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KR20010041919A - 가스 발생기용 추진제 - Google Patents

가스 발생기용 추진제 Download PDF

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KR20010041919A
KR20010041919A KR1020007010226A KR20007010226A KR20010041919A KR 20010041919 A KR20010041919 A KR 20010041919A KR 1020007010226 A KR1020007010226 A KR 1020007010226A KR 20007010226 A KR20007010226 A KR 20007010226A KR 20010041919 A KR20010041919 A KR 20010041919A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
propellant
weight
component
gas generator
gas
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.)
Ceased
Application number
KR1020007010226A
Other languages
English (en)
Inventor
에드워드 가스트
슈미드베르나르드
페터 세밀러
Original Assignee
더블유. 콜베크
니구 케미 게엠바하
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 더블유. 콜베크, 니구 케미 게엠바하 filed Critical 더블유. 콜베크
Publication of KR20010041919A publication Critical patent/KR20010041919A/ko
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

본 발명은 가스 발생기용 고체 추진제(가스-발생 혼합물)에 관한 것으로, 여기서 고체 추진제는 에어백 또는 안전벨트 프리텐셔닝 장비에 사용되는 가스 발생기용 추진 장입물에 사용하기 위한 것이다. 가스 발생기용 고체 추진제는 본질적으로 높은 융점을 갖는 고도로 분산된 형태의 화학적-불활성인 슬래그 트랩을 포함하며, 여기서 상기 슬래그 트랩은 내부 필터로 작용하며, 실질적으로 가스 발생기의 하우징으로부터 분말의 방출 뿐만 아니라 분말(먼지-타입)입자의 형성을 막아준다.
우수한 분포를 갖는 슬래그 트랩의 일부가 촉매 금속용 담체로서 사용된다.

Description

가스 발생기용 추진제{PROPELLANTS FOR GAS GENERATOR}
에어백은 필수적으로 가스 발생기용 추진 장입물로 채워진 가스 발생기의 하우징(일반적으로 타블렛의 형태) 및 가스 발생기용 추진 장입물을 폭발시키기 위한 초기 뇌관(도화뇌관), 및 또한 가스백으로 이루어진다. 적당한 뇌관은, 예를 들면 미국특허 제 4,931,111호에 기재되어 있다. 초기에는 작은 백으로 접혀있던 가스백은 초기 폭발 후, 가스 발생기용 추진장입물의 연소에 의해 생성된 가스로 채워지고, 약 10 ~ 50 ms의 시간에 그 총 부피에 도달한다. 고온 스파크, 용융 재료 및 고체가 가스 발생기로 부터 가스백으로 방출되는 것은 대부분 막아져야 하는데, 그 이유는 가스 백의 파괴 또는 자동차 승객의 부상을 초래할 수 있기 때문이다. 이것은 가스 발생기용 추진 장입물을 연소하여 형성된 슬래그의 결합 및 여과에 의해 달성된다.
아지드화 나트륨을 기초로 하는 에어백에서 사용되는 가스 발생기용 추진 장입물은 잘 알려져 있다. 그러나, 매우 유독한 아지드화 나트륨의 사용은 가스 발생기용 추진장입물의 제조에 노동 집약적이며, 고비용 공정을 요구한다. 더우기, 세계적으로 지금까지의 자동차에 사용되는 가스 발생기용 비-연소 추진 장입물의 수의 증가는 처리 및 안전문제를 야기한다.
그러므로, 최근 아지드화 나트륨의 적당한 대체물을 찾기 위한 노력이 있어왔다.
DE-A-44 35 790에는 적당한 담체 기재 구아니딘 화합물을 기초로 한 가스 발생기용 추진제가 기재되어 있는데, 이것은 본질적으로 향상된 연소 특성 및 슬래그의 향상된 건조(building)를 나타낸다. DE-A-44 35 790은 높은 융점을 갖는 고도로 분산된 형태의 본질적으로 화학적 불활성인 슬래그 트랩의 사용 및 가스 발생기용 추진 장입물 중에서 촉매의 사용에 관한 어떠한 암시도 주지 않는다.
EP-B-0 482 852 및 본 명세서에 언급된 선행기술로 부터, 특히 에어백에 사용하기 위한 가스 발생기용 아지드가 없는 추진 장입물이 알려져 있다. EP-B-0 482 852에 기재된 가스-발생 혼합물은 a) 아미노테트라졸, 테트라졸, 바이테트라졸과 그의 금속염 및 트리아졸 화합물과 그의 금속염으로 부터 선택된 연료; b)알칼리 금속, 알칼리 토금속, 란타노이드 및 암모늄의 질산염 및 과염소산염, 및 알칼리 금속과 알칼리 토금속의 염소산염 및 과산화물로 부터 선택된 산소함유 산화제, 및 c) 알칼리 토금속의 산화물, 수산화물, 탄산염, 수산염, 과산화물, 질산염, 염소산염 및 과염소산염, 및 테트라졸, 바이테트라졸 및 트리아졸의 알칼리 토금속염으로 부터 선택된 고온 슬래그 형성 재료와 d) 이산화규소, 산화붕소, 오산화바나듐, 천연 점토와 활석, 알칼리 금속의 규산염, 붕산염, 탄산염, 질산염, 과염소산염과 염소산염 및 테트라졸, 바이테트라졸 및 트리아졸의 알칼리금속 염으로부터 선택된 저온 슬래그 형성 재료를 함유하거나, 또는 e)전이 금속의 산화물, 수산화물, 탄산염, 수산염, 과산화물, 질산염, 염소산염 및 과염소산염으로부터 선택된 고온 슬레그 형성 재료와 f) 이산화규소인 저온 술래그 형성 재료를 함유하며, 여기서 d) 또는 f)의 양은 응집성 덩어리 또는 슬래그를 형성하는데는 충분하나, 저점도 액체를 만들기에는 충분하지 않다. 단일 재료가 하나 이상의 범주 에서 사용될 수 있다는 것이 명백하다.
이런 종류의 가스 발생기용 추진 장입물의 본질적인 이점은 형성된 가스상 연소 생성물로 부터 쉽게 여과될 수 있는 슬래그의 유리한 형성이다. 또 다른 이점은 높은 가스 산출량이다.
그러나, 이런 종류의 가스 발생기용 추진 장입물의 불리한 점은 다음과 같다.
가장 유리한 슬래그 형성과 함께 가스 발생기용 추진 장입물의 준비에 관하여, 연소 특성(연소률), 가스 형성, 펠렛의 제조에 대한 특성 및 기타 공정 인자에 관한 특성에 관하여, 특히, 가스의 질에 관하여, 예를 들면 유독성 가스상 연소 생성물의 몫에 관하여 절충이 이루어져야 한다. 더우기, 적당한 연료의 수는 비교적 제한된다.
EP-B-0 482 852는 이러한 문제들이 가스 발생기용 추진 장입물의 조성 변화에 의해 어떻게 해결될 수 있는지에 관하여 어떠한 암시도 제공하지 않는다.
미국 특허 제 4,948,439호에서, 동일한 발명자는 가스 발생기용 추진 장입물에서, 예를 들면 테트라졸 화합물(예를 들면, 아미노테트라졸과 그의 금속염) 및 그의 혼합물과 같은 아지드-치환체를 사용할 때, 유독성 가스 연소 생성물의 형성에 관한 문제를 언급하고 있다.
그러나, 미국특허 제 4,948,439호의 내용은, 연료로서 테트라졸 또는 트리아졸 화합물, 그의 금속염 또는 혼합물을 함유하는 가스 발생기용 추진장입물의 연소 중 발생되는 유독성 가스 연소 생성물의 몫을 어떻게 감소시킬 수 있는지에 관하여 어떠한 제안도 제공하지 않는다. 이에 반하여, 에어백의 팽창방법이 기재되어 있는데, 이 방법에 의해 일차 가스 혼합물이 초기에 연료로서 적어도 하나의 테트라졸 또는 트리아졸 화합물을 함유하는 가스 발생기용 추진 장입물의 점화에 의해 얻어진다. 이어서, 일차 가스 혼합물은 주변 대기와 혼합되어 일차 가스 혼합물로 부터의 유독성 가스 연소 생성물의 함량이 독물학적으로 허용 가능한 양으로 감소될 정도로 희석된다.
그러나, 주변 대기와의 혼합은 더 복잡한 전체 에어백 시스템(크기, 구조 등)을 야기한다. 문제는 주변 대기를 추가로 흡수해야 하는 경우, 에어백이 팽창되어져야(10 ~ 50 ms)하는 비율이다.
DE-C-44 01 213은 산화제가 Cu(NO3)2ㆍ3Cu(OH)2이고, 촉매가 금속 산화물, 또는 금속 산화물의 혼합물 또는 금속혼합 산화물인 것을 특징으로 하는 연료, 산화제, "촉매", 및 냉각제로 구성되는 가스-발생 혼합물을 기재하고 있다.
그 외에, DE-C-44 01 214에는 유사한 조성을 갖는 가스-발생 혼합물이 기재되었는데, 여기서 촉매는 담체상의 금속 또는 금속합금, 바람직하게는 발화금속 (pyrophoric metal) 또는 발화금속합금이다. 담체는 규산염, 바람직하게는 층상 규산염 또는 구조상 규산염이다. 금속으로서는, Ag가 특히 유용하다. 공지의 연료 중 사용되는 것은 질산 트리아미노구아니딘 (TAGN), 니트로구아니딘(NIGU, NQ), 3-니트로-1,2,3-트리아졸-5-온 및, 특히 디구아니딘-5,5'-아조테트라졸레이트(GZT)이다.
상기 2개의 독일 특허에 기재된 가스-발생 혼합물의 가장 중요한 이점은 이들 특허의 내용에 따르면 연소 온도의 감소 및 연소률의 증가이다.
DE-C-44 01 213 및 DE-C-44, 01 214에 기재된 가스-발생 혼합물은 본 발명에 따른 저온 용융 및 고온 용융 슬래그 형성제와 슬래그 트랩을 함유하지 않는다. 이에 반하여, 상기 특허에서는 슬래그 형성제가 필요하지 않다고 기재하고 있다.
이러한 주장과 반대로, 본 발명자들은 저온 용융 및 고온 용융 슬래그 형성제의 사용, 특히 본 발명에 따른 슬래그 트랩의 사용이 유독성 가스 연소 생성물의 상당한 감소를 가져온다는 것을 발견하였다. 고온 용융 슬래그 트랩의 일부는 백금 금속 및 백금 금속을 함유하는 금속 합금의 담체로서 사용될 수 있으므로, 촉매의 일부로 작용할 수 있다.
상기 2개의 독일 특허에서, 용어 "촉매"는 광의로 사용되며, 반응의 활성부분으로, "촉매"는 반응되어질 수 있고, 반응을 조종하고 및/또는 반응을 촉진하는 작용을 한다.
그러므로, 촉매는 반응에서 반응되는 성분이 아니므로, 상기 독일 특허의 촉매는 엄격한 의미에서 촉매가 아니다. 엄격한 의미의 촉매는 반응 중 소비되지 않으며, 즉 반응하지 않는다.
촉매의 정의는 또한 촉매가 반응 혼합물에 매우 낮은 농도로만 첨가된다는 것을 포함한다. 그러나, 상기 독일 특허에서, 가스-발생 혼합물 중의 촉매의 비율은 최대 30 중량% 이며, 그러므로 가스 발생 혼합물의 실질적인 부분이며, 또한 혼합물 중에서 그 일부로 간주된다.
그러므로, 요약하면, DE-C-44 01 213 및 DE-C-44 01 214에서 "촉매"라는 용어가 사용되지만, 이 용어의 의미는 또한 상기 두 특허 자체에도 나타내었듯이 촉매의 일반적인 정의에 해당하지 않는다.
본 발명은 가스 발생기용 고체 추진제(기체 발생 혼합물)에 관한 것으로, 여기서 고체 추진제는 주로 가능한 한 탄소 함량이 낮은 질소-풍부 연료를 기초로 하는 에어백 또는 안전벨트 프리텐셔닝(pre-tentioning)장비에 사용되는 가스 발생기용 추진 장입물(charge)에 사용하기 위한 것이다. 또한, 가스 발생기용 고체 추진제는 본질적으로 높은 융점을 갖는 고도로 분산된 형태의 화학적-불활성인 슬래그 트랩(slag trap)을 포함하며, 여기서 상기 슬래그 트랩은 내부 필터로 작용하며, 실질적으로 가스 발생기의 하우징으로부터 분말의 방출 뿐만 아니라 분말(먼지-타입)입자의 형성을 막아준다.
그러므로, 본 발명은 액체 및 고체 연소 생성물 및 먼지-타입 슬래그 입자들을 각각 형성 중에 직접 가스 발생기용 추진 장입물 중에서 트래핑하는 방법에 관한 것이다. 그러므로, 가스 발생기의 하우징 안에 간단한 구조의 필터 패키지를 사용하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 가스 발생기용 고체 추진제에서 담체로서 슬래그 트랩 상에서 백금계 금속(Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt) 또는 백금계 금속 또는 구리의 금속 합금을 기초로 하는 촉매의 사용에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 에어백에 사용되는 가스 발생기용 고체 추진 장입물에서의 사용에 관한 것이다.
선행기술에 비해 본 발명의 근본적인 기술적 문제는 추진제의 연소 특성이 원하는데로 조절되고, 가스 발생기의 하우징으로부터 나와서 폐로 들어갈 수 있는 유독성 가스 및 분말(먼지 형태) 성분의 형성을 특히 감소시키는, 가스 발생기용, 특히 에어백용의 향상된 추진제를 제공하는 것이다.
가스 발생기용 추진제로부터 제조된 가스 발생기용 추진 장입물은 열적으로 안정하고, 쉽게 점화되며, 빨리 연소하고 (심지어 낮은 온도에서도), 보관이 잘되고 높은 가스 산출량을 보장하는 갖는 것을 목적으로 한다. 추가로, 상기의 가스 발생기용 추진제는 가스 발생기의 하우징의 크기와 성분들의 수를 줄이고 가스 발생기의 하우징을 단순화하여 결과적으로 공지의 발생기와 비교하여 그 중량을 감소시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 이들 목적은 다음으로 이루어진 가스 발생기용 추진제에 의해 달성된다.
(A) 질산 구아닌(GUNI; GuNO3), 디시아나미드, 암모늄 디시아나미드, 소듐 디시아나미드(Na-DCA), 구리 디시아나미드, 주석 디시아나미드, 칼슘 디시아나미드 (Ca-DCA), 구아니딘 디시아나미드(GDCA), 아미노구아니딘 바이카보네이트(AGB), 아미노구아니딘 나이트레이트(AGN), 트리아미노구아니딘 나이트레이트(TAGN), 니트로구아니딘 (NIGU), 디시안디아미드(DCD), 아조디카본아미드(ADCA) 뿐 아니라 테트라졸(HTZ), 5-아미노테트라졸(ATZ), 5-니트로-1,2,4-트리아졸-3-온(NTO), 이들의 염과 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 연료,
(B)적어도 하나의 알칼리 금속의 질산염, 또는 알칼리 토금속의 질산염 또는 질산암모늄, 염소산암모늄, 또는 과염소산암모늄,
(C) 적어도 하나의, 고도로 분산된 형태의 Al2O3, TiO2, 및 ZrO2및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로 부터 선택되는 높은 융점을 갖는 본질적으로 화학적 불활성 슬래그 트랩, 및
임의로 (D) 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 탄산염 및 산화물, 규산염, 알루민산염 및 규산알루미늄, 산화철(Ⅲ) 뿐만 아니라 질화규소(Si3N4)로부터 선택되며, 다음 반응을 위해 연소 중, 질소(N2) 및 이산화규소 (SiO2)를 형성하는 적어도 하나의 슬래그 형성제 및
임의로, (E) 적어도 하나의 실온에서 수용성인 결합제.
바람직한 연료, 성분(A)는 니트로구아니딘(NIGU), 5-아미노테트라졸(ATZ), 디시안디아미드(DCD), 디시안아미드, 이들의 염, 특히 소듐- 및 칼슘 디시아나미드 및 질산구아니딘, 및 이들의 혼합물이다. 이들은 실질적으로 무독성, 비흡습성, 난수용성, 열에 안정하며, 낮은 온도에서도 연소하며 낮은 충돌 및 마찰 감도를 갖는다. 연소 중의 가스 산출량은 높고, 여기서 많은 몫의 질소 가스가 발생한다.
알칼리 금속염(Li, Na, K) 및 알칼리 토금속염(Mg, Ca, Sr, Ba)이 5-아미노테트라졸의 적당한 염의 예이다.
산화제로서, 성분(B)는 알킬리 금속- 또는 알칼리 토금속의 질산염(예를 들면, 질산리튬, 질산나트륨, 질산칼륨, 질산마그네슘, 질산칼슘, 질산 스트론튬 또는 질산 바륨), 질산 암모늄, 알칼리 금속- 또는 알칼리 토금속의 염소산염 또는 과염소산염(예를 들면, 염소산 리튬, 염소산 나트륨, 염소산 칼륨, 염소산 마그네슘, 염소산 칼슘, 염소산 스트론튬 또는 염소산 바륨 및 과염소산 리튬, 과염소산 나트륨, 과염소산 칼륨, 과염소산 마그네슘, 과염소산 칼슘, 과염소산 스트론튬 또는 과염소산 바륨) 뿐만 아니라 과염소산 암모늄 및 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 질산칼륨 및 질산 스트론튬이 바람직하다. 질산 스트론튬은 비흡습성, 비독성이며, 연소 중 높은 가스 산출량을 허용한다. 추가로, 질산 칼륨은 낮은 연소 온도를 갖는다.
높은 융점을 갖는 본질적으로 화학적 불활성인 슬래그 트랩의 예로서, 성분(C)는 고도로 분산된 형태의 Al2O3, TiO2및 ZrO2또는 이들의 혼합물이다. (DIN 66131에 따른) BET-표면이 100 ± 15 m2/g(융점 약 2,050 ℃)인 Al2O3, BET-표면이 50 ± 15 m2/g(융점 약 1,850 ℃)인 TiO2, BET-표면이 40 ± 10 m2/g(융점 약 2,700 ℃)인 ZrO2가 특히 바람직하다. 이들 고도로 분산된 산화물들은 예를 들면 Degussa AG의 상표명 Aluminiumoxid C, Titanoxid P25 및 VP Zirkonoxid로 시판된다.
이러한 발열성 산화물은 가스상 반응(불꽃 가수분해)에 의해 대응 몰비로 각각의 금속 염화물과 H2및 O2의 반응에 의해 얻어진다. 이들 산화물은 일반적으로 습식공정으로 제조되는 경우와 마찬가지로 기공과 뚜렷한 덩어리를 갖지 않는다.
본 발명에 따른 용어 "슬래그ㅡ트랩", 성분(C)는 높은 융점을 갖는 본질적으로 화학적 불활성인 금속 산화물을 칭하며, 고도로 분산된 형태로서 예를 들면 이러한 산화물은 종래 형태의 산화물과 비교하여 훨씬 큰 표면을 갖는다.
예를 들면, α-산화물과 같은 종래의 Al2O3는 BET-표면이 겨우 5 ~ 10 m2/g이고, 종래의 안료-TiO2는 BET-표면이 겨우 5 ~ 10 m2/g 이고 및 종래의 ZrO2는 BET-표면이 겨우 3 ~ 8 m2/g을 갖는 반면(내화성 제품용), 본 발명에 따른 가스 발생기용 추진 장입물에 사용되는 금속 산화물은 BET-표면이 약 40 ~ 100 m2/g 이고, 더욱 바람직하게는 약 50 ~ 100 m2/g 이며, 특히 바람직하게는 약 100 m2/g 이다.
더우기, 본 발명에 의한 슬래그 트랩은 약 1,850 ~ 2,700 ℃의 높은 융점에 의해 특징지워진다. 이러한 높은 융점의 결과로서, 슬래그 트랩은 반응 중 녹지 않으므로 고체로서 작용한다.
더우기, 본 발명의 슬래그 트랩은 실질적으로 화학적 불활성 화합물이다. 즉, 본 발명의 슬래그 트랩은 가스 발생기용 추진 장입물의 연소반응 동안 화학 반응에 참여하지 않거나 또는 슬래그 트랩으로서 사용되는 금속 산화물의 표면에서 작은 정도로만 참여한다. 고도로 분해된 격자, 즉, 예를 들면 Al2O3, TiO2또는 ZrO2의 큰 내부 표면(고도로 분산된 형태)은 한편으로는 그들의 불활성으로 인해 연소 생성물의 냉각을 일으키고, 다른 한편으로는 연소 중 발생한 각각의 액체 및/또는 고체 슬래그 일부와 입자들의 흡수를 일으킨다. 그러므로, 가스 발생기용 추진 장입물의 정제 형태는 연소 동안 및 연소 후에 남고, 형성된 소편과 조각들은 쉽게 여과될 수 있다. 이것은 연소 중 가스 발생기용 추진 장입물로부터 나와서, 결과적으로 가스 발생기용 하우징으로부터 나올 수 있는 먼지의 형성이 거의 없다는 것을 의미한다. 그러므로, 슬래그 트랩은 가스 발생기 자체의 추진 장입물에서 내부 필터로 작용하므로 실질적으로 가스 발생기의 하우징으로부터 먼지-형태 슬래그 부분의 형성 및 방출을 막아준다. 따라서, 가스 발생기의 하우징의 필터의 중요한 단순화가 얻어지며, 여기서 기체 발생기의 하우징 중에서 추가적인(기계적인) 미세 필터는 부분적으로 필요하지 않다. 이것은 또한 에어백 가스 발생기의 중량의 유리한 감소를 가져온다.
동시에, 에어백의 가스 발생기에서 나와서 폐로 들어갈 수 있는 먼지 형태 입자의 형성은 슬러그의 형성에 의해 최소화 된다. 폐로 들어갈 수 있는 먼지 형태 입자는 약 6 ㎛ 이하의 직경을 갖는다.
임의로, 슬래그 형성제, 성분(D)는 알칼리 금속과 알칼리 토금속의 탄산염(예를 들면, 탄산 나트륨, 탄산 칼륨, 탄산 마그네슘, 탄산 칼슘, 탄산 스트론튬 및 탄산 바륨), 알칼리 금속과 알칼리 토금속의 산화물(예를 들면, 산화 나트륨, 산화칼륨, 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화스트론튬, 및 산화바륨), 규산염(예를 들면, 헥토라이트), 알루민산염(예를 들면, 소듐-베타-알루미네이트(Na2O11Al2O3) 또는 트리칼슘 알루미네이트(Ca3Al2O6))또는 규산알루미늄(예를 들면 벤토나이트 또는 제올라이트) 또는 산화철(Ⅲ) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
성분(D)의 기능은 가스 발생기용 추진제의 연소 중 쉽게 여과되는 슬래그를 형성하는 것이다.
그 밖에, 슬래그 형성제, 성분(D)는 냉각제로서 작용할 수 있다. 규산염, 알루민산염 및 규산알루미늄은 연소 중 형성되는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 산화물과 반응한다.
또한 본 발명은 본 발명의 가스 발생기용 고체 추진제에서, 특히 에어백용 가스 발생기용 고체 추진 장입물에서 사용하기 위한 담체로서 고도로 분산된 슬래그 트랩 상에서 백금 금속(Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt)또는 백금 금속이나 구리의 금속 합금을 기초로 하는 촉매의 사용에 관한 것이다.
슬래그 트랩의 일부, 성분(C)는 촉매적으로 효과적인 두께로 백금 금속 또는 백금 금속이나 구리의 금속 합금의 담체로서 작용한다.
백금 금속은 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd) 및 백금(Pt)이다. 본 발명에서 사용되는 촉매는 Ru, Pd 또는 Pt 기재이며, 특히 Pt에 기초한 것이 바람직하다.
백금 금속의 금속합금의 예는 상기 백금 금속의 촉매적으로 효과적인 모든 금속 합금이며, 바람직하게는 Pt/Pd 및 Pt/Rh 합금이다.
백금 금속의 금속 또는 금속합금은 촉매적으로 효과적인 층 두께, 바람직하게는 단일층으로 담체 위에 있다.
촉매는 가스 발생기용 추진 장입물에 촉매적인 양으로만 함유된다. 성분(C)에 대한 중량 비율은 성분(C)의 0.1 ~ 5 중량%, 바람직하게는 0.2 ~ 1.2 중량% 이다.
바람직한 촉매는 고도로 분산된 담체로서 Al2O3를 가지며, 금속으로서 Pt, Pd 또는 Cu, 특히 Pt를 갖는 것이다.
적당한 촉매는 Degussa AG로부터 얻을 수 있으며, 예를 들면, γ-Al2O3기재 1% Pt 또는 γ-Al2O3기재 1% Pd+Pt이다.
촉매는 반응을 조종하는데 유용하며, 여기서 일산화탄소(CO), 산화질소(NOx) 및 암모니아(NH3)와 같은 독성 가스 연소 생성물은 거의 형성되지 않는다.
상기 촉매는 특히 에어백에서 가스 발생기용 추진 장입물에 사용하는데 유용하다.
고도로 분산된 금속 산화물의 사용에서 생기는 이점(고체 먼지 형태의 입자, 즉 거칠고 미세한 먼지의 감소)이외에, 유독성 가스의 낮은 몫이 어떻게든지 더 감소한다.
촉매는 공지의 방법에 의해 방출된 것, 즉 사용한 에어백 뿐만 아니라, 비방출, 즉 중고 자동차의 에어백으로 부터도 재순환시킬 수 있다. 이것은 환경을 오염 시킬 수 있는 폐기물을 감소시키고, 촉매금속의 재사용을 허용한다. 촉매 금속 및 금속 합금은 각각, 연소 중 산화되지 않는다.
촉매는 가스 발생기용 추진 장입물의 추가 부분으로 첨가되어서는 안되며, 가스 발생기용 추진 장입물에 어떻게 존재하든 성분(성분(C))의 일부이다.
성분(A)는 약 20 ~ 60 중량%, 바람직하게는 약 28 ~ 52 중량%, 특히 약 45 ~ 51 중량%의 양으로 존재하며; 성분(B)는 약 38 ~ 63 중량%, 바람직하게는 약 38 ~ 55 중량%, 특히 약 39 ~ 45 중량%의 양으로 존재하며; 성분 (C)는 약 5 ~ 22 중량%, 바람직하게는 약 8 ~ 20 중량%, 특히 약 9 ~ 11 중량%의 양으로 존재하며; 마지막으로 성분(D)는, 조금이라도 존재하는 경우, 약 2 ~ 12 중량%, 바람직하게는 약 4 ~ 10 중량% 양으로 존재한다. 주어진 중량%는 모두 가스 발생기용 추진 장입물의 전체 조성을 언급한다.
임의로, 가스 발생기용 추진제는 또한, 성분(E)로서 실온에서 수용성인 결합제를 함유할 수 있다. 바람직한 결합제는 셀룰로스 화합물 또는 중합성 하나 이상의 올레핀계 불포화 모노머의 폴리머이다. 셀룰로스 화합물은 예를 들면, 카르복시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로스에테르, 특히 메틸히드록시에틸셀룰로스와 같은 셀룰로스 에테르이다. 만족스럽게 사용될 수 있는 메틸히드록시에틸셀룰로스는 Aqualon 사에 의해 공급되는 CULMINALMHEC 30000 PR이다. 결합작용을 갖는 적당한 폴리머는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알콜 및 폴리비닐부티랄이며, 예를 들면, Wacker Chemie사(Burghausen, Germany)로부터 공급되는 PioloformB 이다.
또한, 예를 들면 스테아르산 알루미늄, 스테아르산 마그네슘, 스테아르산 칼륨 또는 스테아르산 아연과 같은 실온에서 물에 녹지 않는 스테아르산의 금속염이 결합제(성분(E))로서 사용될 수 있다.
더우기, 흑연이 결합제로서 적당하다.
성분(E)는 0 ~ 2 중량% 및 바람직하게는 0.3 ~ 0.8 중량%로 존재한다.
결합제, 성분(E)는 감감제(減感劑) 및 가스 발생기용 추진제로부터 과립성 재료 또는 정제(펠렛)를 생성하는데 공정 보조제로 작용한다. 또한, 이것은 가스 발생기용 추진 장입물의 친수특성을 감소시키고, 그들을 안정화시키는 작용을 한다.
가스 발생기용 추진제(표 Ⅰ의 실시예 1~ 57) 및 가스 발생기용 추진 장입물의 제조를 다음과 같이 실시하였다.
대충 미리 섞은 원료들(성분(A), (B), (C) 및 임의로 (D)와 (E))을 각각 볼밀을 사용하여 분쇄하여 미리 밀도를 높였다.
가스 발생기용 추진제 혼합물의 과립화는 수직 믹서로 실행하였고, 여기서 조종 중 약 40 ℃의 고온에서 물 약 20 %를 첨가하였다. 짧게 배기시킨 후, 생성된 혼합 덩어리를 1 mm체를 갖는 분쇄기를 통해 실온에서 분쇄하였다. 이와 같이 해서 얻은 과립을 건조 오븐에서 80 ℃에서 2시간 동안 건조시켰다. 가스 발생기용 추진제의 준비된 과립(과립-(입도)분포 0 ~ 1 mm)을 회전조립화기를 사용하여 정제(펠렛)으로 압착하였다. 가스 발생기용 추진 장입물의 펠렛들을 건조오븐에서 80 ℃에서 다시 건조시켰다.
각각 가스 발생기에 사용되고, 가스 발생기용 추진제로부터 제조된 정제 및 펠렛은 예를 들면 회전-조립(압착)기 또는 정제기 중에서 고온 압착, 압출과 같은 공지의 기술에 의해 제조될 수 있다. 펠렛과 정제의 크기는 각각 개별적인 경우에서 원하는 연소시간에 의존한다.
본 발명의 가스 발생기용 추진제는 비독성이고, 저렴한 성분들로 이루어지며, 이들은 쉽게 제조될 수 있고, 그의 처리는 문제점이 없는 것들이다. 촉매 금속과 같은 더 비싼 성분은 공지 공정에 의해 재활용할 수 있다. 성분들의 열적 안전성 때문에, 양호한 보관성이 얻어진다. 혼합물은 쉽게 점화된다. 이들은 연소가 빠르고, 허용할 수 있는 상한치보다 낮은 비율의 CO, NOx 및 NH3를 갖는 높은 가스 산출량을 보장한다. 그러므로, 본 발명의 혼합물은 특히 다양한 에어백 시스템에서 가스 생성제로서, 소화제 또는 추진제로서 적당하다.
이하의 실시예 1 내지 57은 본 발명을 제한하지 않고 설명한다. 실시예 15, 18 및 21은 종래의 ZrO2, TiO2및 Al2O3를 사용한 비교예이다.
표 Ⅰ:
표의 위첨자는 다음의 의미를 갖는다.
1. Titandioxid P25, Degussa AG사 제품.
2. Zirkonoxid VP, Degussa AG사 제품.
3. Aluminiumoxid C, Degussa AG사 제품.
4. Titandioxid Kronos 3025, Kronos Titan-GmbH사 제품.
5. Zirkonoxid, Merck사 제품.
6. Aluminiumoxid NO 615-30 II 24, Nabaltec사 제품.
7. 산화 촉매 1% Pt on Gamma-Aluminiumoxid, Degussa AG사 제품.
8. 산화촉매 1% Pd+Pt on Gamma-Aluminiumoxid, Degussa AG사 제품.
9. Ironoxide, Bayoxide E8710, Bayer AG사 제품.
10. Benton EW, Rheox, Inc 제품.
11. CULMINAL MHEC 30000 PR, Aqualon사 제품.
실시예 번호 1 2 3 4 5 6
A = ATZ [%] 30.2 32.8 29.75 29.7 29.75 29.7
NIGU [%] - - - - - -
Ca-DCA [%] - - - - - -
Na-DCA [%] - - - - - -
TAGN [%] - - - - - -
GuNO3 [%] - - - - - -
B = KNO3 [%] 49.8 - 50.25 - 50.25 -
Sr(NO3)2 [%] - 57.2 - 54.8 - 54.8
NaNO3 [%] - - - - - -
C = TiO2 1 [%] - - 20.0 15.0 - -
ZrO2 2 [%] - - - - 20.0 15.0
Al2O3 3 [%] 10.0 10.0 - - - -
Al2O3 + 1% Pt7 [%] - - - - - -
Al2O3+ 1%(Pd+Pt)8 [%] - - - - - -
D = 산화철(Ⅲ)9 [%] 10.0 - - - - -
규산알루미늄10 [%] - - - - - -
질화규소 Si3N4 [%] - - - - - -
E = 흑연 [%] - - - - - -
메틸히드록시에틸셀루로스11 [%] - - - - - -
폴리비닐부티랄 [%] - - - 0.5 - 0.5
이론치
가스 산출량(V=상수) [몰/kg] 17.8 19.3 17.6 21.7 17.6 18.0
온도(p=135 ×105Pa) [K] 1780 2420 1780 2370 1780 2520
측정치(60 dm3캔에서)
일산화탄소 [ppm] 4000 2800 3000 3300 3000 3300
산화질소 [ppm] 150 300 200 350 200 250
암모니아 [ppm] 150 0 0 0 100 100
캔안의 거친먼지 [g] 1.2 0.6 1.2 1.0 1.1 1.2
캔안의 미세먼지 [g] 0.2 0.1 0.3 0.3 0.3 0.3
실시예 번호 7 8 9 10 11 12
A = ATZ [%] 29.75 32.8 29.75 32.8 21.5 25.6
NIGU [%] - - - - - -
Ca-DCA [%] - - - - - -
Na-DCA [%] - - - - - -
TAGN [%] - - - - - -
GuNO3 [%] - - - - - -
B = KNO3 [%] 50.25 - 50.25 - 58.0 -
Sr(NO3)2 [%] - 57.2 - 57.2 - 54.1
NaNO3 [%] - - - - - -
C = TiO2 1 [%] - - - - - -
ZrO2 2 [%] - - - - - -
Al2O3 3 [%] 10.0 - 10.0 - 10.0 10.0
Al2O3 + 1% Pt7 [%] 10.0 10.0 - - - -
Al2O3+ 1%(Pd+Pt)8 [%] - - 10.0 10.0 - -
D = 산화철(Ⅲ)9 [%] - - - - - 5.0
규산알루미늄10 [%] - - - - - -
질화규소 Si3N4 [%] - - - - 10.0 5.0
E = 흑연 [%] - - - - 0.5 -
메틸히드록시에틸셀루로스11 [%] - - - - - -
폴리비닐부티랄[%] [%] - - - - - 0.3
이론치
가스 산출량(V=상수) [몰/kg] 17.6 19.3 17.6 19.3 16.8 16.8
온도(p=135 ×105Pa) [K] 1780 2420 1780 2420 2120 2420
측정치(60 dm3캔에서)
일산화탄소 [ppm] 2500 2300 2300 2100 4500 4000
산화질소 [ppm] 200 250 200 250 400 250
암모니아 [ppm] 0 0 0 0 200 150
캔안의 거친먼지 [g] 0.7 0.6 0.7 0.7 0.9 1.3
캔안의 미세먼지 [g] 0.2 0.2 0.2 0.1 0.3 0.5
실시예 번호 13 14 15 16 17 18
A = ATZ [%] - - - - - -
NIGU [%] 48.2 47.0 47.0 48.5 47.0 47.0
Ca-DCA [%] - - - - - -
Na-DCA [%] - - - - - -
TAGN [%] - - - - - -
GuNO3 [%] - - - - - -
B = KNO3 [%] 41.3 - - 41.0 - -
Sr(NO3)2 [%] - 42.5 42.5 - 42.5 42.5
NaNO3 [%] - - - - - -
C = TiO2 1 또는 4 [%] 10.01 10.01 10.04 - -
ZrO2 2 또는 5 [%] - - - 10.02 10.02 10.05
Al2O3 3 [%] - - - - - -
Al2O3 + 1% Pt7 [%] - - - - - -
Al2O3+ 1%(Pd+Pt)8 [%] - - - - - -
D = 산화철(Ⅲ)9 [%] - - - - - -
규산알루미늄10 [%] - - - - - -
질화규소 Si3N4 [%] - - - - - -
E = 흑연 [%] - 0.5 0.5 - 0.5 0.5
메틸히드록시에틸셀루로스11 [%] - - - - - -
폴리비닐부티랄[%] [%] 0.5 - - 0.5 - -
이론치
가스 산출량(V=상수) [몰/kg] 23.8 23.1 23.1 23.9 23.1 23.1
온도(p=135×105Pa) [K] 2030 2490 2490 2080 2550 2550
측정치(60 dm3캔에서)
일산화탄소 [ppm] 8000 6500 8000 6500 6500 8000
산화질소 [ppm] 600 450 450 800 700 800
암모니아 [ppm] 100 0 0 150 0 0
캔안의 거친먼지 [g] 1.4 0.3 0.7 1.0 0.1 0.3
캔안의 미세먼지 [g] 0.6 0.4 0.3 0.3 0.3 0.3
실시예 번호 19 20 21 22 23 24
A = ATZ [%] - - - - - -
NIGU [%] 50.6 46.0 46.0 46.5 50.6 46.5
Ca-DCA [%] - - - - - -
Na-DCA [%] - - - - - -
TAGN [%] - - - - - -
GuNO3 [%] - - - - - -
B = KNO3 [%] 39.4 - - - 39.4 -
Sr(NO3)2 [%] - 43.5 43.5 38.5 - 38.5
NaNO3 [%] - - - - - -
C = TiO2 1 [%] - - - - - -
ZrO2 2 [%] - - - - - -
Al2O3 3 또는 6 [%] 10.03 10.03 10.06 15.03 - -
Al2O3 + 1% Pt7 [%] - - - - 10.0 15.0
Al2O3+ 1%(Pd+Pt)8 [%] - - - - - -
D = 산화철(Ⅲ)9 [%] - - - - - -
규산알루미늄10 [%] - - - - - -
질화규소 Si3N4 [%] - - - - - -
E = 흑연 [%] - 0.5 0.5 - - -
메틸히드록시에틸셀루로스11 [%] - - - - - -
폴리비닐부티랄[%] [%] - - - - - -
이론치
가스 산출량(V=상수) [몰/kg] 24.3 22.8 22.8 22.4 24.3 22.4
온도(p=135×105Pa) [K] 2050 2380 2380 2330 2430 2330
측정치(60 dm3캔에서)
일산화탄소 [ppm] 5700 6000 8000 5000 4600 4200
산화질소 [ppm] 300 450 600 300 200 250
암모니아 [ppm] 0 0 0 0 0 0
캔안의 거친먼지 [g] 1.0 0.7 0.8 0.3 1.2 0.5
캔안의 미세먼지 [g] 0.4 0.1 0.3 0.3 0.3 0.3
실시예 번호 25 26 27 28 29 30
A = ATZ [%] - - - - - -
NIGU [%] 50.6 46.5 43.5 37.4 48.0 -
Ca-DCA [%] - - - - - -
Na-DCA [%] - - - - - -
TAGN [%] - - - - - -
GuNO3 [%] - - - - - 51.7
B = KNO3 [%] 39.4 - 45.9 - 41.4 -
Sr(NO3)2 [%] - 38.5 - 52.1 - 37.8
NaNO3 [%] - - - - - -
C = TiO2 1 [%] - - - - - -
ZrO2 2 [%] - - - - - -
Al2O3 3 [%] - - - - 5.0 5.0
Al2O3 + 1% Pt7 [%] - - - - - -
Al2O3+ 1%(Pd+Pt)8 [%] 10.0 15.0 - - - -
D = 산화철(Ⅲ)9 [%] - - 5.0 - 5.0 5.0
규산알루미늄10 [%] - - - - - -
질화규소 Si3N4 [%] - - 5.0 10.0 - -
E = 흑연 [%] - - 0.6 0.5 0.6 -
메틸히드록시에틸셀루로스11 [%] - - - - - -
폴리비닐부티랄 [%] - - - - - 0.5
이론치
가스 산출량(V=상수) [몰/kg] 24.3 22.4 23.3 19.8 23.6 26.0
온도(p=135×105Pa) [K] 2430 2330 2130 2820 1970 2100
측정치(60 dm3캔에서)
일산화탄소 [ppm] 4500 4000 6300 6700 8000 5500
산화질소 [ppm] 250 250 400 450 150 900
암모니아 [ppm] 0 0 0 0 250 10
캔안의 거친먼지 [g] 1.1 0.4 1.3 1.3 1.5 0.6
캔안의 미세먼지 [g] 0.2 0.3 0.4 0.5 0.3 0.4
실시예 번호 31 32 33 34 35 36
A = ATZ [%] - - - - - -
NIGU [%] - 43.0 17.7 9.0 18.1 16.0
Ca-DCA [%] 27.8 3.0 17.7 23.8 - -
Na-DCA [%] - - - - 18.1 16.0
TAGN [%] - - - - - -
GuNO3 [%] - - - - - -
B = KNO3 [%] - - - 57.2 58.0
Sr(NO3)2 [%] 62.2 45.5 54.6 - 53.8 -
NaNO3 [%] - - - - - -
C = TiO2 1 [%] - - - - - -
ZrO2 2 [%] - - - - - -
Al2O3 3 [%] 10.0 8.0 10.0 10.0 10.0 10.0
Al2O3 + 1% Pt7 [%] - - - - - -
Al2O3+ 1%(Pd+Pt)8 [%] - - - - - -
D = 산화철(Ⅲ)9 [%] - - - - - -
규산알루미늄10 [%] - - - - - -
질화규소 Si3N4 [%] - - - - - -
E = 흑연 [%] - - - - - -
메틸히드록시에틸셀루로스11 [%] - 0.5 - - - -
폴리비닐부티랄[%] [%] - - - - - -
이론치
가스 산출량(V=상수) [몰/kg] 11.4 22.5 15.8 14.0 17.4 14.7
온도(p=135×105Pa) [K] 2440 2470 2420 1780 2230 1780
측정치(60 dm3캔에서)
일산화탄소 [ppm] 2800 8000 3600 8000 10000 450
산화질소 [ppm] 700 1000 800 500 800 100
암모니아 [ppm] 0 0 0 50 3 2
캔안의 거친먼지 [g] 2.2 0.6 1.2 3.2 1.3 1.5
캔안의 미세먼지 [g] 0.5 0.3 0.4 0.4 0.2 0.3
실시예 번호 37 38 39 40 41 42
A = ATZ [%] - - - - - -
NIGU [%] - - - - - -
Ca-DCA [%] 26.0 28.7 - - - -
Na-DCA [%] - - 28.5 28.5 - -
TAG [%] - - - - 48.6 22.7
GuNO3 [%] - - - - - 22.7
B = KNO3 [%] - 61.3 - 61.0 41.4 34.6
Sr(NO3)2 [%] 59.6 - 61.5 - - -
NaNO3 [%] - - - - - -
C = TiO2 1 [%] 14.0 10.0 10.0 10.0 - -
ZrO2 2 [%] - - - - - -
Al2O3 3 [[%]%] - - - - 10.0 20.0
Al2O3 + 1% Pt7 [%] - - - - - -
Al2O3+ 1%(Pd+Pt)8 [%] - - - - - -
D = 산화철(Ⅲ)9 [%] - - - - - -
규산알루미늄10 [%] - - - - - -
질화규소 Si3N4 [%] - - - - - -
E = 흑연 [%] - - - - - -
메틸히드록시에틸셀루로스11 [%] 0.4 - - - - -
폴리비닐부티랄 [%] - - - 0.5 - -
이론치
가스 산출량(V=상수) [몰/kg] 10.9 11.7 9.7 10.7 26.2 23.4
온도(p=135×105Pa) [K] 2400 1780 2240 1780 2140 1800
측정치(60 dm3캔에서)
일산화탄소 [ppm] 1500 1800 2000 2500 3000 2700
산화질소 [ppm] 300 800 500 1000 150 350
암모니아 [ppm] 10 5 15 3 160 24
캔안의 거친먼지 [g] 1.0 1.7 1.1 1.5 1.4 0.8
캔안의 미세먼지 [g] 0.4 0.5 0.3 0.4 0.3 0.2
실시예 번호 43 44 45 46 47 48
A = ATZ [%] 17.7 - - - - -
NIGU [%] - - - - - -
Ca-DCA [%] - - 18.8 - - -
Na-DCA [%] - - - - - -
TAGN [%] 17.7 - - - - -
GuNO3 [%] - 54.2 18.8 50.0 50.0 51.5
B = KNO3 [%] 44.6 35.8 52.4 - - -
Sr(NO3)2 [%] - - - 39.4 39.4 38.0
NaNO3 [%] - - - - - -
C = TiO2 1 [%] - - - - 10.0 -
ZrO2 2 [%] - - - - - 10.0
Al2O3 3 [%] 20.0 5.0 10.0 10.0 - -
Al2O3 + 1% Pt7 [%] - - - - - -
Al2O3+ 1%(Pd+Pt)8 [%] - - - - - -
D = 산화철(Ⅲ)9 [%] - 5.0 - - - -
규산알루미늄10 [%] - - - - - -
질화규소 Si3N4 [%] - - - - - -
E = 흑연 [%] - - - 0.6 0.6 -
메틸히드록시에틸셀루로스11 [%] - - - - - 0.5
폴리비닐부티랄[%] [%] - - - - - -
이론치
가스 산출량(V=상수) [몰/kg] 20.0 26.6 16.9 25.1 25.1 25.7
온도(p=135 ×105Pa) [K] 1810 1780 1780 2120 2130 2170
측정치(60 dm3캔에서)
일산화탄소 [ppm] 1000 5000 7000 6000 4000 3500
산화질소 [ppm] 150 400 150 800 100 500
암모니아 [ppm] 50 100 150 5 0 10
캔안의 거친먼지 [g] 1.0 2.0 1.8 1.5 1.0 0.5
캔안의 미세먼지 [g] 0.4 0.5 0.6 0.4 0.5 0.3
실시예 번호 49 50 51 52 53 54
A = ATZ [%] 29.75 30.2 30.2 26.5 26.8 33.7
NIGU [%] - - - 8.0 - -
Ca-DCA [%] - - - - - -
Na-DCA [%] - - - - - -
TAGN [%] - - - - - -
GuNO3 [%] - - - - 8.0 -
B = KNO3 [%] 50.25 49.8 49.8 32.5 32.2 56.3
Sr(NO3)2 [%] - - - - - -
NaNO3 [%] - - - 15.0 15.0 -
C = TiO2 1 [%] - - - - - 10.0
ZrO2 2 [%] 3.0 10.0 - - - -
Al2O3 3 [%] 14.0 10.0 10.0 18.0 18.0 -
Al2O3 + 1% Pt7 [%] - - - - - -
Al2O3+ 1%(Pd+Pt)8 [%] 3.0 - - - - -
D = 산화철(Ⅲ)9 [%] - - - - - -
규산알루미늄10 [%] - - 10.0 - - -
질화규소 Si3N4 [%] - - - - - -
E = 흑연 [%] - - - - - -
메틸히드록시에틸셀루로스11 [%] - - - - - -
폴리비닐부티랄[%] [%] - - - - - -
이론치
가스 산출량(V=상수) [몰/kg] 17.6 17.8 19.3 19.4 19.7 19.8
온도(p=135×105Pa) [K] 1780 1780 1920 1800 1780 1820
측정치(60 dm3캔에서)
일산화탄소 [ppm] 2600 3000 4500 3500 6500 8000
산화질소 [ppm] 300 200 300 800 500 250
암모니아 [ppm] 23 50 50 0 5 300
캔안의 거친먼지 [g] 1.0 1.1 1.2 0.8 1.0 0.8
캔안의 미세먼지 [g] 0.2 0.4 0.5 0.2 0.2 0.3
실시예 번호 55 56 57
A = ATZ [%] 30.35 31.66 29.75
NIGU [%] - - -
Ca-DCA [%] - - -
Na-DCA [%] - - -
TAGN [%] - - -
GuNO3 [%] - - -
B = KNO3 [%] 49.65 - 50.25
Sr(NO3)2 [%] - 56.34 -
NaNO3 [%] - - -
C = TiO2 1 [%] - - -
ZrO2 2 [%] - - -
Al2O3 3 [%] 10.0 9.0 20.0
Al2O3 + 1% Pt7 [%] - - -
Al2O3+ 1%(Pd+Pt)8 [%] - - -
D = 산화철(Ⅲ)9 [%] 6.0 - -
규산알루미늄10 [%] 4.0 3.0 -
질화규소 Si3N4 [%] - - -
E = 흑연 [%] - - -
메틸히드록시에틸셀루로스11 [%] - - -
폴리비닐부티랄[%] [%] - - -
이론치
가스 산출량(V=상수) [몰/kg] 18.2 18.8 17.6
온도(p=135 ×105Pa) [K] 1780 2390 1780
측정치(60 dm3캔에서)
일산화탄소 [ppm] 6000 7500 3500
산화질소 [ppm] 100 250 400
암모니아 [ppm] 150 0 0
캔안의 거친먼지 [g] 1.5 0.7 0.7
캔안의 미세먼지 [g] 0.4 0.3 0.3
연소 시험은 본래의 크기, 점화기 및 강철제 필터 패키지를 갖는 60 리터 운전자-에어백용 가스 발생기의 연습 배치된 하우징에서 실행하였다.
가스 발생기용 추진 장입물의 중량은 50 ~ 55 g 이며, 이것은 가스 발생기용 추진제의 개개 조성물의 가스 산출량에 의존한다.
연소 특성에 따라 펠렛은 각각 직경 4 ~ 6 mm와 높이 1.5 및 2.1 mm를 갖는다.
가스 산출량과 온도는 에어백용 가스 발생기용 추진제에 유리한 범위 내에 존재한다.
표에 있는 "거친먼지" 및 "미세먼지"라는 용어는 연소 후 캔 안에 있는 먼지를 칭한다.
표에 주어진 CO, NOx 및 NH3에 대한 측정치는 60 리터 캔에 관한 것이다. 얻어진 값은 비최적 시험 가스 발생기를 사용한 것이라는 것을 고려하는 것이 좋다.
실시예 14 및 15, 17 및 18, 및 20 및 21의 비교로 부터, 종래의 산화물과 비교하여 고도로 분산된 산화물을 사용하여 얻은 효과를 설명했다. 니트로구아니딘 /질산스트론튬 시스템에 대한 입자 방출(거친 및 미세먼지)의 감소는, 화학적 구조식은 동일하지만 낮은 표면적을 갖는 종래의 산화물과 비교해서, 본 발명에 의해 사용한 고도로 분산된 특정 슬래그 트랩(C)에 기인해서 약 20 ~ 40 %이다. 그 외에, 약 10 ~ 25 %의 유독성 가스의 감소는 본 발명에서 사용된 특정 슬래그 트랩(C)의 사용에 의한 연소의 개량 때문이며, 그의 특성은 명백하다.
그 밖에, 표면에 촉매를 갖는 고도로 분산된 슬래그 트랩(C)의 유독 가스의 형성에 대한 추가적인 유익한 효과는 실시예 2 ~8 및 10에 따른 가스 발생기용 추진제의 비교에 의해 알 수 있다.
CO 및 NOx의 몫은 실시예 8 및 10(촉매 있음)에 따르고, 실시예 2(촉매 없음, 동일 조성을 갖는 것은 별문제로 하고)의 것 이하이다.
특히 바람직한 조성은 실시예 14, 17 및 20의 조성이다.
여러 조성물의 열역학적 자료는 산소 균형 초과에 대하여 산출했으며, 이 자료에서 연소 도중 유독성 기체의 가능한 최소량이 예상된다.

Claims (18)

  1. (A) 질산 구아닌(GUNI; GuNO3), 디시아나미드, 암모늄 디시아나미드, 소듐 디시아나미드(Na-DCA), 구리 디시아나미드, 주석 디시아나미드, 칼슘 디시아나미드 (Ca-DCA), 구아니딘 디시아나미드(GDCA), 아미노구아니딘 바이카보네이트(AGB), 아미노구아니딘 나이트레이트(AGN), 트리아미노구아니딘 나이트레이트(TAGN), 니트로구아니딘 (NIGU), 디시안디아미드(DCD), 아조디카본아미드(ADCA) 뿐만 아니라 테트라졸(HTZ), 5-아미노테트라졸(ATZ), 5-니트로-1,2,4-트리아졸-3-온(NTO), 이들의 염과 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 연료,
    (B)적어도 하나의 알칼리 금속의 질산염, 또는 알칼리 토금속의 질산염 또는 질산암모늄, 염소산암모늄, 또는 과염소산암모늄,
    (C) 적어도 하나의, 고도로 분산된 형태의 Al2O3, TiO2, 및 ZrO2및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로 부터 선택되는 높은 융점을 갖는 본질적으로 화학적 불활성 슬래그 트랩으로 이루어진 가스 발생기용 추진제.
  2. 제 1항에 있어서, 성분(A)가 약 20 ~ 60 중량%, 바람직하게 약 28 ~ 52 중량%, 특히 약 45 ~ 51 중량%의 양으로 존재하며; 성분(B)가 약 38 ~ 63 중량%, 바람직하게 약 38 ~ 55 중량%, 특히 약 39 ~ 45 중량%의 양으로 존재하며; 성분 (C)가 약 5 ~ 22 중량%, 바람직하게 약 8 ~ 20 중량%, 특히 약 9 ~ 11 중량%의 양으로 존재하는 가스 발생기용 추진제.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 성분 (A)가 니트로구아니딘, 5-아미노테트라졸, 디시안디아미드, 디시아나미드, 나트륨 및 칼슘 디시아나미드 및 질산 구아닌 , 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 가스 발생기용 추진제.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 성분(B)가 질산 나트륨, 질산 칼륨 및 질산 스트론튬으로 이루어진 군으로부터 선택되는 가스 발생기용 추진제.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 성분(C)가 고도로 분산된 Al2O3, 고도로 분산된 TiO2및 고도로 분산된 ZrO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 가스 발생기용 추진제.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 성분(C)가 비표면이 100 ± 15 m2/g 인 고도로 분산된 Al2O3, 비표면이 50 ± 15 m2/g 인 고도로 분산된 TiO2, 비표면이 40 ± 10 m2/g인 고도로 분산된 ZrO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 가스 발생기용 추진제.
  7. 제 5항에 있어서, 성분 (C)의 일부가 촉매적으로 효과적인 층 두께로 백금금속 또는 백금 금속 또는 구리의 금속 합금의 담체인 가스 발생기용 추진제.
  8. 제 7항에 있어서, 백금금속이 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd) 및 백금(Pt)으로부터 선택되는 가스 발생기용 추진제.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 백금금속의 금속 합금이 Pt/Pd 및 Pt/Rh 합금으로부터 선택되는 가스 발생기용 추진제.
  10. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 성분 (C)에 대한 촉매의 중량 비율이 0.1 ~ 5 중량%, 바람직하게 0.2 ~ 1.2 중량%인 가스 발생기용 추진제.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 성분(A)가 니트로구아니딘이고, 성분(B)가 질산 스트론튬이고, 성분(C)가 고도로 분산된 Al2O3, TiO2또는 ZrO2인 가스 발생기용 추진제.
  12. 제 11항에 있어서, 총 조성물에 대하여, 성분(A)가 45 ~ 51 중량%의 양으로 존재하고, 성분(B)가 39 ~ 45 중량%의 양으로 존재하고, 성분(C)가 9 ~ 11 중량%의 양으로 존재하는 가스 발생기용 추진제.
  13. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나의 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 탄산염, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 산화물, 규산염, 알루민산염, 규산알루마늄, 질화규소(Si3N4)및 산화철(Ⅲ)로 부터 선택되는 적어도 하나의 슬래그 형성제로 이루어진 성분(D)를 추가로 포함하는 가스 발생기용 추진제.
  14. 제 13항에 있어서, 성분(D)가 2 ~ 12 중량%의 양으로, 바람직하게 4 ~ 10 중량%의 양으로 존재하는 가스 발생기용 추진제.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 실온에서 수용성인 적어도 하나의 결합제로 이루어진 성분(E)를 추가로 포함하는 가스 발생기용 추진제.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 결합제가 셀룰로스 화합물, 하나 이상의 중합성 올레핀계 불포화 모노머의 폴리머, 실온에서 물에 녹지 않는 스테아르산의 금속염 및 흑연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 가스 발생기용 추진제.
  17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서, 상기 결합제가 0 ~ 2 중량%, 바람직하게 0.3 ~ 0.8 중량%의 양으로 존재하는 가스 발생기용 추진제.
  18. 에어백의 가스-발생제, 소화제 또는 추진제로서 사용되는 제 1항 내지 제 17항 중 어느 하나의 항에 따른 가스 발생기용 추진제.
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