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EP0905108A1 - Partikelfreies gaserzeugendes Gemisch - Google Patents

Partikelfreies gaserzeugendes Gemisch Download PDF

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Publication number
EP0905108A1
EP0905108A1 EP98118023A EP98118023A EP0905108A1 EP 0905108 A1 EP0905108 A1 EP 0905108A1 EP 98118023 A EP98118023 A EP 98118023A EP 98118023 A EP98118023 A EP 98118023A EP 0905108 A1 EP0905108 A1 EP 0905108A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixture
weight
mixture according
nitrate
ammonium nitrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP98118023A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0905108B1 (de
Inventor
Siegfried Zeuner
Roland Schropp
Achim Hofmann
Karl-Heinz Rödig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Airbag Germany GmbH
Original Assignee
TRW Airbag Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TRW Airbag Systems GmbH filed Critical TRW Airbag Systems GmbH
Publication of EP0905108A1 publication Critical patent/EP0905108A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0905108B1 publication Critical patent/EP0905108B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
    • C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
    • C06D5/06—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by reaction of two or more solids

Definitions

  • the invention relates to a particle-free gas-generating mixture for use in gas generators for safety devices, in particular in gas generators for vehicle occupant restraint systems.
  • Gas generators for safety devices usually contain a solid fuel based on sodium azide as a gas supplier Main component.
  • sodium azide is toxic and can become easily with heavy metals forming extremely dangerous and violent implement reacting connections. Therefore, both in manufacturing the gas-generating mixtures as well as in the disposal Defective or unused gas generators require special measures.
  • blowing agents containing sodium azide also a range of solids through suitable filter devices removed from the gas flow in the gas generator or in the gas generator have to be held back. There have therefore been attempts to Production of blowing agents which burn off essentially without residues undertaken.
  • US-A-5 545 272 describes a gas generating composition which consists essentially of 35 to 55 wt .-% nitroguanidine and about 45 to 65 wt .-% phase-stabilized ammonium nitrate.
  • phase stabilizing agents are potassium salts, e.g. Potassium nitrate and potassium perchlorate, but also potassium dichromate, Potassium oxalate and mixtures thereof in an amount from 5 to about 25 % By weight, preferably 10 to 15%.
  • the gas generating composition of US-A-5 545 272 can due to the relatively high proportion of phase stabilizing additives not residue-free for the ammonium nitrate, i.e. without solid combustion residues burn down.
  • phase stabilizing additives not residue-free for the ammonium nitrate, i.e. without solid combustion residues burn down.
  • smoke formation caused by filter devices in the gas generator can only be suppressed incompletely.
  • the known mixture is difficult to ignite and has a relative low burning rate.
  • the high proportion of ammonium nitrate also leads to a high hygroscopicity, which occurs during processing. Storage and use in the gas generator an increased Effort requires an undesirable change in the fuel mixture to prevent.
  • DE 195 05 568 A1 discloses a propellant for gas generators, the fuel as at least one compound from the group Tetrazoles, triazoles, triazines, cyanic acid, urea, their derivatives, Descendants or their salts, at least three as oxidizing agents Compounds from the group of peroxides, nitrates, chlorates or Perchlorate, as well as combustion moderators and the proportion of toxic Contains gas reducing supplements. Can be used as urea derivatives Biuret, guanidine, nitroguanidine, guanidine nitrate, aminoguanidine, Aminoguanidine nitrate, thiourea and triaminoguanidine nitrate be used.
  • the invention accordingly provides an acid-free, particle-free burning, gas generating mixture for use in a gas generator ready for a safety device, which consists of a high-energy Fuel with an oxygen value of not less than -35%, with an oxidizer mixture of ammonium nitrate and ammonium perchlorate an ammonium nitrate content of 35 to 50 wt .-% and an ammonium perchlorate content of between 3 and 10% by weight, based in each case on the Total weight of the mixture, possibly a phase stabilizing one Additive for the ammonium nitrate in a proportion of at most 5% by weight, based on the weight of the ammonium nitrate, Burning moderators in a proportion of 0 to 3 wt .-%, based on the Total weight of the mixture and processing aids in one Proportion of 0 to 5% by weight, based on the total weight of the mixture, consists.
  • the total water content of the gas-generating mixture is at most 0.3%.
  • the ammonium nitrate content is preferably between 40 and 50%, particularly preferably between 40 and 45%.
  • the ammonium perchlorate content is preferably in the range between 3 and 7% by weight.
  • the high-energy fuel is preferably from guanidine nitrate, Nitroguanidine, triaminoguanidine nitrate, urea nitrate, Nitro urea, nitropenta, nitrotriazalon, hexogen, octogen or their mixtures selected existing group. Particularly preferred is the fuel guanidine nitrate and / or nitroguanidine. The latter is the most preferred fuel.
  • the ammonium nitrate used in the invention can be small amounts contain phase stabilizing additives to increase storage stability, those made of copper oxide, zinc oxide, complex zinc compounds or mixtures of existing groups are selected. It it has been found that, in contrast to those in US-A-5 545 272 required amounts of 10 to 15% of potassium compounds for phase stabilization in the application according to the invention at most 5% of the mentioned additives are needed. Surprisingly, was found. that while controlling the water content of the overall mixture the proportion of phase-stabilizing additives reduced to zero can be. While phase stabilizing at water contents of 0.1 to 0.3% Additions of 3 to 5% to ensure storage stability can be used if the water content is below 0.1% phase-stabilizing additives are completely dispensed with. All in all this results in a reduction in solid emissions compared to US Pat. No. 5,545,272 by the mixture according to the invention from 50 to 100%.
  • the compounds known in the art can be used as the combustion moderator. These include transition metal compounds and carbon black.
  • the transition metal compounds can be selected from the group of transition metal oxides, hydroxides, nitrates, carbonates and organometallic compounds of the transition metals. Exemplary examples of this are iron oxides, copper oxides, chromium oxides, zinc oxide, copper chromite, basic copper nitrate, zinc carbonate, copper resorcylate and ferrocene.
  • carbon black as a combustion moderator, optionally in a mixture with transition metal compounds, is preferred, however, because carbon black is inexpensive on the one hand and burns off without residue with the formation of CO 2 .
  • processing aids are added, which from the from the Pressing aids, trickling aids or lubricants existing group selected are.
  • processing aids are Polyethylene glycol, cellulose, methyl cellulose, graphite, wax, magnesium stearate, Zinc stearate, boron nitride, talc, bentonite, silicon dioxide or molybdenum sulfide.
  • Ammonium nitrate content ensures that the inherently unfavorable properties, such as. the low structural stability, hygroscopicity, the poor willingness to ignite and the slow burning rate of mixtures containing ammonium nitrate through the addition of ammonium perchlorate can be compensated.
  • an ammonium perchlorate content of less than 3% there is no significant improvement with regard to the willingness to ignite and the burning rate of the Fuel.
  • An ammonium perchlorate content of above 10% by weight leads to the formation of free hydrogen chloride, which is due to the strict toxicity requirements for propellant gases for occupant protection systems is undesirable.
  • ammonium perchlorate leads also in the small proportion of 3 to 10% by weight Increase in the willingness to ignite and burning rate of the invention Propellant. Due to the higher oxygen content of Ammonium perchlorate can also the ammonium nitrate in the Mixture can be reduced more.
  • the invention thus creates a gas yield of up to 100 percent burning gas-generating mixture from which an essentially particle-free gas mixture is released and that physiologically is harmless.
  • the use of an oxidizer mixture Ammonium nitrate and ammonium perchlorate also ensure good Willingness to ignite and a high burning rate. At the same time points the mixture according to the invention has high thermal and chemical stability on.
  • a temperature storage test at 110 ° C. was also carried out with the mixture carried out over 400 h.
  • the measured weight loss was below 0.8%; the mixture is therefore sufficiently stable.
  • a thermal shock test was also carried out on tablets with different moisture contents.
  • the tablets were first dried in vacuo ( ⁇ 1 mbar) at 100 ° C for 18 hours, then part of it was in a desiccator over 8 hours at 45% rel. Moisture again moistened in a defined way.
  • the H 2 O content of the dried tablets was 0.08%, the H 2 O content of the moistened tablets was 0.30%.
  • the tablets were hermetically sealed in an aluminum container and subjected to a temperature change between - 35 ° C and + 85 ° C (56 cycles). While the tablets with the increased moisture content swelled strongly after the test, were partially broken and thus had become unusable for the intended use, the dry tablets showed no change in their mechanical properties.
  • Example 1 The tablets with a moisture content of 0.20% were the in Example 1 subjected to thermal cycling. After The tablets showed no change when the stress was complete their mechanical properties.
  • Example 1 Tablets processed and ignited in a gas generator 51.5 g dried nitroguanidine, 40.0 g dried ammonium nitrate, 8.0 g of dried ammonium perchlorate, 2 g of copper chromite and 0.5 g of carbon black was added in the manner described in Example 1 Tablets processed and ignited in a gas generator.
  • the average burning rate at 200 bar was 23 mm / s.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein partikelfreies gaserzeugendes Gemisch zur Verwendung in einem Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einem Gesamtwassergehalt des gaserzeugenden Gemischs von höchstens 0,3%, bestehend aus: a) einem energiereichen Brennstoff mit einem Sauerstoffwert von nicht unter -35 %; b) einem Oxidatorgemisch aus Ammoniumnitrat und Ammoniumperchlorat, wobei das Ammoniumnitrat in einem Anteil von 35 bis 50 Gew.-% und das Ammoniumperchlorat in einem Anteil von 3 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs, enthalten ist; c) gegebenenfalls bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs, einem phasenstabilisierenden Zusatz für das Ammoniumnitrat in einem Anteil von höchstens 5 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Ammoniumnitrats; d) 0 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs, Abbrandmoderatoren; und

Description

Die Erfindung betrifft ein partikelfreies gaserzeugendes Gemisch zur Verwendung in Gasgeneratoren für Sicherheitseinrichtungen, insbesondere in Gasgeneratoren für Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme.
Gasgeneratoren für Sicherheitseinrichtungen enthalten üblicherweise einen Festtreibstoff auf der Grundlage von Natriumazid als gasliefernde Hauptkomponente. Natriumazid ist jedoch giftig und kann sich leicht mit Schwermetallen unter Bildung extrem gefährlicher und heftig reagierender Verbindungen umsetzen. Daher sind sowohl bei der Herstellung der gaserzeugenden Gemische als auch bei der Entsorgung defekter oder unverbrauchter Gasgeneratoren besondere Maßnahmen erforderlich.
Bei der Verbrennung von natriumazidhaltigen Treibmitteln entstehen zudem eine Reihe von Feststoffen, die durch geeignete Filtereinrichtungen im Gasgenerator aus dem Gasstrom entfernt bzw. im Gasgenerator zurückgehalten werden müssen. Es wurden daher bereits Versuche zur Herstellung von im wesentlichen rückstandsfrei abbrennenden Treibmitteln unternommen.
In der US-A-5 545 272 ist eine gaserzeugende Zusammensetzung beschrieben, die im wesentlichen aus 35 bis 55 Gew.-% Nitroguanidin und etwa 45 bis 65 Gew.-% phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat besteht. Der Zusatz von phasenstabilisierenden Mitteln zu dem Ammoniumnitrat wird als notwendig erachtet, da eine in reinem Ammoniumnitrat bei 32,3°C auftretende Strukturänderung mit einer Volumenzunahme verbunden ist, die gemäß der genannten Patentschrift verhindert werden soll. Als phasenstabilisierende Zusätze werden Kaliumsalze, wie z.B. Kaliumnitrat und Kaliumperchlorat, aber auch Kaliumdichromat, Kaliumoxalat und deren Mischungen in einer Menge von 5 bis etwa 25 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 15%, genannt.
Die gaserzeugende Zusammensetzung der US-A-5 545 272 kann jedoch aufgrund des relativ hohen Anteils an phasenstabilisierenden Zusätzen für das Ammoniumnitrat nicht rückstandsfrei, d.h. ohne feste Verbrennungsrückstände abbrennen. Beim Abbrand dieses Treibstoffs tritt somit eine Rauchbildung ein, die durch Filtereinrichtungen im Gasgenerator nur unvollständig unterdrückt werden kann. Zudem ist die bekannte Mischung nur schlecht anzündbar und weist eine relativ geringe Abbrandgeschwindigkeit auf. Der hohe Anteil an Ammoniumnitrat führt überdies zu einer hohen Hygroskopizität, die bei der Verarbeitung. Lagerung und dem Einsatz im Gasgenerator einen erhöhten Aufwand erfordert, um eine unerwünschte Veränderung des Treibstoffgemischs zu verhindern.
Die DE 195 05 568 A1 offenbart ein Treibmittel für Gasgeneratoren, die als Brennstoff wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe Tetrazole, Triazole, Triazine, Cyansäure, Harnstoff, deren Derivate, Abkömmlinge oder deren Salze, als Oxidationsmittel wenigstens drei Verbindungen aus der Gruppe der Peroxide, Nitrate, Chlorate oder Perchlorate, sowie Abbrandmoderatoren und den Anteil der toxischen Gase reduzierende Zuschläge enthält. Als Harnstoffderivate können Biuret, Guanidin, Nitroguanidin, Guanidinnitrat, Aminoguanidin, Aminoguanidinnitrat, Thioharnstoff und Triaminoguanidinnitrat eingesetzt werden. Als Oxidationsmittel werden, unabhängig voneinander, unter anderem Ammoniumnitrat oder Ammoniumperchlorat genannt. Die DE 195 05 568 A1 enthält jedoch keinerlei Angaben zum Anteil der Feststoffe in der nach dem Abbrand der Treibmittel freigesetzten Gasmischung.
Es besteht daher weiterhin Bedarf an rückstandsfrei abbrennenden Treibmitteln für Gasgeneratoren, die ungiftig, d.h. azid- und schwermetallfrei sind, unter Bildung eines partikelfreien, ungiftigen Verbrennungsgases mit hunderprozentiger Gasausbeute abbrennen und eine ausreichend hohe Abbrandgeschwindigkeit sowie eine gute thermische und chemische Stabilität aufweisen.
Die Erfindung stellt demgemäß ein azidfreies, partikelfrei abbrennendes, gaserzeugendes Gemisch zur Verwendung in einem Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung bereit, welches aus einem energiereichen Brennstoff mit einem Sauerstoffwert von nicht unter -35%, einem Oxidatorgemisch aus Ammoniumnitrat und Ammoniumperchlorat mit einem Ammoniumnitratanteil von 35 bis 50 Gew.-% und einem Ammoniumperchloratanteil von zwischen 3 und 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs, gegebenenfalls einem phasenstabilisierenden Zusatz für das Ammoniumnitrat in einem Anteil von höchstens 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Ammoniumnitrats, Abbrandmoderatoren in einem Anteil von 0 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs und Verarbeitungshilfsmittel in einem Anteil von 0 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs, besteht. Der Gesamtwassergehalt des gaserzeugenden Gemischs beträgt höchstens 0,3%. Der Ammoniumnitratanteil liegt bevorzugt zwischen 40 und 50%, besonders bevorzugt zwischen 40 und 45%. Der Ammoniumperchloratanteil liegt bevorzugt im Bereich zwischen 3 und 7 Gew.-%.
Der energiereiche Brennstoff ist vorzugsweise aus der aus Guanidinnitrat, Nitroguanidin, Triaminoguanidinnitrat, Harnstoffnitrat, Nitroharnstoff, Nitropenta, Nitrotriazalon, Hexogen, Oktogen oder deren Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt. Besonders bevorzugt ist der Brennstoff Guanidinnitrat und/oder Nitroguanidin. Letzteres ist der am meisten bevorzugte Brennstoff.
Das erfindungsgemäß verwendete Ammoniumnitrat kann geringe Mengen phasenstabilisierender Zusätze zur Erhöhung der Lagerstabilität enthalten, die aus der aus Kupferoxid, Zinkoxid, komplexen Zinkverbindungen oder deren Gemische bestehenden Gruppe ausgewählt sind. Es hat sich herausgestellt, daß im Gegensatz zu den in der US-A-5 545 272 benötigten Mengen von 10 bis 15% an Kaliumverbindungen zur Phasenstabilisierung im erfindungsgemässen Anwendungsfall höchstens 5% der genannten Zusätze benötigt werden. Überraschenderweise wurde gefunden. daß bei gleichzeitiger Kontrolle des Wassergehaltes der Gesamtmischung der Anteil an phasenstabilisierenden Zusätzen bis auf Null reduziert werden kann. Während bei Wassergehalten von 0,1 bis 0,3% phasenstabilisierende Zusätze von 3 bis 5% zur Gewährleistung der Lagerstabilität eingesetzt werden, kann bei Wassergehalten von unter 0,1% auf phasenstabilisierende Zusätze völlig verzichtet werden. Insgesamt ergibt sich so gegenüber der US-A-5 545 272 eine Reduktion der Feststoffemissionen durch das erfindungsgemässe Gemisch von 50 bis 100%.
Als Abbrandmoderator können die in der Technik bekannten Verbindungen eingesetzt werden. Unter anderem zählen hierzu Übergangsmetallverbindungen und Ruß. Die Übergangsmetallverbindungen können ausgewählt werden aus der Gruppe der Übergangsmetalloxide, -hydroxide, -nitrate, -carbonate und metallorganischer Verbindungen der Übergangsmetalle. Exemplarische Beispiele hierfür sind Eisenoxide, Kupferoxide, Chromoxide, Zinkoxid, Kupferchromit, basisches Kupfernitrat, Zinkcarbonat, Kupferresorcylat und Ferrocen. Eine Verwendung von Ruß als Abbrandmoderator, gegebenenfalls im Gemisch mit Übergangsmetallverbindungen, wird jedoch bevorzugt, da Ruß zum einen kostengünstig ist und zum anderen unter Bildung von CO2 rückstandsfrei abbrennt.
Schließlich können dem gaserzeugenden Gemisch in bekannter Weise auch Verarbeitungshilfsmittel beigegeben werden, die aus der aus den Preßhilfen, Rieselhilfen oder Gleitmittel bestehenden Gruppe ausgewählt sind. Beispiele für derartige Verarbeitungshilfsmittel sind Polyethylenglykol, Zellulose, Methylzellulose, Graphit, Wachs, Magnesiumstearat, Zinkstearat, Bornitrid, Talkum, Bentonit, Siliziumdioxid oder Molybdänsulfid.
Der erfindungsgemäß unter 50 Gew-%, bevorzugt unter 45%, liegende Ammoniumnitratanteil gewährleistet, daß die an sich ungünstigen Eigenschaften, wie z.B. die geringe Strukturstabilität, Hygroskopizität, die schlechte Anzündwilligkeit und die niedrige Abbrandgeschwindigkeit von Ammoniumnitrat enthaltenden Gemischen durch den Zusatz von Ammoniumperchlorat kompensiert werden können. Bei einem Ammoniumperchloratanteil von unter 3% tritt aber keine wesentliche Verbesserung bezüglich der Anzündwilligkeit und der Abbrandgeschwindigkeit des Treibstoffs ein. Ein Ammoniumperchloratanteil von oberhalb 10 Gew.-% führt zu einer Bildung von freiem Chlorwasserstoff, was aufgrund der strengen Toxizitätsanforderungen an Treibgase für Insassenschutzsysteme unerwünscht ist. Überraschenderweise wurde gefunden, daß eine Verwendung von Ammoniumperchlorat in Anteilen zwischen 3 und 10 Gew.-% im praktischen Einsatz nicht zur Bildung von Chlorwasserstoff führt oder die Chlorwasserstoffkonzentration in der Gasmischung, vermutlich aufgrund von Absorptionseffekten oder einer Niederschlagung mit Wasserdampf, wesentlich geringer ist als nach theoretischen Berechnungen erwartet. Das erfindungsgemäße gaserzeugende Gemisch kann daher als physiologisch unbedenklich eingestuft werden.
Darüber hinaus führt aber die Verwendung von Ammoniumperchlorat auch in dem geringen Anteil von 3 bis 10 Gew-% zu einer wesentlichen Steigerung der Anzündwilligkeit und Abbrandgeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Treibmittels. Durch den höheren Sauerstoffgehalt von Ammoniumperchlorat kann überdies der Ammoniumnitratanteil in dem Gemisch stärker vermindert werden.
Die Erfindung schafft somit ein mit bis zu hundertprozentiger Gasausbeute abbrennendes gaserzeugendes Gemisch, aus dem ein im wesentlichen partikelfreies Gasgemisch freigesetzt wird und das physiologisch unbedenklich ist. Die Verwendung eines Oxidatorgemischs aus Ammoniumnitrat und Ammoniumperchlorat gewährleistet zudem eine gute Anzündwilligkeit und eine hohe Abbrandgeschwindigkeit. Zugleich weist das erfindungsgemäße Gemisch eine hohe thermische und chemische Stabilität auf.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben, die jedoch nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen sind.
Beispiel 1
51,5 g getrocknetes Nitroguanidin, 43.0 g getrocknetes Ammoniumnitrat, 5,0 g getrocknetes Ammoniumperchlorat und 0,5 g Ruß wurden gemeinsam in einer Kugelmühle homogenisiert und anschließend zu Treibstofftabletten verpresst. Die so hergestellten Tabletten wurden in einem Gasgenerator zur Zündung gebracht. Der im Gasgenerator erzielte Verbrennungsdruck betrug 350 bar, die Abbranddauer lag im für den vorgesehenen Anwendungszweck benötigten Bereich von 30 ms. Die Schwadenzusammensetzung des so gezündeten Gemischs erwies sich als vollständig partikelfrei. Der Chlorwasserstoffgehalt in der Schwadenzusammensetzung lag mit <50 ppm unterhalb physiologisch bedenklicher Werte.
Mit dem Gemisch wurde ebenso ein Temperaturlagertest bei 110°C über 400 h durchgeführt. Der gemessene Gewichtsverlust betrug unter 0,8%; das Gemisch ist damit ausreichend stabil.
Ferner wurde ein Temperaturwechselbelastungstest mit Tabletten unterschiedlicher Feuchtegehalte durchgeführt. Die Tabletten wurden zunächst im Vakuum ( <1 mbar) bei 100°C 18 Stunden getrocknet, anschließend wurde ein Teil hiervon im Exsikkator über 8 Stunden bei 45% rel. Feuchte wieder definiert befeuchtet. Der H2O-Gehalt der getrockneten Tabletten betrug 0,08%, der H2O-Gehalt der befeuchteten Tabletten 0,30%. Die Tabletten wurden in einem Aluminiumbehälter hermetisch versiegelt und einer Temperaturwechselbelastung zwischen - 35°C und +85°C (56 Zyklen) unterworfen. Während die Tabletten mit dem erhöhten Feuchtegehalt nach dem Test stark aufquollen, teilweise zerbrochen und damit für den vorgesehenen Einsatzzweck unbrauchbar geworden waren, zeigten die trockenen Tabletten keine Änderung ihrer mechanischen Eigenschaften.
Beispiel 2
51,5 g getrocknetes Nitroguanidin, 43,0 g Ammoniumnitrat, das mit 4% ZnO als Phasenstabilisator versehen war, 5,0 g getrocknetes Ammoniumperchlorat, und 5,0 g Ruß wurden in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise zu Tabletten verarbeitet.
Die Tabletten mit einem Feuchtegehalt von 0,20% wurden der in Beispiel 1 beschriebenen Temperaturwechselbelastung unterzogen. Nach abgeschlossener Belastung zeigten die Tabletten keine Veränderung ihrer mechanischen Eigenschaften.
Beispiel 3
51,5 g getrocknetes Nitroguanidin, 40,0 g getrocknetes Ammoniumnitrat, 8,0 g getrocknetes Ammoniumperchlorat, 2 g Kupferchromit und 0,5 g Ruß wurden in der in Beispiel 1 beschriebenen Art und Weise zu Tabletten verarbeitet und in einem Gasgenerator zur Zündung gebracht. Die mittlere Abbrandgeschwindigkeit bei 200 bar betrug 23 mm/s.
Beispiel 4
51,5 g getrocknetes Nitroguanidin, 40,0 g getrocknetes Ammoniumnitrat, 8,0 g getrocknetes Ammoniumperchlorat, 2 g Eisenoxid (γ-Fe2O3) und 0,5 g Ruß wurden in der in Beispiel 1 beschriebenen Art und Weise verarbeitet und einem Temperaturlagertest bei 110°C unterworfen. Der Gewichtsverlust nach 400 h lag bei 0,13%.

Claims (13)

  1. Azidfreies, partikelfrei abbrennendes, gaserzeugendes Gemisch zur Verwendung in einem Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einem Gesamtwassergehalt des gaserzeugenden Gemischs von höchstens 0,3%, bestehend aus:
    a) einem energiereichen Brennstoff mit einem Sauerstoffwert von nicht unter -35%;
    b) einem Oxidatorgemisch aus Ammoniumnitrat und Ammoniumperchlorat, wobei das Ammoniumnitrat in einem Anteil von 35 bis 50 Gew.-% und das Ammoniumperchlorat in einem Anteil von 3 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs, enthalten ist;
    c) gegebenenfalls einem phascnstabilisierenden Zusatz für das Ammoniumnitrat in einem Anteil von höchstens 5 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Ammoniumnitrats;
    d) 0 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs, Abbrandmoderatoren; und
    e) 0 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs, Verarbeitungshilfsmittel.
  2. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff aus der aus Guanidinnitrat, Nitroguanidin, Triaminoguanidinnitrat, Harnstoffnitrat, Nitroharnstoff, Nitropenta, Nitrotriazolon, Hexogen, Oktogen oder deren Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  3. Gemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff Guanidinnitrat und/oder Nitroguanidin ist.
  4. Gemisch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff Nitroguanidin ist.
  5. Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der phasenstabilisierende Zusatz aus der aus Kupferoxid, Zinkoxid, einer komplexen Zinkverbindung oder deren Gemische bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  6. Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbrandmoderator Ruß ist.
  7. Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbrandmoderator eine Übergangsmetallverbindung, vorzugsweise im Gemisch mit Ruß, ist.
  8. Gemisch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsmetallverbindung aus der Gruppe der Übergangsmetalloxide, -hydroxide, -nitrate, -carbonate und metallorganischer Verbindungen der Übergangsmetalle ausgewählt ist.
  9. Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungshilfsmittel aus der aus den Preßhilfen, Rieselhilfen oder Gleitmittel bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
  10. Gemisch nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungshilfsmittel aus der aus Polyethylenglykol, Zellulose, Methylzellulose, Graphit, Wachs, Magnesiumstearat, Zinkstearat, Bornitrid, Talkum, Bentonit und Molybdänsulfid sowie deren Gemische bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
  11. Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtwassergehalt des Gemischs 0,1 bis 0,3 Gew.-% und der Anteil an phasenstabilisierenden Zusätzen für das Ammoniumnitrat 3 bis 5% beträgt.
  12. Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtwassergehalt des Gemischs unter 0,1 Gew.-% liegt und daß das Ammoniumnitrat frei von phasenstabilisierenden Zusätzen ist.
  13. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch zusammengesetzt ist aus:
    51,5 Gew.-% Nitroguanidin;
    43,0 Gew.-% Ammoniumnitrat;
    5,0 Gew.-% Ammoniumperchlorat;
    0,5 Gew.-% Ruß.
EP98118023A 1997-09-24 1998-09-23 Partikelfreies gaserzeugendes Gemisch Expired - Lifetime EP0905108B1 (de)

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DE (2) DE19742203A1 (de)

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