Brevet FR2601358A1 — publié le 19880115

-1 La présente invention concerne le domaine des mélanges ou compositions pyrotechniques produisant des flammes colorées. Jusqu'à présent, il a été impossible de parfaite5 ment concilier les deux paramètres essentiels de ce type de compositions pyrotechniques, à savoir la vivacité de la combustion et la pureté de la couleur. Les mélanges habituellement utilisés pour conduire par exemple à des compositions'bleues font intervenir: 10 1 ) un oxydant choisi parmi les chlorates de potassium et de baryum, le perchlorate de potassium ou le perchlorate d'ammonium ou le mélange de ces deux derniers sels; 2 ) un réducteur comme le soufre, des résines naturelles 15 ou synthétiques, utilisées également comme liant; 3 ) des composés du cuivre tels que le cuivre en poudre, les oxydes, des sels comme le sulfate ammoniacal, le chlorure, l'oxychlorure, l'acétoarseniate, le sulfure, etc...; 4 ) un "promoteur" de couleur, en général un dérivé chloré tel que des chlorures minéraux ou des molécules organiques chlorées; ) un liant (gomme ou résine). De telles compositions ne donnent pas entière sa25 tisfaction dans la pratique, car leur couleur de flamme reste impure et elles ne présentent pas une vitesse de combustion suffisante, laquelle est très importante en particulier dans la production d'étoiles d'artifices pour bombes et chandelles ou autres flammes colorées. Si, dans ce type de compositions précité, on élimine le soufre, les sulfates ou les sulfures susceptibles de présenter certains dangers en présence des chlorates l 260135S -2 et perchlorate, l'obtention de couleurs franches conduit à des compositions trop lentes pour être utilisées dans la fabrication d'artifices colorés. Parmi les oxydants cités compte tenu de ces res5 trictions, le perchlorate de potassium, les chlorates de potassium et de baryum donnent des couleurs très délavées, par contre le perchlorate d'ammonium donne une couleur légèrement plus pure. Mais pour que la vitesse de combustion soit suffisante, on est obligé de lui adjoindre du per10 chlorate de potassium qui dénature fortement la couleur. Ce phénomène est en particulier observé dans le cas de compositions pyrotechniques de couleur bleue, à base de cuivre. La présente invention a précisément eu pour but 15 de remédier à cet inconvénient. Les compositions, objet de la présente invention, ont permis, en choisissant un dérivé métallique très particulier, à savoir l'acétylacétonate, d'activer la combustion des mélanges tout en conservant à la flamme une 20 excellente pureté de couleur. Selon la caractéristique essentielle de l'invention, la composition pyrotechnique colorée comprend: un oxydant, un réducteur et un acétylacétonate métallique. Selon une autre caractéristique de l'invention, 25 le métal est choisi parmi les métaux alcalino-terreux et les métaux de transition. Selon une autre caractéristique de l'invention, le métal est choisi parmi le cuivre, le molybdène, le strontium, le baryum, le calcium, le lanthane et le zir30 conium. D'autres caractéristiques et avantages de l'objet de l'invention apparaîtront à la lecture de la description -3 faite ci-après, notamment en s'appuyant sur quelques exemples particuliers donnés à simple titre d'illustration. Le premier constituant de la composition de l'invention est l'oxydant qui sera avantageusement choisipar5 mi les chlorates et les perchlorates des métaux alcalins, alcalino-terreux ou encore d'ammonium. On préférera tout particulièrement utiliser le perchlorate d'ammonium qui n'engendre aucune perturbation de la couleur de la flamme. Le plus souvent cet oxydant apporte le chlore qui 10 améliore la couleur de la flamme, en particulier dans les compositions pyrotechniques colorées à base de cuivre, de strontium ou de baryum. Néanmoins, dans certains cas particuliers, il peut être utile d'ajouter à l'oxydant -qui intervient dans la composition à hauteur de 60 à 90 % en 15 poids- un promoteur d'halogène, en particulier un promoteur de chlore ou de brome. Les compositions selon l'invention pourront ainsi contenir jusqu'à environ 5 % d'un tel promoteur d'halogène, par exemple constitué par des dérivés chlorés minéraux ou organiques. Le second constituant de la composition selon l'invention est le réducteur qui sera généralement constitué par un réducteur organique de la famille des oses tels que le sorbitol, des polyoxyoléfines telles que le polyéthylène-glycol, ainsi que des résines naturelles ou 25 synthétiques. Lorsque l'on désire conférer à une telle composition pyrotechnique une forme matérielle particulière, on pourra bien sûr lui adjoindre un liant tel qu'une gomme ou une résine. Il convient de noter que, dans le cas o le 30 réducteur est constitué par une résine, cette dernière pourra jouer simultanément le rôle d'agent réducteur et de liant. 260135E -4 Le troisième constituant essentiel des compositions pyrotechniques selon l'invention est l'acétylacétonate métallique qui peut par exemple être obtenu par réaction des métaux, d'hydroxydes ou de sels métalliques, sur l'acétylacétone. On notera que le couple réducteur + acétylacétonate métallique intervient dans les compositions pyrotechniques de l'invention à hauteur de 10 à 40 % en poids. On maintiendra cependant toujours une teneur minimale d'acé10 tylacétonate métallique d'environ 3 % en poids. Parmi les trois mélanges suivants dont les proportions sont calculées en respectant la stoechiométrie des réactions de combustions (quantité de combustible suffisante pour transformer le carbone en CO), l'acétylacéto15 nate de cuivre donne la vitesse de combustion la plus élevée. 25 30 I II III PERCHLORATE D'AMMONIUM 77,3 86,4 64,4 ACETYLACETONATE DE CUIVRE 22,7 (AAC). SORBITOL 35,6 STEARATE DE CUIVRE 13,56 CUIVRE EN POUDRE 5,8 * * La proportion de cuivre est la même que dans sition I. la compo- - 5 A la différence des autres agents de coloration pour flamme bleue, l'AAC, produit sublimable, donne une flamme haute, sans laisser de résidus, ce qui constitue un avantage déterminant dans le cas des torches et des lances, o les scories détériorent la couleur. Les gaz sont donc riches en colorant de flamme. En outre, la stabilité du complexe et sa très faible solubilité dans l'eau évitent l'éventuelle double décomposition des chlorates et perchlorates en présence 10 de sels de cuivre, qui conduirait à des composés du cuivre sensibles aux chocs ou hygroscopiques. Deux types de compositions sont mentionnés ciaprès à titre d'illustration, l'un pour étoiles, l'autre pour flammes, lances-décor, bengales, etc. 15 1 ) Compositions pour étoiles Perchlorate d'ammonium: 70 à 90% humectation avec une solution alcoolique Acétylacétonate de cuivre: 10 à 30%J de gomme laque 20 2 ) Compositions pour flammes Perchlorate d'ammonium: 70 % Glucose: 25 % Acétylacétonate de cuivre: 5 % 25 Ce dernier type de composition présente, comme il l'a été mentionné plus haut, l'avantage de ne pas fumer et de ne pas laisser de résidus. On indiquera enfin dans le tableau ci-après quelques exemples de couleur de flamme observée avec différents acétylacétonates métalliques. -6- 15 Métal de l'acétylacétonate Couleur de flamme Cu Bleu Mo Jaune citron Sr Rouge Ba Vert Ca - Rouge orangé La Blanc Zr Blanc éblouissant Bien entendu, la présente invention ne saurait être limitée aux modes de réalisation particuliers dé20 crits dont il est parfaitement possible d'imaginer de nombreuses variantes d'exécution. C'est ainsi que l'on peut choisir à titre de réducteur, ou encore adjoindre au réducteur, différents métaux tels que l'aluminium, le magnésium et le titane qui améliorent encore la luminosité de 25 la flamme produite par les compositions pyrotechniques colorées selon l'invention. -7 REVENDICATIONS 1. Composition pyrotechnique colorée, caractérisée en ce qu'elle comprend: - un oxydant, - un réducteur, et - un acétylacétonate métallique. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le métal de l'acétylacétonate est choisi parmi les métaux alcalino-terreux et les métaux de transition. risée en parmi le 15 calcium, risée en vre. 3. Composition selon la revendication 1, caractéce que le métal de l'acétylacétonate est choisi cuivre, le molybdène, le strontium, le baryum, le le lanthane et le zirconium. 4. Composition selon la revendication 1, caractéce que le métal de l'acétylacétonate est le cui- 5. Composition selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'oxydant est choisi parmi les chlorates et les perchlorates de métaux alcalins, alcalinoterreux et d'ammonium. 6. Composition selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'oxydant est le perchlorate d'ammonium. 25 7. Composition selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le réducteur est un réducteur organique de la famille des oses tels que le sorbitol, des polyoxyoléfines telles que le polyéthylène-glycol, ainsi que des résines naturelles ou synthétiques. 8. Composition selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle contient en outre un promoteur d'halogène, en particulier un promoteur de chlore ou de brome. -8 9. Composition selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend: - oxydant: 60 à 90 % en poids réducteur - acétylacétonate 10 à 40 % en poids métallique 10. Composition selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle présente une teneur minimale en acétylacétonate métallique d'environ 3 % en poids. 11. Composition selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisée en ce qu'elle contient en outre jusqu'à environ 5 % en poids d'un promoteur d'halogène, en particulier d'un promoteur de chlore ou de brome. 12. Application des compositions selon l'une des 15 revendications 1 à 11 aux feux de signalisation et aux feux d'artifice, en particulier étoiles pour bombes d'artifice, chandelles, feux de bengale, lances-décor et torches.