una composición de carga iniciadora apropiada para revestimiento de etapa única, que muestre ignición homogénea y mejore la transmisión de luz. Las composiciones de carga iniciadora comprenden fósforo rojo, un oxidante, un segundo explosivo, un combustible metálico y... [Seguir leyendo]

fósforo rojo estabilizado y encapsulado que comprende partículas de fósforo rojo, un revestimiento de óxido de metal y una capa de polímero; al menos un oxidante; al menos una composición de explosivo secundario; al menos un metal que tiene una masa atómica menor o igual que aproximadamente 27; y al menos un aglutinante resistente a ácidos; y en la que el fósforo rojo estabilizado y encapsulado comprende de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 30 % en peso del peso total de la composición de carga iniciadora, comprendiendo el oxidante de aproximadamente 30 % en peso a aproximadamente 80 % en peso del peso total de la composición de carga iniciadora, comprendiendo la composición de explosivo secundario de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 10 % del peso total de la composición de carga iniciadora, comprendiendo el metal ligero de aproximadamente 0 % en peso a aproximadamente 10 % en peso del peso total de la composición de carga iniciadora y comprendiendo el aglutinante resistente a ácidos de aproximadamente 0 % en peso a aproximadamente 20 % en peso del peso total de la composición de carga iniciadora. 2.- La composición de carga iniciadora de la reivindicación 1, que consiste esencialmente en fósforo rojo estabilizado y encapsulado, al menos un oxidante, al menos una composición de explosivo secundario, al menos un metal ligero y al menos un aglutinante resistente a ácidos, en la que el fósforo rojo estabilizado y encapsulado comprende partículas de fósforo rojo, un revestimiento de óxido de metal y una capa de polímero. 3.- La composición de carga iniciadora de la reivindicación 2, en la que la composición de carga iniciadora consiste esencialmente en fósforo rojo estabilizado y encapsulado, nitrato de potasio, tetranitrato de pentaeritritol, aluminio y goma de tragacanto. 4.- La composición de carga iniciadora de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que el revestimiento de óxido de metal comprende un óxido de metal que se escoge entre el grupo formado por hidróxido de aluminio, hidróxido de bismuto, hidróxido de cadmio, hidróxido de cerio, hidróxido de cromo, hidróxido de germanio, hidróxido de magnesio, hidróxido de manganeso, hidróxido de niobio, hidróxido de silicio, hidróxido de estaño, hidróxido de titanio, hidróxido de cinc, hidróxido de circonio y sus mezclas. 5.- La composición de carga iniciadora de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en la que la capa de polímero comprende una capa de resina epóxido, resina de melamina, resina de formaldehído y fenol, resina de poliuretano o sus mezclas. 6.- La composición de carga iniciadora de una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en la que el oxidante comprende un nitrato de metal ligero que se escoge entre el grupo formado por nitrato de litio, nitrato de berilio, nitrato de sodio, nitrato de magnesio, nitrato de potasio, nitrato de calcio, nitrato de rubidio, nitrato de estroncio, nitrato de cesio y sus mezclas. 7.- La composición de carga iniciadora de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en la que la composición de explosivo secundario comprende tetranitrato de pentaeritritol, ciclotrimetilennitramina, ciclotetrametilen tetranitramina, trinitrotolueno, hexanitrohexaazaisowurzitano o sus mezclas. 8.- La composición de carga iniciadora de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en la que al menos un metal ligero comprende magnesio, aluminio o sus mezclas. 9.- La composición de carga iniciadora de una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en la que el aglutinante resistente a ácidos comprende goma arábiga, goma de tragacanto, goma xantán, goma de turpentina, poliéster, poliuretano, poliestireno, estireno-butadieno, resina epóxido, caucho de isobutileno o sus mezclas. 10.- La composición de carga iniciadora de una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 4-9, en la que la composición de carga iniciadora comprende fósforo rojo estabilizado y encapsulado, tetranitrato de pentaeritritol, nitrato de potasio, aluminio y goma de tragacanto. 11.- Una carga iniciadora de percusión que comprende la composición de carga iniciadora de una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, una composición de explosivo terciario y una copa que contiene la composición de carga iniciadora y la composición de explosivo terciario. 12.- Un dispositivo de munición que comprende: ES 2 365 419 T3 11 la composición de carga iniciadora de una cualquiera de las reivindicaciones 1-11 y al menos otro de explosivo y propelente. 13.- Un dispositivo de munición que comprende: ES 2 365 419 T3 la carga iniciadora de percusión de la reivindicación 12 y al menos otro de explosivo y propelente. 5 14.- El dispositivo de munición de la reivindicación 12 ó 13, en la que el dispositivo de munición es configurado como un cartucho con reborde, cartucho de percusión central, casquillo de proyectil, casquillo de proyectiles rayados, granada, proyectiles circulares de mortero, dispositivo que incluye un iniciador de mecha de detonación, propulsor de cohete, llama de iluminación, llama de señalización, asiento eyectable de aeronave, dispositivo de corte de objetos tubulares y explosivo. 12 ES 2 365 419 T3 13 ES 2 365 419 T3 14 ES 2 365 419 T3 Abundancia Presión (psi) 61.000 59.000 57.000 55.000 53.000 51.000 49.000 47.000 45.000 ES 2 365 419 T3 Vapor fosforoso P4 Tiempo Acido estearíco (impurezas) 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 Temperatura (F) 16 DOP (impureza) Velocidad (pies/s) ES 2 365 419 T3 Temperatura (F) 17