Brevet FR3097546A1 — publié le 20201225

Description Titre de l'invention : Composition pyrotechnique génératrice de gaz Domaine technique [0001] L'invention concerne une composition pyrotechnique générant un gaz ayant un faible taux d'espèces condensables, et présentant une température de combustion limitée. L'invention vise également des dispositifs intégrant une telle composition pyrotechnique. Technique antérieure [0002] La génération de gaz à partir de la combustion de compositions pyrotechniques trouve des applications variées, notamment dans le gonflage de coussins amortissants (« airbags ») pour la protection d'occupants de véhicules, ou encore en tant que solution pour pressuriser un agent d'extinction présent dans un réservoir afin de déclencher sa distribution vers une zone de feu. [0003] 11 est néanmoins souhaitable d'améliorer les compositions pyrotechniques géné- ratrices de gaz existantes en stabilisant davantage dans le temps la pression de la phase gazeuse produite tout en conservant un rendement gazeux satisfaisant. Exposé de l'invention [0004] L'invention concerne une composition pyrotechnique génératrice de gaz, comprenant au moins : 100051 - un agent réducteur 5-aminotétrazole présent en une teneur massique comprise entre 10% et 30%, 100061 - un agent oxydant choisi parmi les nitrates de métal alcalin, les nitrates de métal alcalino-terreux ou leurs mélanges, ledit agent oxydant étant présent en une teneur massique comprise entre 30% et 75%, et 100071 - un agent endotherme choisi parmi les oxalates de métal alcalin, les oxalates de métal alcalino-terreux, les oxalates de métal de transition ou leurs mélanges, ledit agent endotherme étant présent en une teneur massique comprise entre 10% et 50%. 100081 Dans la suite, le 5-aminotétrazole sera noté 5-AT. 100091 La composition pyrotechnique selon l'invention présente lors de sa combustion un rendement gazeux satisfaisant et le maintien d'une pression de gaz élevée dans le temps du fait d'une génération réduite d'espèces condensables et d'une température de combustion limitée. Les constituants de cette composition pyrotechnique présentent une quantité d'hydrogène limitée, ce qui permet de réduire la formation d'eau laquelle constitue une espèce condensable, et une quantité d'azote et d'oxygène élevée ce qui permet de conserver un rendement gazeux satisfaisant. En particulier, le 5-AT qui forme l'agent réducteur présente une forte teneur en azote et une faible teneur en 2 hydrogène permettant ainsi de réduire la quantité d'espèces condensables générées par rapport à l'emploi d'autres agents comme le nitrate de guanidinc par exemple. L'agent endotherme permet quant à lui de diminuer la température de combustion de la composition pyrotechnique afin de limiter les effets de perte de pression liés à une baisse de température. [0010] Dans un exemple dc réalisation, l'agent oxydant est choisi parmi le nitrate de strontium, le nitrate de sodium ou leurs mélanges. [0011] En particulier, l'agent oxydant peut être le nitrate de strontium. [0012] Le nitrate de strontium permet avantageusement d'éviter tout risque de former des espèces caustiques comme Na° ou NaOH qui peuvent à terme corroder le dispositif dans lequel la composition pyrotechnique est utilisée. [0013] Dans un exemple dc réalisation, l'agent endotherme est choisi parmi roxalate de sodium, l'oxalatc de strontium, roxalate de cuivre ou leurs mélanges. [0014] Le choix de ces agents endotherrnes permet de réduire davantage encore la tem- pérature dc combustion de la composition pyrotechnique et donc de favoriser davantage encore le maintien d'une pression de gaz élevée dans le temps. [0015] En particulier, l'agent endotherme peut être l'oxalate de sodium. [0016] L'oxalate de sodium présente un pouvoir endothermique particulièrement élevé et permet donc d'abaisser particulièrement la température de combustion dc la composition pyrotechnique. [0017] Dans un exemple de réalisation, ladite composition comprend en outre un agent ag- glomérant présent en une teneur massique comprise entre 1% et 6%. [0018] L'emploi d'un agent agglomérant, aussi désigné par l'expression « agent slaggant » dans la littérature, contribue à agglomérer les résidus générés durant la combustion et à retenir ces derniers. Cela permet en particulier d'éviter tout risque que la diffusion de résidus de combustion ne perturbe le processus et de simplifier la solution en rendant l'emploi d'un filtre superflu. [0019] L'agent agglomérant est distinct de chacun de l'agent réducteur, de l'agent oxydant et de l'agent endotherme. L'agent agglomérant peut être choisi parmi l'alumine, un titanate inorganique ou leurs mélanges. [0020] Dans un exemple de réalisation, la composition pyrotechnique est telle que : [0021] - l'agent réducteur est présent en une teneur massique comprise entre 10% et 25%, [0022] - l'agent oxydant est présent en une teneur massique comprise entre 35% et 55%, et [0023] - l'agent endotherme est présent en une teneur massique comprise entre 30% et 50%. [0024] La présence des différents constituants dans ces teneurs permet avantageusement d'améliorer davantage encore le compromis entre obtention d'un rendement gazeux élevé et maintien de la pression du gaz généré dans le temps. [0025] La composition pyrotechnique peut se présenter sous diverses formes, par exemple 3 sous la forme d'un ensemble de grains ou de pastilles, ou d'un bloc monolithique. [0026] L'invention vise également un générateur de gaz comprenant une composition pyro- technique génératrice de gaz telle que décrite plus haut, et un initiateur apte à initier la combustion de ladite composition. [0027] L'invention vise également un dispositif de gonflage comprenant un générateur dc gaz tel que décrit plus haut et un objet à gonfler définissant un volume intérieur en communication avec une sortie du générateur de gaz. [0028] L'objet à gonfler peut être un coussin amortissant destiné à la protection d'occupants de véhicules. L'objet à gonfler peut en variante être un objet gonflable de secours, comme un toboggan gonflable pour l'évacuation des passagers d'un aéronef. [0029] L'invention vise également un extincteur d'incendie comprenant un générateur de gaz tel que décrit plus haut et un corps renfermant un agent d'extinction, le générateur de gaz étant apte à pressuriser l'agent d'extinction de sorte à provoquer sa distribution à l'extérieur du corps. [0030] L'extincteur d'incendie peut comporter un piston configure pour se déplacer sous l'effet du gaz généré suite à la combustion de la composition pyrotechnique et pour pressuriser ainsi l'agent d'extinction afin de déclencher sa distribution. En variante, le gaz généré peut barboter dans l'agent d'extinction et déclencher ainsi sa pressurisation et sa distribution. Description des modes de réalisation [0031] Les inventeurs ont évalué les caractéristiques thermodynamiques dc diverses com- positions pyrotechniques à l'aide du code de calcul Ophélie. Les formulations des compositions pyrotechniques évaluées et les résultats associés sont fournis dans le tableau ci-dessous. [0032] [Tall 'eaux 1] iegrêeestie De 3. 51. 3. 51.13 Ex 4 51,5 5AT 22 24,7 35.07 17,2 36.3 75,7 erie:03j2 8 >&3 43,93 52,8 42,7 41,2 Ne.eiC2C14:: 1 10 40 ee 30 Murn7ne 1 Caracterieue, therrecctees Tempérazuredeceebusepe, à 2.5MPo 4 2058 1759 3686 1622 3586 Rendementgazete à lb2r e- 2932 mole! 18,3 53,98 17.494 12,286 12 ,920 fauxeparPculea 29e, 8 41 e3,78 57,36 53,991 59,78e 3.tere3 Venue 2.275 2,254 2,312e 2,322 2,343 men; garet2 REVENDICATIONS[Revendication 1] Composition pyrotechnique génératrice de gaz, comprenant au moins : - un agent réducteur 5-aminotétrazole présent en une teneur massique comprise entre 10% et 30%, - un agent oxydant choisi parmi les nitrates de métal alcalin, les nitrates de métal alcalino-terreux ou leurs mélanges, ledit agent oxydant étant présent en une teneur massique comprise entre 30% et 75%, et - un agent endotherme choisi parmi les oxalatcs de métal alcalin, les oxalates de métal alcalino-terreux, les oxalates de métal de transition ou leurs mélanges, ledit agent endotherme étant présent en une teneur massique comprise entre 10% et 50%. [Revendication 2] Composition selon la revendication 1, dans laquelle l'agent oxydant est choisi parmi le nitrate de strontium, le nitrate de sodium ou leurs mélanges. [Revendication 3] Composition selon la revendication 2, dans laquelle l'agent oxydant est le nitrate de strontium. [Revendication 4] Composition selon la revendication 1 à 3, dans laquelle l'agent en- dotherme est choisi parmi l'oxalate de sodium, l'oxalate de strontium, l'oxalate de cuivre ou leurs mélanges. [Revendication 5] Composition selon la revendication 4, dans laquelle l'agent endotherme est l'oxalate de sodium. [Revendication 6] Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, ladite composition comprenant en outre un agent agglomérant présent en une teneur massique comprise entre 1% et 6%. [Revendication 7] Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle : - l'agent réducteur est présent en une teneur massique comprise entre 10% et 25%, - l'agent oxydant est présent en une teneur massique comprise entre 35% et 55%, et - l'agent endotherme est. présent en une teneur massique comprise entre 30% et 50%. [Revendication 8] Générateur de gaz comprenant une composition pyrotechnique gé- nératrice de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, et un initiateur apte à initier la combustion de ladite composition. [Revendication 9] Dispositif de gonflage comprenant un générateur de gaz selon la reven- dication 8 et un objet à gonfler définissant un volume intérieur en com- 6 [Revendication 10] munication avec une sortie du générateur dc gaz. Extincteur d'incendie comprenant un générateur de gaz selon la revendication 8 et un corps renfermant un agent d'extinction, le générateur dc gaz étant apte à pressuriser l'agent d'extinction de sorte à provoquer sa distribution à l'extérieur du corps.