DE10017772A1

DE10017772A1 - Verminderten Rauch aufweisendes Gaserzeugungsmittel mit verbesserter Temperaturstabilität

Info

Publication number: DE10017772A1
Application number: DE10017772A
Authority: DE
Inventors: Harold R Blomquist
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2000-12-07
Also published as: US6588797B1

Abstract

Eine Vorrichtung (12) weist eine aufblasbare Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung (20) auf und eine Gaserzeugungszusammensetzung (16), die, wenn sie gezündet wird, Gas produziert, um die aufblasbare Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung (20) aufzublasen. Die Gaserzeugungszusammensetzung (16) weist ein Oxydationsmittel und einen Brennstoff auf. Das Oxydationsmittel ist ein anorganisches Salz und der Brennstoff ist ein Tetrazin.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die eine aufblas bare Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung umfaßt, und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Gaserzeugungszusammensetzung, um Aufblasgas zum Aufblasen einer aufblasbaren Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung vorzu sehen.

Hintergrund der Erfindung

Eine Aufblasvorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Fahrzeuginsas senschutzvorrichtung wie beispielsweise einem Airbag enthält einen Körper aus zündbarem Gaserzeugungsmaterial. Die Aufblasvorrichtung weist ferner einen Zünder auf. Der Zünder wird betätigt, um so den Körper aus Gaserzeu gungsmaterial zu zünden, dann, wenn das Fahrzeug einen Zusammenstoß erfährt, bei dem das Aufblasen des Airbags erwünscht ist. Wenn der Körper aus Gaserzeugungsmaterial verbrennt, so erzeugt er ein Aufblasgasvolumen. Das Aufblasgas wird zu dem Airbag geleitet, um diesen aufzublasen. Wenn der Airbag aufgeblasen ist, so erstreckt er sich in das Fahrzeuginsassenabteil hinein und hilft mit beim Schutze des Fahrzeuginsassen. Auf Azid basierende Gaserzeugungszusammensetzungen zum Erzeugen eines Gases zum Aufbla sen einer aufblasbaren Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung haben den Vor teil, daß sie Gas bei relativ niedrigen Temperaturen erzeugen, und zwar im Bereich von 1100 K bis 1500 K.

Nicht auf Azid basierende Gaserzeugungszusammensetzungen erzeugen demgegenüber typischerweise Gas bei Temperaturen weit oberhalb der küh ler verbrennenden, auf Azid basierenden Gaserzeugungszusammensetzun gen. Obwohl diese heiß verbrennenden Gaserzeugungszusammensetzungen möglicherweise thermodynamisch effizient sind, verursachen sie jedoch schwerwiegende Wärmemanagementprobleme. Es kann beispielsweise not wendig sein, daß man wegen der hohen Temperaturen gewisse Komponenten der Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung aus teuren Materialien herstellen muß, die gegenüber dem erzeugten Hochtemperaturgas beständig sind.

Zudem können die nicht auf Azid basierenden Gaserzeugungszusammenset zungen toxische Reaktionsprodukte erzeugen, die sich bei den höheren Ver brennungstemperaturen in einer Dampfphase befinden und somit schwierig herauszufiltern sind. Um die Erzeugung toxischer Reaktionsprodukte zu ver mindern und andere Vorteile zu erreichen, ist es im allgemeinen erwünscht, in der Verbrennungsreaktion ein Sauerstoffgleichgewicht zu erreichen.

Ein weiteres Problem mit einigen, nicht auf Azid basierenden, Gaserzeu gungszusammensetzungen besteht darin, daß die Brennstoffmoleküle in den Zusammensetzungen eine relativ große Anzahl von Wasserstoffatomen besit zen können. Dies kann zur Erzeugung von Wasser und möglicherweise auch Dampf während der Verbrennung führen. Es ist erwünscht, im Abgas einen niedrigen Wassergehalt zu besitzen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die eine aufblas bare Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung und eine Gaserzeugungszusam mensetzung aufweist, welchletztere dann, wenn sie gezündet ist, Gas er zeugt, um die aufblasbare Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung aufzublasen. Die Gaserzeugungszusammensetzung weist ein Oxidationsmittel und einen Brennstoff auf. Das Oxidationsmittel ist ein anorganisches Salz. Der Brenn stoff ist ein Tetrazin. Bevorzugte Brennstoffe werden aus der aus folgendem bestehenden Gruppe ausgewählt: 3-R₁-6-R₂-1,2,4,5-Tetrazin, 3-R₁-6-R₂- 1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid, 1,2,3,4-Tetrazin, 3-R₁-6-R₂-3,6-Dihydro-1,2,4,5- Tetrazin und 3-R₁-6-R₂-1,2-Dihydro-1,2,4,5-Tetrazin. R₁ und R₂ sind nicht- metallische Substituenten, die an die Kohlenstoffatome an den drei bzw. sechs Positionen des Tetrazinrings verbunden sind und aus der aus folgen dem bestehenden Gruppe ausgewählt sind: Wasserstoff; Amino und Derivate (Derivate) davon; Tetrazolyl und Derivate davon; Triazolyl und Derivate da von; Azido und Derivate davon; Carboxyl und Derivate davon; und Mischun gen davon. R₁ und R₂ können die gleichen nicht-metallischen Substituenten oder unterschiedliche nicht-metallische Substituenten sein.

Die Tetrazin- und Tetrazin-Derivat-Moleküle enthalten weniger Kohlenstoff- und/oder Wasserstoffatome als konventionelle Brennstoffkomponenten und geben somit weniger Wärme bei Verbrennung frei. Zudem können sie sauer stoffausgeglichen sein zur Produktion von Kohlendioxid unter Verwendung von weniger Oxidationsmittel. Ferner hat das Vorhandensein von weniger Wasserstoffatomen in dem Brennstoffmolekül zur Folge, daß der Wasserge halt in dem erzeugten Abgas geringer ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die genannten sowie weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich für den Fachmann bei der Betrachtung der folgenden Beschreibung der Erfindung und der beigefügten Zeichnung, die eine schematische Darstellung einer Vorrich tung ist, welche die folgende Erfindung verkörpert.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Bezugnehmend auf die Figur weist eine Vorrichtung 12, die die vorliegende Erfindung darstellt, eine Aufblasvorrichtung 14 auf. Die Aufblasvorrichtung 14 enthält eine Gaserzeugungszusammensetzung 16. Die Gaserzeugungszu sammensetzung 16 wird durch einen Zünder 18 gezündet, der betriebsmäßig mit der Gaserzeugungszusammensetzung 16 assoziiert ist. Elektrische Leiter 19 leiten Strom zu dem Zünder 18 von einem Sensor (nicht gezeigt), der an sprechend ist auf eine Fahrzeugverlangsamung oberhalb eines vorbestimm ten Schwellenwerts. Die Vorrichtung 12 weist ebenfalls eine aufblasbare Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung 20 auf. Ein Gasflußmittel 22 leitet Gas, das durch die Verbrennung einer Gaserzeugungszusammensetzung 16 in der Aufblasvorrichtung 14 erzeugt wird, zu der aufblasbaren Fahrzeuginsassen schutzvorrichtung 20.

Eine bevorzugte aufblasbare Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung 20 ist ein Airbag, der aufblasbar ist, um einen Fahrzeuginsassen im Falle eines Zu sammenstoßes zu schützen. Andere Fahrzeuginsassenschutzvorrichtungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können sind aufblasbare Sitzgurte, aufblasbare Kniepolster, aufblasbare Airbags, um die Kniepolster zu betreiben, aufblasbare Kopfstützen und/oder aufblasbare Seitenvorhänge.

Die Gaserzeugungszusammensetzung 16 der vorliegenden Erfindung weist einen Brennstoff auf. Der Brennstoff ist Tetrazin. Tetrazine sind heterozykli sche, sechs Glieder aufweisende Ringverbindungen, die vier Stickstoffatome enthalten. Geeignete Tetrazine zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung beinhalten:

R₁ und R₂, in den entsprechenden Tetrazinen, sind nicht-metallische Substi tuenten, die an die Kohlenstoffatome an den Positionen 3 und 6 des Tetrazin rings gebunden sind. Vorzugsweise werden R₁ und R₂ aus einer Gruppe aus gewählt, bestehend aus: Wasserstoff; Amino und Derivate davon, wie Amino nitrat, Aminonitramid, Aminooxalsäure, Hydrazino und Nitramino; Tetrazolyl und Derivate davon, wie 5-Aminotetrazolyl, 5-Aminotetrazolylnitrat, 2H- Tetrazolyl, 2H-Tetrazolyl-Ammonium-Salz und Hydrazinium-5-Tetrazolyl; Tria zolyle und Derivate davon wie 5-Amino-3-Nitro-1H-1,2,4-Triazol-1-yl; Azidos (Acidogruppen) und Derivate davon und Carboxyle und Derivate davon, wie Carbonsäure und Carbonsäureamid. R₁ und R₂ können gleich oder unter schiedlich sein.

Spezielle Beispiele von Tetrazinen, die als ein Brennstoff in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, sind: 1,2,4,5-Tetrazin; 3,6-Diamino- 1,2,4,5-Tetrazin; 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-3,6-Dinitrat; 3,6-Diamino- 1,2,4,5-Tetrazin-3,6-Dinitramid; 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-3-Oxalsäure; 3,6-Dihydrazino-1,2,4,5-Tetrazin; 3,6-Dinitramino-1,2,4,5-Tetrazin; 3,6-bis(5- Amino-3-Nitro-1H-1,2,4-Triazol-1-yl)-1,2,4,5-Tetrazin; 3,6-bis(5-Aminotetrazol- 1-yl)-1,2,4,5-Tetrazin; 3,6-bis(5-Aminotetrazol-1-yl)-1,2,4,5-Tetrazin; 3,6- bis(5-Aminotetrazol-1-yl)-1,2,4,5-Tetrazin-3,6-Dinitrat; 3,6-Dikarboxy-1,2,4,5- Tetrazin, 3,6-bis(2H-Tetrazolyl-5)-1,2,4,5-Tetrazin; 3,5-bis(2H-Tetrazolyl-5)- 1,2,4,5-Tetrazin-3,6-Diammonium-Salz; 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-1,4- Dioxid; 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid-3,6-Dinitrat; 3,6-Diamino- 1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid-3,6-Dinitramid; 1,2,3,4-Tetrazin; 3,6-Dihydro- 1,2,4,5-Tetrazin; 3,6-Diamino-3,6-Dihydro-1,2,4,5-Tetrazin; 3,6-Diamino-3,6- Dihydro-1,2,4,5-Tetrazin-3,6-Dinitrat; 1,2-Dihydro-1,2,4,5-Tetrazin; 1,2-Dihydro -1,2,4,5-Tetrazin-3,6-Dicarbonsäure-Diamid; 1,2-Dihydro-1,2,4,5-Tetrazin-3,6- Dicarbonsäure; 3,6-bis(2H-Tetrazolyl-5)-Dihydro-1,2,4-Tetrazin und 3,6-Dihy drazinium-3,6-bis(5-Tetrazolyl)-1,2-Dihydro-1,2,4,5-Tetrazin.

Ein besonders brauchbares Tetrazin in der vorliegenden Erfindung ist 3-R₁-6- R₂-1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid. Das 3-R₁-6-R₂-1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid- Molekül hat zwei zusätzliche Sauerstoffatome gebunden an die Stickstoffato me an den Positionen 1 und 4 des Tetrazinrings durch DATIVE Verbindungen. Die zusätzlichen Sauerstoffatome von 3-R₁-6-R₂-1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid erlauben 3-R₁-6-R₂-1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid im Sauerstoffgleichgewicht zu sein bei der Erzeugung von Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Wasser unter Verwendung von weniger Oxidationsmittel. Ein besonders bevorzugtes 3-R₁- 6-R₂-1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid ist 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid (TZX).

Die Brennstoffmenge in der Gaserzeugungszusammensetzung 16 ist die Menge, die nötig ist, um eine anhaltende Verbrennung der Gaserzeugungszu sammensetzung zu erreichen. Diese Menge kann variieren, abhängig von dem jeweiligen verwendeten Brennstoff und anderen Reaktionsstoffen. Eine bevorzugte Menge des Brennstoffbestandteils ist die Menge, die nötig ist, um ein Sauerstoffgleichgewicht mit dem Oxidationsmittel zu erreichen, das bei Verbrennung im wesentlichen Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Wasser produ ziert. Dies kann als vollständige Verbrennung des Brennstoffes beschrieben werden. Vorzugsweise bewegt sich die Menge des Brennstoffbestandteils im Bereich von etwa 30 Gewichtsprozent zu etwa 70 Gewichtsprozent des zu sammengenommenen Gewichts des Brennstoffes und des Oxidationsmittels.

Das Oxidationsmittel in der Gaserzeugungszusammensetzung der vorliegen den Erfindung kann jedwedes anorganische Oxidationsmittel sein, das im all gemeinen in einer Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung verwendet wird. Ein bevorzugtes Oxidationsmittel wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumnitrat (AN), Kaliumnitrat (KN), Natriumnitrat (NaN), Kaliumperchlo rat (KP), Ammoniumperchlorat (AP) und Kombinationen davon.

Wenn Ammoniumnitrat als Oxidationsmittel verwendet wird, wird das Ammo niumnitrat vorzugsweise phasenstabilisiert. Die Phasenstabilisierung von Ammoniumnitrat ist bekannt. Bei einer Methode wird das Ammoniumnitrat mit einem Metall-Kation dotiert in einer Menge, die wirksam ist, um die volumetri schen und strukturellen Veränderungen zu minimieren, welche mit den Pha senübergängen, die reinem Ammoniumnitrat eigen sind, in Zusammenhang gebracht wird. Ein bevorzugtes Phasenstabilisierungsmittel ist Kaliumnitrat. Andere nützliche Phasenstabilisierungsmittel schließen Kaliumsalze ein wie Kaliumdichromat, Kaliumoxalat, Kaliumperchlorat und Mischungen davon. Ammoniumnitrat kann ebenso stabilisiert werden durch das Dotieren mit Kupfer- und Zinnionen. Andere Bestandteile, Modifikationsmittel und Verfah ren, die wirksam sind, um Ammoniumnitrat phasenzustabilisieren, sind be kannt und für die vorliegende Erfindung geeignet.

Die Oxidationsmittelmenge in der Gaserzeugungszusammensetzung ist die Menge, die nötig ist, um anhaltende Verbrennung der Gaserzeugungszusam mensetzung zu erreichen. Eine bevorzugte Menge Oxidationsmittel bewegt sich im Bereich von ungefähr 30 Gewichtsprozent bis ungefähr 70 Gewichts prozent des zusammengenommenen Gewichts des Oxidationsmittels und des Brennstoffbestandteils.

Die Gaserzeugungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung weist vor zugsweise ein elastomerisches Bindemittel auf. Geeignete Bindemittel für Ga serzeugungszusammensetzungen sind in der Technik bekannt. Bevorzugte Bindemittel beinhalten Polykarbonate, Polyurethane, Polyester, Polyether, Polysuccinate, thermoplastische Gummis, Polybutadien, Polystyren und Mi schungen davon.

Eine bevorzugte Menge des Bindemittels bewegt sich im Bereich von 0 bis etwa 10% des Gewichts, ausgegangen von dem Gewicht der Gaserzeu gungszusammensetzung. Bevorzugterweise bewegt sich die Menge des Bin demittels im Bereich von ungefähr 2.5% bis ungefähr 10% des Gewichts der Gaserzeugungszusammensetzung.

Die Gaserzeugungszusammensetzung kann ein Kühlmittel aufweisen. Ein be vorzugtes Kühlmittel ist ein Metalloxid. Metalloxide reagieren ebenfalls als Sinter, der Stoffe bildet, die an ätzende Stoffe binden und feste Rückstände bilden, die auf eine Verbrennung einer Gaserzeugungszusammensetzung hin gebildet werden können. Die so gebildeten festen Rückstände können einfa cher in der Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung während des Aufblasens ge filtert werden.

Ein bevorzugtes Metalloxid ist eines, das ausgewählt wird, um die Tempera tursteuerung, die Partikelbildung und die Gaszusammensetzung zu optimie ren. Ein bevorzugteres Metalloxid ist Aluminiumoxid (Al₂O₃). Die Form des Aluminiumoxids kann entweder synthetisch oder natürlich sein, und kann Mo difikationsmittel wie andere Ione und Metallbestandteile enthalten. Das Alumi niumoxid kann gründlich mit anderen Bestandteilen gemischt werden oder als einzelne Partikel oder Fasern vorhanden sein, die ausgewählt werden, um Temperatursteuerung, Partikelbildung und Gaszusammensetzung zu optimie ren.

Das Kühlmittel kann im Bereich von ungefähr 10% bis ungefähr 25% des Gewichts vorhanden sein, ausgegangen von dem Gewicht der Gaserzeu gungszusammensetzung.

Die vorliegende Erfindung kann ebenso andere Bestandteile aufweisen, die im allgemeinen zu der Gaserzeugungszusammensetzung hinzugefügt werden, um Aufblasgas zum Aufblasen einer aufblasbaren Fahrzeuginsassenschutz vorrichtung bereitzustellen, wie Weichmacher, Verfahrenshilfen, Verbren nungsratenwandler und Zündhilfen, alle in relativ kleinen Mengen.

Beispiel 1

Eine Gaserzeugungszusammensetzung wird vorbereitet, indem in einem her kömmlichen Pulvermischgerät pulverisiertes 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-1,4- Dioxid (TZX) und pulverisiertes Ammoniumnitrat (AN) verbunden werden mit einem Gewichtsverhältnis von ungefähr 1 : 2,2 TZX : AN.

TZX hat die allgemeine Formel C₂H₄N₆O₂ und die Strukturformel:

Das Molekulargewicht von TZX ist 144,09. Die prozentualen Gewichtsanteile der einzelnen Atome in TZX sind 16,67% Kohlenstoff, 2,8% Wasserstoff, 58,32% Stickstoff und 22,21% Sauerstoff.

Vor dem Mischen werden die Pulver durch ein 50-Maschen(mesh)-Sieb pas siert. Das Gewichtsverhältnis von ungefähr 1 : 2,2 wird ausgewählt für eine hochgradig vollständige Verbrennung der Gaserzeugungszusammensetzung zu einem Gas, das im wesentlichen aus Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Wasser besteht.

Nachdem TZX und AN zusammengebracht worden sind, wird die Mischung von TZX und AN unter einem Pressdruck von 11000 ft-lb (1521 kg-m) zu Ta bletten gepresst, die einen Durchmesser von etwa 1,3 cm, eine Dicke von 0,73 cm und eine Dichte von 1,9 g/cm³ haben.

Thermochemische Berechnungen für die Verbrennung der Tabletten des Ga serzeugungsmaterials wurden durchgeführt unter Verwendung einer Umge bungstemperatur von 298 K, eines Kammerdrucks von 2000 psi und einem Abgasdruck von 14,7 psi. Die Ergebnisse der thermochemischen Berechnun gen sind in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Die Flammentemperatur, Abgastemperatur, Menge der gebildeten Rückstände und Antriebskraft befinden sich innerhalb akzeptabler Leistungsanforderungen für Gaserzeugungszusammensetzungen zur Verwendung in einer Fahrzeug insassenschutzvorrichtung.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Gaserzeugungszusammensetzung wurde zubereitet und weist auf 5- Aminotetrazol (5-AT) und Ammoniumnitrat (AN) von Reagensqualität in dem Gewichtsverhältnis von ungefähr 1 : 3,3 5-AT : AN. 5-AT hat die allgemeine Formel CH₃N₅ und die Strukturformel:

Das Molekulargewicht von 5-AT ist 85,07. Die prozentualen Gewichtsanteile der einzelnen Atome sind 14,12% Kohlenstoff, 3,55% Wasserstoff und 82,33% Stickstoff. Dieses Verhältnis von 5-AT zu AN wurde ausgewählt für eine im wesentlichen vollständige Verbrennung des Brennstoffbestandteils zu einem Gas, das im wesentlichen aus Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Wasser besteht.

Die 5-AT und AN werden getrennt als Pulver zubereitet, durchgesiebt, ge mischt und zu Tabletten gepresst, wie in Beispiel 1. Thermochemische Be rechnungen für die Verbrennung der Tabletten sind in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt, zusammen mit den Ergebnissen des Beispiels 1 zum Zwecke des Vergleichs.

Tabelle 2

Tabelle 2 zeigt, daß die TZX und AN-Zusammensetzung ein Verbrennungs gasprodukt erzeugt mit einer wesentlich geringeren Abgastemperatur als das Verbrennungsgasprodukt der 5-AT und AN-Zusammensetzung, eine Abgas temperatur von 900 K im Vergleich zu 1380 K. Weiterhin hat TZX in seinem Molekül einen geringeren Gewichtsprozentsatz von Wasserstoff relativ zu Stickstoff als dies für 5-AT der Fall ist, einen Wasserstoffgewichtsprozentsatz von 2,80% im Vergleich zu 3,55%. Die Oxidation von Wasserstoff gibt we sentliche Mengen von Hitze ab. Die Verbrennung eines Moleküls von TZX gibt daher weniger Hitze ab als die Verbrennung eines Moleküls von 5-AT. Außer dem bedeutet der geringere Gewichtsprozentsatz von Wasserstoff in TZX, daß die Verbrennung von TZX weniger Wasser produzieren wird als die Ver brennung von 5-AT. Ebenfalls zeigt Tabelle 2, daß die TZX und AN- Zusammensetzung wesentlich weniger Ammoniumnitrat benötigt für eine voll ständige Verbrennung, 69% im Vergleich zu 77%. Dies verringert die nach teilige Wirkung, die Ammoniumnitrat auf die Zusammensetzung haben kann, vorausgesetzt, durch ein Beispiel gezeigt, daß die gepreßten Tabletten eine verbesserte mechanische Stabilität besitzen.

Beispiele 2-6

In den Beispielen 2-6 ist der Brennstoffbestandteil 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tet razin-1,4-Dioxid (TZX) und die Oxidationsmittel sind entsprechend: Kaliumni trat (KN) (Beispiel 2); Ammoniumnitrat (AN) phasenstabilisiert mit 15% Kali umnitrat (KN) (Beispiel 3); Ammoniumnitrat (AN) phasenstabilisiert mit 9% Kaliumnitrat (KN) und 6% Kaliumperchlorat (KP) (Beispiel 4); Kaliumperchlo rat (KP) (Beispiel 5); und Ammoniumnitrat (AN) (Beispiel 6). Aluminiumoxid (Al₂O₃) wird zu Beispiel 6 hinzugefügt als ein Kühlmittel, um die Verbren nungs- und Abgastemperaturen zu verringern. Die Formulierungs- und Ver brennungsergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.

Tabelle 3

Bezugnehmend auf Tabelle 3 enthält Beispiel 2 hinsichtlich des Gewichts der Gaserzeugungszusammensetzung 47,11% 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-1,4- Dioxid (TZX) und 52,89% Kaliumnitrat (KN) für eine im wesentlichen vollstän dige Verbrennung der Kohlenstoffatome in 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-1,4- Dioxid zu Kohlenstoffdioxid. Die Flammentemperatur, Abgastemperatur, Men ge gebildeter Rückstände und Antriebskraft sind innerhalb akzeptabler Lei stungsanforderungen für Gaserzeugungszusammensetzungen in Fahrzeugin sassenschutzvorrichtungen. Wie in Beispiel 1 ist die Abgastemperatur unter der, die mit der Verbrennung von 5-AT erreicht wird.

Beispiel 3 enthält hinsichtlich des Gewichts der Gaserzeugungszusammen setzung 34,02% 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid und 56,08% Am moniumnitrat (AN) phasenstabilisiert mit 9,90% Kaliumnitrat (KN) (15% Kali umnitrat, basierend auf dem Gewicht von Ammoniumnitrat), für eine im we sentlichen vollständige Verbrennung der Kohlenstoffatome in 3,6-Diamino- 1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid zu Kohlenstoffdioxid. Die Flammentemperatur, Abgastemperatur, Menge der gebildeten Rückstände und Antriebskraft sind innerhalb akzeptabler Leistungsanforderungen für Gaserzeugungszusammen setzungen, die in Fahrzeuginsassenschutzvorrichtungen verwendet werden.

Wie in Beispiel 1 ist die Abgastemperatur unter der, die mit der Verbrennung von 5-AT erreicht wird.

Beispiel 4 enthält hinsichtlich des Gewichts der Gaserzeugungszusammen setzung 33,97% 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid (TZX) und 57,45% Ammoniumnitrat (AN) phasenstabilisiert mit 5,28% Kaliumnitrat (KN) und 3,30% Kaliumperchlorat (KP) für eine im wesentlichen vollständige Verbrennung der Kohlenstoffatome in 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid zu Kohlen stoffdioxid. Die Flammentemperatur, Abgastemperatur, Menge der gebildeten Rückstände und Antriebskraft sind innerhalb akzeptabler Leistungsanforde rungen für Gaserzeugungszusammensetzungen, die in Fahrzeuginsassen schutzvorrichtungen verwendet werden. Wie in Beispiel 1 ist die Abgastempe ratur unter der, die mit der Verbrennung von 5-AT erreicht wird.

Beispiel 5 enthält hinsichtlich des Gewichts der Gaserzeugungszusammen setzung 50,98% 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid (TZX) und 49,02% Kaliumperchlorat (KP) für eine im wesentlichen vollständige Verbrennung der Kohlenstoffatome in 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid zu Kohlenstoffdi oxid. Die Verbrennungsergebnisse sind im allgemeinen innerhalb akzeptabler Leistungsanforderungen für Gaserzeugungszusammensetzungen, die in Fahrzeuginsassenschutzvorrichtungen verwendet werden. Weiterhin bedeutet die geringe Menge Wasserstoff in sowohl dem 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin- 1,4-Dioxid als auch dem Kaliumperchlorat, daß die Verbrennung von % 3,6- Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid und Kaliumperchlorat ein Gasprodukt er zeugt mit einem deutlich verringerten Wassergehalt.

Beispiel 6 enthält hinsichtlich des Gewichts der Gaserzeugungszusammen setzung 23,28% 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid (TZX), 51,72% Ka liumperchlorat (KP) und 25% Aluminiumoxid (Al₂O₃) für eine im wesentlichen vollständige Verbrennung der Kohlenstoffatome in 3,6-Diamino-1,2,4,5- Tetrazin-1,4-Dioxid zu Kohlenstoffdioxid. Die Abgastemperatur wird weiterhin verringert verglichen mit der Abgastemperatur des Gases, das durch die Ver brennung der Zusammensetzungen in den Beispielen 1-5 erzeugt wird, die das Aluminiumoxid nicht enthalten. Die Menge der gebildeten Rückstände ist erhöht verglichen mit der Menge der durch die Gaserzeugungszusammenset zung gebildeten Rückstände von Beispiel 1. Als ein Ergebnis der Zugabe von Aluminiumoxid sind jedoch die Rückstände, die von der Gaserzeugungszu sammensetzung von Beispiel 6 erzeugt werden, fest bei der Abgastemperatur, welche einfacher herauszufiltern sind in einer aufblasbaren Fahrzeuginsas senschutzvorrichtung. Daher ist die Gaserzeugungszusammensetzung von Beispiel 6 innerhalb akzeptabler Leistungsanforderungen für Gaserzeugungs zusammensetzungen die in Fahrzeuginsassenschutzvorrichtungen verwendet werden.

Keines der Beispiele weist einen Bindemittelbestandteil auf. In der aktuellen Praxis wird eine Gaserzeugungszusammensetzung, die brauchbar für eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung ist, vorzugsweise ein Bindemittel aufwei sen, um die Vollständigkeit eines Körpers der Erzeugungszusammensetzung zu erhalten. Es würde ein Bindemittel ausgewählt, welches die in den Tabel len gezeigten Verbrennungsergebnisse nicht materiell beeinflussen würde.

Vorteile der vorliegenden Erfindung sollten nun offensichtlich sein. In erster Linie nutzt die vorliegende Erfindung die vorteilhaften Leistungseigenschaften der Verwendung eines Tetrazins als Brennstoff und eines anorganischen Sal zes als Oxidationsmittel. Eine Mischung aus dem Oxidationsmittel und dem beanspruchten Brennstoff bietet verbesserte mechanische Stabilität ohne die chemische Stabilität zu opfern. Weiterhin erzeugt die Gaserzeugungszusam mensetzung der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Gasprodukt, das im wesentlichen nicht toxisch und frei von Partikeln ist und das eine wesentliche Verringerung der Abgastemperatur aufweist. Die Verbesserungen in mechani scher Stabilität und Qualität des Gasprodukts entstehen aus der Verwendung von weniger Oxidationsmittel für die vollständige Verbrennung des Brenn stoffbestandteils und von der Verwendung eines Brennstoffbestandteils, der eine minimale Menge von Wasserstoff enthält.

Aus der obigen Beschreibung der Erfindung wird der Fachmann Verbesserun gen, Veränderungen und Modifikationen entnehmen. Solche Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen innerhalb der Technik sollen von den fol genden Ansprüchen abgedeckt werden.

Claims

1. Eine Vorrichtung, die eine aufblasbare Fahrzeuginsassenschutzvorrich tung aufweist und eine Gaserzeugungszusammensetzung, die, wenn sie gezündet wird, Gas erzeugt, um die aufblasbare Fahrzeuginsassen schutzvorrichtung aufzublasen, wobei die Gaserzeugungszusammenset zung ein Oxidationsmittel und einen Brennstoff aufweist, wobei das Oxi dationsmittel ein anorganisches Salz ist und wobei der Brennstoff Tetra zin ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Brennstoff ein Tetrazin ist, wel ches an den Kohlenstoffatomen des Tetrazinrings durch einen Substitu enten ersetzt ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: Hydro; Amino und Derivate davon; Tetrazolyl und Derivate davon; Tria zolyl und Derivate davon; Azido und Derivate davon; Carboxyl und Deri vate davon; und Mischungen davon.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Tetrazin ein 1,2,4,5-Tetrazin ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Tetrazin ein Dioxid ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Sauerstoffatome des Dioxids an den Positionen 1 und 4 des Tetrazinrings sind und mit einer dativen Bin dung verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Oxidationsmittel aus der Grup pe ausgewählt wird, die besteht aus Ammoniumnitrat, Kaliumnitrat, Ka liumperchlorat, Ammoniumperchlorat und Kombinationen davon.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Ammoniumnitrat phasenstabili siert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gaserzeugungszusammenset zung außerdem ein Kühlmittel aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Kühlmittel Aluminiumoxid ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Menge des Brennstoffbestand teils ungefähr 30 Gewichtsprozent bis ungefähr 70 Gewichtsprozent des zusammengenommenen Gewichts des Brennstoffbestandteils und des Oxidationsmittels ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Menge des Oxidationsmittels ungefähr 30 Gewichtsprozent bis ungefähr 70 Gewichtsprozent des zu sammengenommenen Gewichts des Brennstoffbestandteils und des Oxi dationsmittels ist.

12. Eine Vorrichtung, die eine aufblasbare Fahrzeuginsassenschutzvorrich tung aufweist und eine Gaserzeugungszusammensetzung, die, wenn sie gezündet wird, Gas erzeugt, um die aufblasbare Fahrzeuginsassen schutzvorrichtung aufzublasen, wobei die Gaserzeugungszusammenset zung ein Oxidationsmittel und einen Brennstoff aufweist, wobei der Brennstoff 3,6-Diamino-1,2,4,5-Tetrazin-1,4-Dioxid ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Oxidationsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Ammoniumnitrat, Kaliumnitrat, Ka liumperchlorat, Ammoniumperchlorat und Kombinationen davon.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Ammoniumnitrat phasenstabi lisiert ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Gaserzeugungszusammenset zung außerdem ein Kühlmittel aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Kühlmittel Aluminiumoxid ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Menge des Brennstoffbe standteils ungefähr 30 Gewichtsprozent bis ungefähr 70 Gewichtsprozent des zusammengenommenen Gewichts des Brennstoffbestandteils und des Oxidationsmittels ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Menge des Oxidationsmittels ungefähr 30 Gewichtsprozent bis ungefähr 70 Gewichtsprozent des zu sammengenommenen Gewichts des Brennstoffbestandteils und des Oxi dationsmittels ist.