CZ2004684A3

CZ2004684A3 - Pyrotechnic secondary composition for electrical indicators with reduced toxicity

Info

Publication number: CZ2004684A3
Application number: CZ20040684A
Authority: CZ
Inventors: Nemcák@Ondrej; Gurica@Vladimír
Original assignee: Indet Safety Systems A. S.
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2006-01-11

Abstract

Pyrotechnická sekundární smes je tvorena 20 az 70% hmotn. paliva, které je jedna nebo více látek ze skupiny obsahující: hydrid titanu TiHx (kde x = 1,2 - 2), rhodanid medný, práskový bor, práskový nebo supinkový hliník, zirkonium nebo hydrid zirkonia, o velikosti cástic paliv 0,1 az 100 .mi.m, nejlépe 0,5 az 50.mi.m, a 30 az 80 % hmotn. oxidovadla, které je jedna nebo více látek ze skupiny obsahující bezvodý dusicnan strontnatý nebo draselný, bazický dusicnan mednatý, chloristan amonný nebo draselný, oxid zelezitý nebo mednatý a/nebo jejich smes, o velikosti cástic oxidovadla 0,1 az 100 .mi.m, nejlépe 0,5 az 70 .mi.m, pricemz smes prípadne dále obsahuje prísady, jako jsou stabilizátory, plniva a pojiva, v celkovém mnozství nejvýse 10 % hmotn., vztazeno na 100 % hmotn. smesi paliva a oxidovadla. Tato pyrotechnická sekundární smes je pouzitelná pro elektrické iniciátory, jako jsou elektrické plastové nebo GTMS iniciátory, pilule, palníky apod., nebot jsou na bázi paliv a oxidovadel bezobsahu toxických a tezkých kovu jako chrom, baryum, antimon a olovo. Hlavní oblast pouzití této smesi je predpokládána v elektrických iniciátorech pro bezpecnostní automobilové systémy, jako jsou inflátory airbagu, predpínace bezpecnostních pásu, prerusovace napájení od automobilového akumulátoru, omezovace pro predpínace bezpecnostních pásu atd..The pyrotechnic secondary mixture consists of 20 to 70 wt. fuels that are one or more of the group consisting of: titanium hydride TiHx (where x = 1,2-2), rhodanide copper, powdered boron, powdered or supink aluminum, zirconium or zirconium hydride, with a particle size of 0,1 and 100 µm, preferably 0.5 to 50 µm, and 30 to 80 wt. oxidising agents which are one or more substances of the group consisting of anhydrous strontium or potassium nitrate, basic copper nitrate, ammonium or potassium perchlorate, iron oxide or copper oxide and / or mixtures thereof, of an oxidising particle size of 0,1 to 100. preferably 0.5 to 70 .mu.m, the composition optionally further comprises additives such as stabilizers, fillers and binders, in a total amount of at most 10% by weight, based on 100% by weight. fuel / oxidizer mixture. This pyrotechnic secondary blend is applicable to electrical initiators such as electrical plastic or GTMS initiators, pills, sticks, and the like, which are free of toxic and heavy metals such as chromium, barium, antimony, and lead based on fuels and oxidants. The main field of application of this composition is envisaged in electrical initiators for automotive safety systems such as airbag inflators, seat belt pretensioners, car battery interruption, safety belt pretensioner restraints, etc.

Description

Pyrotechnická sekundární směs pro elektrické iniciátory se sníženou toxicitouPyrotechnic secondary mixture for electric initiators with reduced toxicity

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká pyrotechnické sekundární směsi využitelné v elektrických iniciátorech, přičemž tato směs a především její zplodiny vykazují oproti směsím dosud používaným v elektrických iniciátorech výrazně sníženou toxicitu. Pyrotechnická směs podle vynálezu je určena především pro elektrické iniciátory v automobilovém průmyslu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a pyrotechnic secondary composition useful in electric initiators, wherein the composition, and in particular its fumes, exhibits significantly reduced toxicity compared to compositions previously used in electric initiators. The pyrotechnic composition according to the invention is intended primarily for electric initiators in the automotive industry.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Jak je známo v daném oboru, pyrotechnické sekundární směsi pro elektrické iniciátory zpravidla obsahují soli některých těžkých a/nebo toxických kovů, jako je olovo, baryum, chrom, antimon apod. (např. oxid olovičitý, minium, chroman barnatý, sirník antimonitý atd.). Tyto sloučeniny se již tradičně používají pro svůj vyhovující zažehovací účinek, jejich nevýhoda zejména při běžných civilních aplikacích však spočívá vtom, že při výbuchu produkují toxické látky a zatěžují tak okolní prostředí a škodí lidskému zdraví. Zdravotní a ekologická hlediska jsou v posledních letech stále více v centru pozornosti odborníků i široké veřejnosti, což vede k četným omezením dosud používaných látek nebo postupů a tím k nutnosti hledat nová, z těchto hledisek přijatelnější technická řešení.As is known in the art, pyrotechnic secondary initiator compositions typically contain salts of certain heavy and / or toxic metals such as lead, barium, chromium, antimony and the like (eg, lead oxide, minium, barium chromate, antimony sulfide, etc. ). These compounds have traditionally been used for their satisfactory ignition effect, but their disadvantage, in particular in conventional civil applications, is that they produce toxic substances in an explosion and thus burden the environment and harm human health. In recent years, health and environmental concerns have increasingly been the focus of attention by professionals and the general public, leading to numerous limitations on substances or processes in use so far, and the need for new, more acceptable technical solutions.

Základní použití pyrotechnických sekundárních směsí je při výrobě různých typů elektrických iniciátorů k zesílení zažehovacího účinku primárních zažehovacích složí. Sekundární směsi je možno nanášet jako další vrstvu na sloze primární, např. máčením, nakapáváním nebo nasypáváním, případně lisováním.The basic use of pyrotechnic secondary mixtures is in the manufacture of various types of electric initiators to enhance the ignition effect of primary ignition compositions. The secondary mixtures can be applied as an additional layer on the primary composition, for example by dipping, dripping or pouring or pressing.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nevýhody a nedostatky dosud známých pyrotechnických sekundárních směsí pro elektrické iniciátory do značné míry odstraňuje pyrotechnická sekundární směs pro elektrické iniciátory podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že směs je tvořena 20 až 70 % hm. paliva, které je jedna nebo více látek ze skupiny obsahující: hydrid titanu TiHx (kde x = 1,2 až 2), rhodanid měďný, práškový bor, práškový nebo šupinkový hliník, zirkonium nebo hydrid zirkonia, o velikosti částic paliv 0,1 až 100 pm, nejlépe od 0,5 do 50 pm, a 30 až 80 %These disadvantages and drawbacks of the prior art pyrotechnic secondary initiator compositions are largely overcome by the inventive pyrotechnic secondary initiator composition. The invention is based on the fact that the mixture consists of 20 to 70 wt. fuels which are one or more of the group consisting of: titanium hydride TiHx (where x = 1.2 to 2), copper (I) rhodanide, boron powder, aluminum powder or flake, zirconium or zirconium hydride, with a fuel particle size of 0.1 to 100 pm, preferably from 0.5 to 50 pm, and 30 to 80%

99

9 99 9

9 9 9 • 29 9 9 • 2

9 9 99 9 9

99999 9 9 hm. oxidovadla, které je jedna nebo více látek ze skupiny obsahující bezvodý dusičnan strontnatý nebo draselný, bazický dusičnan měďnatý, chloristan amonný nebo draselný, oxid železitý nebo měďný a/nebo jejich směs, o velikosti částic oxidovadla 0,1 až 100 pm, nejlépe 0,5 až 70 pm.99999 9 9 wt. oxidizing agents which are one or more of the group consisting of anhydrous strontium or potassium nitrate, basic copper nitrate, ammonium or potassium perchlorate, ferric or cupric oxide and / or a mixture thereof, with an oxidizer particle size of 0.1 to 100 µm, preferably 0, 5 to 70 pm.

Dále může pyrotechnická sekundární směs podle vynálezu obsahovat stabilizátory, plniva a pojivá v množství do 10 % hm., vztaženo na celkové množství směsi paliva a oxidovadla (100 % hm.).Further, the pyrotechnic secondary composition of the invention may contain stabilizers, fillers and binders in an amount of up to 10 wt% based on the total amount of fuel / oxidant mixture (100 wt%).

Stabilizátorem nebo plnivem pro pyrotechnickou sekundární směs podle vynálezu je s výhodou oxid křemičitý, oxid hořečnatý a/nebo oxid vápenatý, v množství do 5 % hm., nejlépe 0,2 až 1 % hm., o velikosti částic kolem 1 pm.The stabilizer or filler for the pyrotechnic secondary composition of the invention is preferably silica, magnesium oxide and / or calcium oxide, in an amount of up to 5 wt%, most preferably 0.2 to 1 wt%, with a particle size of about 1 µm.

Jako pojivo pro pyrotechnickou sekundární směs podle vynálezu je možno použít s výhodou nitrocelulózu, fluoroelastomerové pojivo, kopolymer polyvinylizobutyletheru a polyvinylchloridu, styren-butadien-styrenové pojivo a/nebo sodnou sůl karboxymetylcelulózy, v množství 1 až 10 % hm., nejlépe 2 až 7 % hm., a toto pojivo je rozpuštěno v rozpouštědle, jako je aceton, n-butylacetát, n-amylacetát, izoamylacetát a/nebo voda.The binder for the pyrotechnic secondary mixture according to the invention is preferably nitrocellulose, a fluoroelastomer binder, a copolymer of polyvinyl isobutyl ether and polyvinyl chloride, a styrene-butadiene-styrene binder and / or sodium carboxymethylcellulose in an amount of 1 to 10% by weight, most preferably 2 to 7%. and the binder is dissolved in a solvent such as acetone, n-butyl acetate, n-amyl acetate, isoamyl acetate and / or water.

Výhodou pyrotechnické sekundární směsi podle vynálezu je použití složek s výrazně sníženou toxicitou oproti dosud používaným složkám obsahujícím těžké a/nebo toxické kovy, jako je olovo, rtuť, baryum, chrom, antimon apod. Pyrotechnická sekundární směs podle vynálezu neobsahuje ani při výbuchu netvoří toxické sloučeniny těchto kovů a neobtěžuje tak okolní prostředí a neškodí lidskému zdraví. Vzhledem k těmto výhodným vlastnostem je hlavní oblast použití takové směsi předpokládána v elektrických iniciátorech pro bezpečnostní automobilové systémy, jako jsou inflátory airbagů, předpínače bezpečnostních pásů, přerušovače napájení od automobilového akumulátoru, omezovače pro předpínače bezpečnostních pásů atd.The advantage of the pyrotechnic secondary composition according to the invention is the use of components with significantly reduced toxicity compared to the components used to date containing heavy and / or toxic metals such as lead, mercury, barium, chromium, antimony and the like. these metals and does not disturb the environment and does not harm human health. In view of these advantageous properties, the main field of application of such a mixture is envisaged in electric initiators for safety automotive systems such as airbag inflators, seat belt pretensioners, automotive battery breakers, seat belt pretensioners, etc.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží následující příklady konkrétního provedení pyrotechnické sekundární směsi se sníženou toxicitou.The following examples illustrate a particular embodiment of a pyrotechnic secondary composition with reduced toxicity.

9 • 9 9 • 9 9 99 9 9 9 9

9 999 •99 ·· 9 • 9 99,999 • 99 ·· 9 • 9 9

9 999 • 9 9 99,999 9,9 9

9 9 99 9 9

99 •399 • 3

9 9 9 99

99 9 9 998 9 9 9

Příklad 1Example 1

Pyrotechnická sekundární směs byla připravena z 35g paliva hydridu titanu TiHx (kde x = 1,2 - 2) o velikosti částic 0,1 - 10 pm smísením s 65g oxidovadla chloristanu draselného o velikosti částic 0,5 - 60 pm. Jako pojivá bylo použito 4g sodné soli karboxymethylcelulózy ve vodném roztoku. Po granulaci a vysušení některým z postupů běžných v daném oboru byla získána pyrotechnická sekundární slož s vysokým zažehovacím účinkem a použitelná do elektrických iniciátorů s možností plnění např. gravimetricky nasypáváním nebo volumetricky nasypáváním, a to volně sypaná nebo slisovaná, dále máčením nebo nakapáváním.The pyrotechnic secondary mixture was prepared from 35g of TiHx titanium hydride fuel (where x = 1.2-2) with a particle size of 0.1-10µm by mixing with 65g of potassium perchlorate oxidizer with a particle size of 0.5-60µm. 4g of sodium carboxymethylcellulose in aqueous solution was used as binder. After granulation and drying by some of the methods known in the art, a pyrotechnic secondary composition having a high ignition effect and usable in electric initiators with the possibility of filling, for example gravimetrically or volumetrically, freely poured or compressed, dipping or dripping was obtained.

Příklad 2Example 2

Pyrotechnická sekundární směs byla připravena z 20g paliva hliníkového prášku o velikosti částic 2-80 pm smísením s 12g druhého paliva práškového bóru o velikosti částic 0,1 - 10 pm a s 68g oxidovadla chloristanu draselného o velikosti částic 0,5 - 60 pm. Jako pojivá bylo použito 2,5g fluoroelastomeru Vitonu B ve formě butylacetátového roztoku. Jako stabilizátoru bylo použito 0,5g oxidu hořečnatého o velikosti částic kolem 1 pm. Po granulaci a vysušení některým z postupů běžných v daném oboru byla získána spolehlivá pyrotechnická sekundární slož s vysokým zažehovacím účinkem a použitelná do elektrických iniciátorů s možností plnění např. gravimetricky nasypáváním nebo volumetricky nasypáváním, volně sypaná nebo následně slisovaná.The pyrotechnic secondary mixture was prepared from 20g of 2-80µm aluminum powder fuel by mixing with 12g of a second boron powder of 0.1-10µm particle size and 68g of potassium perchlorate oxidizer of 0.5-60µm particle size. 2.5 g of Viton B fluoroelastomer in the form of a butyl acetate solution were used as binders. As a stabilizer, 0.5 g of magnesium oxide with a particle size of about 1 µm was used. After granulation and drying by any of the methods known in the art, a reliable pyrotechnic secondary composition with a high ignition effect and usable in electric initiators with the possibility of filling eg gravimetrically or volumetrically, freely poured or subsequently compressed was obtained.

Příklad 3Example 3

Pyrotechnická sekundární směs byla připravena z lOg paliva práškového bóru o velikosti částic 0,1 - 10 pm smísením s 15g druhého paliva rhodanidu měďného o velikosti částic 0,1-40 pm a dále s 62g oxidovadla dusičnanu draselného o velikosti částic 0,5-60 pm a 13g druhého oxidovadla bazického dusičnanu měďnatého o velikosti Částic 0,1 - 10 pm. Jako pojivá bylo použito nitrocelulózy v množství 4g ve formě izoamylacetátového roztoku. Vzniklá sekundární slož je vysoce kalorická a poskytuje velmi dlouhý zažehovací impuls, což může být výhodné pro některé konkrétní aplikace.The pyrotechnic secondary mixture was prepared from 10g of boron powder of 0.1-10µm particle size by mixing with 15g of second copper rhodanide fuel of 0.1-40µm particle size and 62g of 0.5-60 potassium nitrate oxidizer. pm and 13g of a second basic copper nitrate oxidizer having a particle size of 0.1-10 .mu.m. Nitrocellulose was used as binder in an amount of 4g as an isoamyl acetate solution. The resulting secondary composition is highly caloric and provides a very long ignition pulse, which may be beneficial for some specific applications.

Příklad 4Example 4

Pyrotechnická sekundární směs byla připravena ze 43g zirkoniového prášku o velikosti částic 0,1 - 10 pm smísením s 5g druhého paliva práškového hliníku o velikosti částic 0,1 ·· · 1· fefe fefe · ··· ··· fefefe • · · · · · fefefe · fefefe • ····«·· ·· fefe ·,····· • · · · · · · ·4 · · *· · ·· ·· ·· *The pyrotechnic secondary mixture was prepared from 43g of zirconium powder with a particle size of 0.1 - 10 µm by mixing with 5g of a second powder of aluminum powder of a particle size of 0.1 - 10 · fefe fefe · ··· ··· fefefe · Fefefe · fefefe · ···· · · · · fefe · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

100 μιη, dále s 36g oxidovadla chloristanu draselného o velikosti částic 0,5 - 60 μιη a 16g druhého oxidovadla bazického dusičnanu měďnatého o velikosti částic 0,1 - 10 μιη. Jako pojivá bylo použito 5g kopolymerů PVIBE a PVC (polyvinylisobutylether a polyvinylchlorid) ve formě izoamylacetátového roztoku. Výsledná pyrotechnická slož je použitelná pro nanášení máčením nebo nakapáváním, po vysušení a granulaci případně i volně nasypaná a/nebo následně slisovaná.100 μιη, followed by 36 g of potassium perchlorate oxidizer with a particle size of 0,5 - 60 μιη and 16 g of a second basic copper nitrate oxidizer with a particle size of 0,1 - 10 μιη. 5 g of PVIBE and PVC copolymers (polyvinyl isobutyl ether and polyvinyl chloride) were used as binders as an isoamyl acetate solution. The resulting pyrotechnic composition is useful for dipping or drip coating, optionally after drying and granulation, optionally free-flowing and / or subsequently compressed.

Claims

PATENT CLAIMS

A pyrotechnic secondary composition for reduced initiator electric initiators, characterized in that it is comprised of 20 to 70 wt. fuels which are one or more of the group consisting of: titanium hydride TiHx (where x = 1.2-2), copper (I) rhodanide, boron powder, aluminum powder or flake, zirconium or zirconium hydride, with a fuel particle size of 0.1 to 100 µm, preferably 0.5 to 50 µm, and 30 to 80 wt. oxidizing agents which are one or more of the group consisting of anhydrous strontium or potassium nitrate, basic copper nitrate, ammonium or potassium perchlorate, ferric or cupric oxide and / or a mixture thereof, with an oxidizer particle size of 0.1 to 100 µm, preferably 0, The mixture optionally further comprises additives such as stabilizers, fillers and binders in a total amount of not more than 10% by weight, based on 100% by weight. blends of fuel and oxidizer.

Pyrotechnic secondary mixture for electric initiators according to claim 1, characterized in that the stabilizer or filler is silica, magnesium oxide and / or calcium oxide, in an amount of up to 5% by weight, preferably 0.2 to 1% by weight, to 100% wt. a mixture of a fuel and an oxidizer, having a particle size of about 1 µm.

Pyrotechnic secondary electric initiator mixture according to claim 1, characterized in that the binder is nitrocellulose, a fluoroelastomer binder, a copolymer of polyvinyl isobutyl ether and polyvinyl chloride, a styrene-butadiene-styrene binder and / or a sodium carboxymethylcellulose, in an amount of 1 to 10% by weight. %, preferably 2 to 7 wt.%, to 100 wt. a mixture of a fuel and an oxidant, and the binder is dissolved in a solvent such as acetone, n-butyl acetate, n-amyl acetate, isoamyl acetate and / or water.