Brevet FR2682375A1 — publié le 19930416

COMPOSITION POUR BOUTONS D'ALLUMETTES CONTENANT DES PHOS- PHURES DE FER. L'invention concerne les boutons d'allumettes et, plus particulièrement, mais non exclusivement, d'allumettes dites de sûreté. On sait qu'une allumette de sûreté est constituée d'une tige comportant, à une extrémité, un bouton conçu pour s'enflammer par frottement sur un support spécial compor- tant du phosphore rouge Il existe, par ailleurs, des allumettes de type dit "strike-anywhere" dont le bouton s'enflamme par frottement sur les supports rugueux les plus divers. Une composition traditionnelle pour bouton d'allumette répond à la formulation suivante Comburant: Chlorate de potassium Combustible: Soufre ou sulfure de phosphore Liant: Gélatine pure ou avec des additifs Charges: Matières siliciques ou organiques Adjuvants: Catalyseurs, pigments, colorants (dont bichromate de potassium et oxyde de zinc) 28 à 62 % en poids 2 à 7 % en poids 8 à 18 % en poids à 25 % en poids 0,5 à 25 % en poids -2 - Le soufre est utilisé dans les allumettes de sûreté, le sulfure de phosphore dans les allumettes "strike- anywhere". Les allumettes actuelles ne présentent pas de toxicité effective ni pour l'utilisateur, ni pour le personnel de production. Toutefois, l'odeur d'anhydride sulfureux dégagée au moment de la combustion peut être perçue comme irritante pour certains utilisateurs, et surtout les traces de bichromate de potassium et de sels de zinc généralement présents dans les eaux de lavage du matériel de produc- tion peuvent être considérées comme polluantes si elles sont rejetées dans le milieu naturel. La présente invention a pour but de s'affranchir de cet inconvénient en permettant de substituer au soufre un combustible primaire atoxique et non susceptible de pro- duire une émanation irritante et de supprimer l'introduction de bichromate de potassium et, de préfé- rence, celle d'oxyde de zinc dans la composition du bou- ton. La composition pour boutons d'allumettes suivant l'invention se caractérise principalement en ce qu'elle comporte de 3 à 60 % en poids de phosphures de fer. Dans un mode d'exécution préféré, la granulométrie moyenne des phosphures de fer utilisés, sera inférieure à 250 microns et, de préférence, à une dizaine de microns. Dans son application aux allumettes de sûreté, la compo- sition suivant l'invention aura avantageusement la formu- lation suivante: Comburant Chlorate ou perchlorate de potassium 30 à 62 % en poids Combustible: Phosphures de fer 3 à 60 % en poids 3 - Liant: Gélatine ou liants de synthèse 5 à 18 % en poids Charges: Matières siliciques ou organiques O à 25 % en poids Adjuvants: Pigments flegmatisants stabilisants O à 25 % en poids L'invention sera mieux comprise à la lumière des exemples décrits ci- après, donnés à titre non limitatif, qui se rapportent à la fabrication d'allumettes de sûreté. Exemple 1 On part de la composition suivante: Chlorate de potassium 50 % en masse du mélange sec Gélatine 13 % en masse du mélange sec Farine de diatomées 5 % en masse du mélange sec Phosphure de fer 32 % en masse du mélange sec Les composants sont mélangés en dispersion aqueuse avec par exemple 25 % d'eau et la fabrication des allumettes s'effectue par trempage suivant une technique classique. Après séchage pendant 1 heure 30 à 400 C, la réactivité et la sensibilité obtenues sont comparables à celles d'une formulation classique pour allumettes de sûreté. On soulignera qu'aucun ajout de bichromate de potassium ou d'oxyde de zinc n'a été fait Le phosphure de fer uti- lisé est disponible dans le commerce à l'état de poudre fine (granulométrie majoritaire de quelques microns), laquelle est utilisée dans l'art antérieur comme pigment conducteur dans le domaine des peintures anti-corrosion. Cette poudre contient des phosphures de fer sous la forme F 2 P ou F 3 P. La réaction d'oxydation des phosphures s'amorce par la friction sur une surface spéciale qui peut être identique à celle que possèdent les boîtes d'allumettes de sûreté traditionnelles utilisant le soufre comme combustible On -4 - constate de manière surprenante que la combustion des phosphures se poursuit quand on arrête le frottement, en dépit de l'absence de l'effet catalytique indispensable dans l'art antérieur du bichromate de potassium. La granulométrie des phosphures s'est révélée constituer un paramètre important (elle doit être inférieure à microns en moyenne pour obtenir une réactivité et une sensibilité satisfaisantes), ce qui s'explique probable- ment par le rôle joué par l'interface entre les parti- cules de phosphures et les cristaux de chlorate de potas- sium dans la combustion. On constate également que la vitesse de combustion n'atteint pas des valeurs suffisamment élevées pour exi- ger l'emploi d'un flegmatisant énergique, tel qu'oxyde de zinc ou sel de zinc. Toutefois, l'allumage demeure relativement violent, la flamme partant dans tous les sens avec des projections. Cette violence de l'allumage a pu être réduite notamment grâce à un rajout de célite, par exemple de 1 % en masse et/ou au remplacement d'une fraction de phosphure, par exemple de l'ordre de 4 % par du mica Cette dernière solution permet de réduire notablement les projections lors de l'allumage. Exemple 2 Dans cet exemple, la composition présente la formulation suivante: Chlorate de potassium 50 % en masse du mélange sec Gélatine 13 % en masse du mélange sec Farine de diatomées 5 % en masse du mélange sec Phosphure de fer 32 % en masse du mélange sec Bentonite 5 % en masse du mélange sec - Cette composition permet d'obtenir une bonne sensibilité, laquelle reste bonne même dans le cas o l'on supprime la bentonite et o l'on rajoute 3 % de célite. Aucun changement notable n'est constaté si l'on ramène à 11 % la quantité de gélatine, avec des ajouts de 2 % de silice C 600, de 3 % de célite, la quantité de phosphure étant alors ramenée à 29 %. Exemple 3 La composition définie dans cet exemple est celle qui a donné les meilleurs résultats, aussi bien au niveau de son industrialisation que sur le plan qualitatif Sa for- mulation est la suivante Chlorate de potassium 55 % en masse du mélange sec Gélatine 13 % en masse du mélange sec Farine de diatomées 5 % en masse du mélange sec Silice 16 % en masse du mélange sec Phosphure de fer 5 % en masse du mélange sec Célite 2 % en masse du mélange sec Oxyde de titane 4 % en masse du mélange sec Cette composition a permis d'obtenir une très bonne sen- sibilité sur tous frottoirs, aucune projection ni de for- mation de dards, une bonne transmission avec une fumée et une flamme normale, le bouton présentant un bon aspect après allumage: Ces résultats sont restés inchangés à la suite d'un rajout de 1 % d'oxyde de fer pour colorer le bouton. Des essais sur une composition similaire à la précédente avec, en moins 1 % de silice et 1 % de phosphure (ce qui ramène à 4 % le pourcentage de phosphure) et, en plus 2 % de célite, ont permis d'obtenir des résultats satisfai- sants, avec cependant un léger retard à l'allumage et une légère difficulté des allumettes à s'enflammer. -6- Revendications 1 Composition pour bouton d'allumette du type comprenant un comburant, un combustible, un liant ainsi que d'éventuels charges et adjuvants, caractérisée en ce que le combustible comprend un phos- phure de fer dans une proportion allant de 3 à 60 % en poids. 2 Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la granulométrie moyenne des phos- phures de fer utilisés est inférieure à 250 microns. 3 Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que la granulométrie moyenne des phos- phures de fer utilisés est de l'ordre d'une dizaine de microns. 4 Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, dans son application aux allu- mettes de sécurité, elle possède la formulation sui- vante: Comburant: Chlorate ou perchlorate de potassium 30 à 62 % en poids Combustible: Phosphures de fer 3 à 60 % en poids Liant: Gélatine ou liants de synthèse 5 à 18 % en poids Charges: Matières siliciques ou organiques O à 25 % en poids Adjuvants: Pigments flegmatisants stabilisants O à 25 % en poids Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que le liant est de la gélatine qui rentre dans la composition dans une proportion d'environ 13 %. 7 - 6 Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que les charges comprennent de la farine de diatomées rentrant dans la composition dans une proportion d'environ 5 % en poids. 7 Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que les charges comprennent de la silice, du mica, et de l'oxyde de titane qui rentre au sein de la composition dans un pourcentage d'environ 3 à 6 % en poids. 8 Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre de 2 à 5 % de célite. 9 Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle présente la formulation sui- vante: Chlorate de potassium Gélatine Farine de diatomées Silice Phosphure de fer Célite Oxyde de titane % en masse du mélange sec 13 % en masse du mélange sec % en masse du mélange sec 16 % en masse du mélange sec % en masse du mélange sec 2 % en masse du mélange sec 4 % en masse du mélange sec Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre de l'oxyde de fer dans une proportion de l'ordre de 1 %.