CN100339339C - 一种产气药剂的模塑制品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种产气药剂的模塑制品，其内有一中空孔，在其表面还含有数个贯穿的凹槽；同时还公开了产气药剂模塑制品的制备方法；该产气药剂的模塑制品具有中空轴垂直的法向点火槽，点火可靠，初始燃面成倍增长并呈增面燃烧；而且产气药剂模塑制品的制备工艺简单，易于生产，不仅能适于高燃速产气剂，而且能适于低燃速产气剂，可直接用于气体发生器的装配。
Description
技术领域
本发明涉及一种产气组合物药剂，尤其涉及产气药剂的形状及其制备方法。
背景技术
目前，一般对于汽车用气囊的气体发生器，气囊的气体来源主要有三种方式：烟火药、罐装的混合气体、烟火药与罐装混合气体的混合物。常用的为烟火式气囊和混合式气囊。其中烟火式气体发生器是利用产气药剂燃烧产生的气体在瞬间充满气袋实现对乘员的保护，它以生产工艺简单，成本低廉、装配容易、体积小、工作可靠，为大部分驾驶员侧气体发生器所选用。
气体发生器有许多机械部件和火工元器件组装而成，这些部分的组装效率必须适应汽车行业的需求，所以一般设计为自动化或者半自动化生产，这就对产气药的形状提出了应适于组装的额外要求，所以，产气药片和药粒通常先称装于一个药盒里，再运送于生产线上组装。而且称量过程要求严格，投资不小。除此之外，药盒与盒盖的生产、称量与装配又增加了一些不可忽略的原始成本。所以大家就想到生产一种易于装配的产气药柱，这样直接用于气体发生器的装配，而无需使用药盒。因为药柱初始燃面小，不易点火，加工困难等因素，这方面使用一直受到限制。
当然也有一些燃速极快的中空药柱配方，但因为使用了高氯酸钾或高氯酸铵等氧化剂，使产气组分氯气含量超标，并且因为车辆的长期颠簸使药柱碎裂，从而在出现事故需要气体发生器进行正常工作时，工作不稳定，甚至出现燃烧转爆轰(DDT)。
比如，申请号为97110337.2，发明名称为用于气囊的产气剂，其公开了一种产气剂模压制品为内有一延续贯穿开孔的圆柱形，其中产气组合物具有小的燃烧线速度，通过将其模压成特定结构而在规定的时间内燃烧，其中产气组合物在70kgf/cm2压力下燃烧线速度r(mm/sec)与所述的模压制品的厚度W(mm)的关系在以0.005≤w/(2·r)≤0.3表示范围内。
还有，申请号为98800317.1，发明名称为产气组合物及其模塑制品，其公开了一种产气组合物与水或有机溶剂均匀混合后，将得到的混合物通过挤塑制成单孔或多孔柱状的模塑制品。
因此，研究人员也在试图寻找一种新产气药剂形状，易于装配并可直接用于气体发生器的装配，其不仅能适于高燃速产气剂，而且能适于低燃速产气剂，使一些低燃速药剂不用生成药片或者药粒也可为气体发生器所使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种产气药剂模塑制品，该产气药剂模塑制品具有中空轴垂直的法向点火孔，点火可靠，初始燃面成倍增长并呈增面燃烧，可直接用于气体发生器的装配。
本发明的另一目的在于提供一种产气药剂模塑制品的制备方法，该方法工艺简单，易于生产。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：
一种产气药剂模塑制品，其内有一中空孔，其特征在于，在其端面还含有数个贯穿的凹槽。
其中，所述的产气药剂的模塑制品的外形可为柱状、椭球体或球体以及与气体发生器形状相适宜的任何形状；所述的柱体可为圆柱、长方体或立方体。
所述的中空孔为圆柱形、方形或长方形等可贯通产气药剂模塑制品的任意形状。
所述的中空孔位于产气药剂的中间部位。
所述的凹槽为半圆形、长方形、半椭圆形或半纺锤形等与产气药剂模塑制品端面相贯穿的任意形状。
所述的凹槽与所述的中空孔相垂直。
所述的凹槽分布在所述产气药剂端面的一侧或两侧。
所述的凹槽在所述产气药剂端面呈十字、星状对称分布或不对称分布。
本发明所述的产气药剂模塑制品中中空孔的大小与所用点火药和传火药的点传火能力系系相关，传火能力强、密度大的传火药，装体积小，所以中空直径就可以小一些，反之，则大一些。与轴法向垂直的凹槽尺寸，与产气药模塑制品的燃烧性能有关，容易点火，且燃烧速度快的产气药，法向凹槽尺寸就可以小一些。
所述的产气药剂模塑制品可两层叠加使用，凹槽相互重合成孔，形成中空轴垂直的法向点火孔，当然也可随机叠加。
本发明所述的产气药剂模塑制品易于生产，工艺简单，其表面有许多与点火中空轴垂直的法向点火孔。这样可以实现初始的大燃面，并且能产生增面燃烧的燃烧效果。
本发明所述的产气药剂可采用模压成型，即模塑成型。
本发明所述的产气药剂模塑制品由三步骤制备而成，第一步是混料；第二步是模压，第三步是烘干。
本发明所述的产气药剂模塑制品的制备方法，包括混料、模压和烘干，其中，所述的模压工艺步骤如下：
先将底座与芯杆装配在一起，套上模筒；
将混合好、一定重量的原材料，倒入上面装配好底座和芯杆的模筒中，置入柱塞后，预压；
然后将整个压药模具置于油压机，用比压1200～2500的压力进行压制，保压3～8秒，取出即可。
具体过程如下：
第一步是混合。其中包含相同原材料不同粒径之间的混同，各种燃料或氧化剂的部分混匀，包含所有原材料的初步混匀以及最后在含有溶剂时混合。
相同原材料不同粒径的混同可以视其原材料的感度不同选择相关的混合设备，比如硝酸胍、氧化铜、氧化铁等化学安定性较好的物质便可以选择常规化工混合设备；硝基胍、碱式硝酸铜等有一定危险的原材料一定要用具有相应防爆级别的安全的混匀装备。如果是小批生产，上述预混均可使用手工操作。
干混在纸鼓或制量机(烟火专用)中进行，混合时间一般半个小时以上，具体时间与纸鼓的转速有关，也与混合的批量有关，制量机和纸鼓的容量大小，有2公斤到100公斤许多种。
干混均匀的原材料，加入适量溶剂后，再进行湿混。湿混的目的，是让溶剂能均匀的分散到组合当中，以利于后续工艺的参数选择。如果采用虫胶漆为粘结剂，因其一般为片状不易混匀，所以用溶剂将其溶化后，再与原材料一起湿混。
湿混完后的原材料预烘或者晾干至挥发份适宜模压的时候，一般为0.8～2％，就可以进行一下道工艺——模压。
本发明的产气药剂对原材料没有严格限制，既可采用高燃速产气剂组方，也可选用低燃速产气剂的组方。比如由胍类、唑类及其衍生物、三嗪衍生物中的几种作为产气剂的燃料，可采用五氨基四唑、双氰胺、硝基胍、硝酸胍、乙二酰二胺，草酸铵等工业上容易获得并且价格低廉富氮化合物；氧化剂则选择以碱式金属硝酸盐为主氧化剂附加以金属氧化物为附氧化剂；必要时加入一些必要的燃速调节剂或者金属纤维丝提高产气药的燃烧速度；粘结剂选择羧甲基纤维素钠、膨润土、虫胶漆或者食品级瓜尔胶。
最宜使用的燃料以硝酸胍为主，以硝酸胍为主的产气组合物，硝酸胍的含量为20～70％，其中以30～45％质量百分比为最佳方案，本发明的氧化剂选用超细碱式硝酸铜，平均粒径为1.4微米，其含量为30～65％。辅助氧化剂选择氧化铜，其含量为碱式硝酸铜的30～70，其中40％左右最为合适，粘结剂使用了1.5％膨润士，也可使用虫胶漆，点火改良剂为3％左右的三氧化二铝，溶剂使用无水乙醇。
第二步是模压，模压工艺是关键，模具的设计以及比压参数的选取都是影响药柱成型后性能好坏的关键。药柱形状在很大程度上决定了燃速，特别是起始燃速。药压太大则直接影响到药柱的力学性能。
本发明所用压药模具有底座、模筒、柱塞、芯杆四部分组成，根据所需产气药剂的模塑制品形状设计压药模具的构造，所用压药设备为100T或者60T四柱油压机，压药比压为1200～2500，适宜比压为1800～2200。
模压的过程详述如下：
将底座与芯杆装配在一起，再平放于装药台上，套上模筒。
将混合好含有一定挥发份的原材料，按照发生器设计的装药量进行计算后称出一定质量的原材料，将这些原材料倒入上面装配好底座和芯杆的模筒中，轻轻的抖动，使原材料在模筒中分散开来，置入柱塞后，用手预压。
将整个压药模具置于四柱油压机，用比压1200～2500的压力进行压制，保压3～8秒。压制时须在防爆工房中操作，模具的放置用导轨完成，模具放置好后，关上防爆门。
压制过程结束后，由导轨取出模具，先拆掉底座和芯杆，再用柱塞将压好的药柱从模筒底部推出。至此，模压工艺全部完成。
第三步：烘干
将压好的药柱，单层放在料盘上进行烘干，烘干温度70～85℃，控制挥发份至0.3％以内。
本实用新型产气药剂的模塑制品可单独使用，也可几片重叠在一起使用，中间孔是为了放置传火药或者低发点传火药以及点火具等。叠放在一起使用时，为了获得较好的点传火效果，两个药片法的向凹槽可以错开，不必对正。这样可以获得更好的点火效果，也可增加初始的燃面。
本发明的产气药剂模塑制品通过调整产气药的形状，为产气药大药柱的点火提供了可靠保证，使产气药大药柱的点火可靠；同时，所述的产气药剂模塑制品易于生产，工艺简单，其表面有许多与点火中空轴垂直的法向点火槽，这样可以实现初始的大燃面，并且能产生增面燃烧的燃烧效果；而且本发明的产气药剂易于装配并可直接用于气体发生器的装配，其不仅能适于高燃速产气剂，而且能适于低燃速产气剂，使一些低燃速药剂不用生成药片或者药粒也可为气体发生器所使用。
附图说明
图1为本发明所述产气药剂模塑制品的立体结构图
图2为本发明所述产气药剂模塑制品两层叠加结构图
其中
1 产气药剂模塑制品 2 中空孔
3 凹槽
具体实施方式
下面由具体实施例配合所附的图式详加说明，以致更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
如图1-2所示，本实用新型提出一种产气药剂的模塑制品1，为一中空圆柱形，在其中部有一中空圆孔2，在其两侧表面，与中空轴垂直的法向还分别有4个贯穿的凹槽3，呈星状分布。
当然，本实用新型所述的产气药剂的模塑制品的外形也可为椭球体、球体、长方体、立方体以及与气体发生器形状相适宜的任何形状。
所述的中空孔也可为方形或长方形等可贯通产气药剂的任意形状。
所述的凹槽可为长方形、半椭圆形或半纺锤形等与产气药剂的模塑制品表面相贯穿的任意形状，凹槽可发布在一侧也可在两侧，凹槽的数量可多个，可呈十字、星状对称分布或不对称分布，以模具制造方便为限。
本实施例所述产气药剂的模塑制品采用模压成型，由三步骤制备而成，第一步是混料；第二步是模压，第三步是烘干。其制备过程如下：
1.混合：
将45％硝酸胍、38％超细碱式硝酸铜，17％氧化铜，外加0.8％虫胶漆以及1％左右的三氧化二铝在制量机进行干混，混合时间40分钟，均匀后，加入5％无水乙醇溶剂，再进行湿混。湿混后的原材料晾干至挥发份1％适宜模压时，可以进行一下道工艺——模压。
2.模压：
本实用新型所用压药模包括底座、模筒、柱塞、芯杆四部分，根据实施例产气药剂的模塑制品形状设计压药模具的构造，底座、柱塞的一端面具有星状分布的凸槽，所用压药设备为100T四柱油压机。
先将底座与芯杆装配在一起，再平放于装药台上，套上模筒。
将混合好的原材料，按照发生器设计的装药量进行计算后称出一定质量的原材料，将这些原材料倒入上面装配好底座和芯杆的模筒中，轻轻的抖动，使原材料在模筒中分散开来，置入柱塞后，用手预压。
将整个压药模具置于四柱油压机，用比压1800的压力进行压制，保压5秒。压制时须在防爆工房中操作，模具的放置用导轨完成，模具放置好后，关上防爆门。
压制过程结束后，由导轨取出模具，先拆掉底座和芯杆，再用柱塞将压好的药柱从模筒底部推出。至此，模压工艺全部完成。
3.烘干：
将压好的药柱，单层放在料盘上进行烘干，烘干温度75℃，控制挥发份至0.3％以内。
本发明的产气药剂模塑制品、与轴向平行的中空药柱进行了性能对比，试验结果如下：
| 性能 | 本发明产气药剂模塑制品 | 通常的中空药柱 |
| 尺寸mm | Φ52×13(中孔Φ17) | Φ52×13(中孔Φ17)，8个与中轴平行的Φ6孔 |
| 假密度(排水法测)g/cm3 | 2.03 | 1.98 |
| 松装密度g/cm3 | 1.23 | 1.1 |
| 单片重量g | 17.5 | 16 |
| 23℃气囊静态展开时间T2 | 33 | 470 |
| -40℃气囊静态展开时间T2 | 40 | 660 |
| 85℃气囊静态展开时间T2 | 25 | 350 |
| 23℃气袋维持时间T3 | 40 | 气袋未正常打开 |
| -40℃气袋维持时间T3 | 42 | 气袋未正常打开 |
| 85℃气袋维持时间T3 | 32 | 气袋未正常打开 |
| TANK试验的峰值压力MPa | 12.8 | 10.1 |
| 压力指数 | 0.20 | 0.20 |
| 温度系数v100℃/v0℃ | 1.1 | 1.2 |
| 抗压性能MPa | 6 | 6 |
本发明的产气药剂模塑制品同与轴向平行的中空药柱的性能相比可见，本发明的产气药剂模塑制品性能优于现有的中空药柱，点火可靠，其表面有许多与点火中空轴垂直的法向点火槽实现初始的大燃面，能产生增面燃烧的燃烧效果。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明实施的范围。所以凡依本发明申请范围所述的形状、构造、特征及精神所为均是等同变化或修饰，均应包括于本发明的申请专利范围之内。
Claims (9)
1.一种产气药剂的模塑制品，其内有一中空孔，其特征在于：在其端面上还含有数个与所述的中空孔相垂直贯穿的凹槽。
2.根据权利要求1所述产气药剂的模塑制品，其特征在于：所述产气药剂模塑制品的外形为柱状、椭球体或球体以及与气体发生器形状相适宜的任何形状。
3.根据权利要求2所述产气药剂的模塑制品，其特征在于：所述的柱体为圆柱、长方体或立方体。
4.根据权利要求1所述产气药剂的模塑制品，其特征在于：所述的中空孔位于产气药剂的中间部位。
5.根据权利要求1或4所述产气药剂的模塑制品，其特征在于：所述的中空孔为圆柱形、方形或长方形及可贯通产气药剂的任意形状。
6.根据权利要求1所述产气药剂的模塑制品，其特征在于：所述的凹槽为半圆形、长方形或半椭圆形以及与产气药剂表面相贯穿的任意形状。
7.根据权利要求1所述产气药剂的模塑制品，其特征在于：所述的凹槽分布在所述产气药剂端面的一侧或两侧。
8.根据权利要求1或7所述产气药剂的模塑制品，其特征在于：所述的凹槽在所述产气药剂端面呈十字、星状对称分布或不对称分布。
9.一种权利要求1所述产气药剂的模塑制品的制备方法，包括混料、模压和烘干，其特征在于，所述的模压工艺步骤如下：
先将底座与芯杆装配在一起，套上模筒；
将混合好、一定重量的原材料，倒入上面装配好底座和芯杆的模筒中，置入柱塞后，预压；
然后将整个压药模具置于油压机，用比压1200～2500的压力进行压制，保压3～8秒，取出即可。
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