DE112011101072T5

DE112011101072T5 - Gas generating compositions

Info

Publication number: DE112011101072T5
Application number: DE112011101072T
Authority: DE
Inventors: Sudhakar R. Ganta; Graylon K. Williams
Original assignee: TK Holdings Inc
Current assignee: TK Holdings Inc
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2013-03-21
Also published as: WO2011119240A1; JP2013523570A; US20130153098A1

Abstract

Ein Brennstoffbestandteil für einen Airbaggasgenerator, Dinitrosalicylsäure und dessen Derivate, werden als primärer Brennstoff in einer Gaserzeugungszusammensetzung 12 verwendet. Eine neue Gaserzeugungszusammensetzung 12, enthaltend den primären Brennstoff und phasenstabilisiertes Ammoniumnitrat, wird ebenfalls bereitgestellt. Der Brennstoffbestandteil kann in einer Gaserzeugungszusammensetzung 12 innerhalb eines Gaserzeugers 10 enthalten sein. Der Gaserzeuger 10 kann in einem Gaserzeugungssystem 200 enthalten sein wie einem Airbaggasgenerator 10 oder einer Sitzgurtanordnung 150, oder weiter gefasst, in einem Fahrzeuginsassenschutzsystem 180.A fuel component for an airbag inflator, dinitrosalicylic acid and its derivatives, are used as a primary fuel in a gas generant composition 12. A novel gas generant composition 12 containing the primary fuel and phase stabilized ammonium nitrate is also provided. The fuel component may be included in a gas generant composition 12 within a gas generator 10. The gas generator 10 may be included in a gas generating system 200, such as an airbag inflator 10 or a seatbelt assembly 150, or broader, in a vehicle occupant protection system 180.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Diese Anmeldung beansprucht die Rechte der US Provisional Anmeldung mit dem Aktenzeichen 61/318,138, eingereicht am 26. März 2010.This application claims the rights of US Provisional Application Serial No. 61 / 318,138 filed on Mar. 26, 2010.

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Gaserzeugungssysteme und Gaserzeugungszusammensetzungen, die zum Beispiel in Gaserzeugungsvorrichtungen für Fahrzeugrückhaltesysteme eingesetzt werden.The present invention relates generally to gas generant systems and gas generant compositions used in, for example, gas generating devices for vehicle restraint systems.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft Gaserzeugungszusammensetzungen, die bei Verbrennung einen kleineren Anteil an Feststoffen und eine relativ reichliche Menge Gas erzeugen. Es ist eine andauernde Herausforderung, die Menge an Feststoffen zu reduzieren und die Mange an Gasen zu erhöhen und dadurch die Anforderungen des Filtern in Gasgeneratoren zu vermindern. Im Ergebnis kann der Filter in der Größe reduziert oder gänzlich weggelassen werden, wodurch das Gewicht und/oder die Größe des Gasgenerators verkleinert werden kann. Zusätzlich bewirkt die Verringerung der Verbrennungsfeststoffe relativ größere Mengen an gasförmigen Produkten pro Gramm oder Einheit an Gaserzeugungszusammensetzungen. Entsprechend wird weniger Gaserzeugungsmittel benötigt, wenn mehr Mole Gas pro Gramm Gaserzeugungsmittel gebildet werden. Das Ergebnis ist wegen der verringerten Komplexität der Herstellung typischerweise ein kleinerer und weniger kostspieliger Gasgenerator.The present invention relates to gas generant compositions which when burned produce a smaller proportion of solids and a relatively abundant amount of gas. It is an ongoing challenge to reduce the amount of solids and increase the amount of gases and thereby reduce the requirements of filtering in gas generators. As a result, the filter can be reduced in size or omitted altogether, whereby the weight and / or the size of the gas generator can be reduced. In addition, the reduction in combustion solids causes relatively larger amounts of gaseous products per gram or unit of gas generant compositions. Accordingly, less gas generant is needed if more moles of gas per gram of gas generant are formed. The result is typically a smaller and less expensive gas generator because of the reduced complexity of manufacturing.

In einer damit zusammenhängenden Herausforderung, müssen die Abgase, wenn die Menge an Gas erhöht wird, derart abgestimmt sein, dass sichergestellt ist, dass Kohlenmonoxid oder andere weniger wünschenswerte Gase vermindert sind. Wird die relative Menge an Kohlenstoff in dem Gaserzeugungsmittel erhöht, so besteht beispielsweise eine Befürchtung, dass das Gaserzeugungsmittel mehr Kohlenmonoxid als Verbrennungsprodukt bilden könnte. Daher müssen die Anstrengungen die Feststoffmenge zu reduzieren und die Gasbildung bei der Verbrennung zu erhöhen mit Verbrennungsprodukten in Einklang gebracht werden, welche den gegenwärtigen Abgasstandards entsprechen.In a related challenge, when the amount of gas is increased, the exhaust gases must be adjusted to ensure that carbon monoxide or other less desirable gases are reduced. For example, as the relative amount of carbon in the gas generant is increased, there is a fear that the gas generant could form more carbon monoxide than the product of combustion. Therefore, efforts to reduce the amount of solids and increase combustion gas formation must be reconciled with combustion products that meet current emissions standards.

Eine weitere Herausforderung ist die Bereitstellung von Gaserzeugungszusammensetzungen, welche den geltenden Anforderungen der USCAR an die chemische und thermische Stabilität entsprechen. Chemische Stabilität weist darauf hin, dass ein Treibsatz seine strukturelle Integrität während des Zeitablaufs bewahrt. Die Formstabilität, also beispielsweise der Erhalt der Dichte während des Zeitablaufs, weist auf chemische Stabilität hin. Die Bestandteile der Zusammensetzung müssen miteinander kompatibel sein, mit einem Minimum an Wechselwirkungen. Daher schließt die chemische Stabilität die Verringerung der Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Bestandteile ein, die in einer Gaserzeugungszusammensetzung enthalten sind.Another challenge is to provide gas generant compositions that meet USCAR's current chemical and thermal stability requirements. Chemical stability indicates that a propellant retains its structural integrity over time. The dimensional stability, for example the retention of the density during the course of time, indicates chemical stability. The constituents of the composition must be compatible with each other, with a minimum of interactions. Therefore, the chemical stability includes reducing the interactions between the various components contained in a gas generant composition.

Die thermische Stabilität ist die Fähigkeit, die Standsicherheit zu bewahren, wenn beispielsweise zwischen –40C und 107C zyklisiert wird. Beispielsweise wird die Zusammensetzung für einen Zeitraum bei –40C gehalten und dann rasch auf eine Temperatur von etwa 107 bis 110C gebracht und eine zeitlang gehalten. Daher ist das Bewahren der Standsicherheit eines Gaserzeugungsmittels während des Durchlaufens periodischer Zyklisierungen zwischen den beiden Temperaturregimes während des Zeitablaufs eine weitere Herausforderung. Weiterhin umfassen die Anforderungen des USCAR thermische Tests, bei denen die Zusammensetzungen 400 Stunden lang bei etwa 107C gehalten werden ohne die thermische Zersetzung der Zusammensetzungen. Bestimmte Zusammensetzungen die beispielsweise phasenstabilisiertes Ammoniumnitrat enthalten, rufen oftmals Bedenken im Hinblick auf die thermische Stabilität hervor.Thermal stability is the ability to maintain stability, for example, cycling between -40C and 107C. For example, the composition is held at -40 ° C for a period of time and then rapidly brought to a temperature of about 107 to 110 ° C and held for a period of time. Therefore, preserving the stability of a gas generant while undergoing periodic cycling between the two temperature regimes over time is another challenge. Further, the requirements of USCAR include thermal testing in which the compositions are held at about 107 ° C for 400 hours without the thermal degradation of the compositions. For example, certain compositions containing, for example, phase stabilized ammonium nitrate often raise concerns about thermal stability.

Ein weiterer Vorbehalt ist, dass die Zusammensetzungen Verbrennungsraten aufweisen müssen, die im Hinblick auf die Verwendung in Fahrzeuginsassenschutzsystemen ausreichend sind. Insbesondere können Zusammensetzungen, welche phasenstabilisiertes Ammoniumnitrat enthalten, relativ geringe Verbrennungsraten aufweisen, welche verschiedene Maßnahmen erfordern, um die Verbrennungsrate zu verbessern. Daher ist die Entwicklung von energiereichen Brennstoffen ein andauernder Forschungsschwerpunkt, wobei die weniger aggressiven Verbrennungscharakteristika von bevorzugten Oxidationsmitteln wie phasenstabilisiertes Ammoniumnitrat durch bedachtes Mischen oder Kombinieren mit neuen und nützlichen Bestandteilen angepasst und kompensiert werden.Another caveat is that the compositions must have burn rates sufficient for use in vehicle occupant protection systems. In particular, compositions containing phase stabilized ammonium nitrate may have relatively low burn rates, which require various measures to improve the burn rate. Therefore, the development of high energy fuels is an ongoing research focus, with the less aggressive combustion characteristics of preferred oxidants such as phase stabilized ammonium nitrate being adjusted and compensated for by deliberate mixing or combining with new and useful ingredients.

Zusammenfassend gesagt, es wurde gefunden, dass oftmals nitrierte aromatische Verbindungen, kombiniert mit Ammoniumnitrat oder phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat nicht sauber verbrennen und eine große Menge an rußartigen Rückständen beim Verbrennen bilden können. Saure nitroaromatische Verbindungen haben ein gewisses Maß an katalytischer Wirkung auf Ammoniumnitrat oder phasenstabilisierte Ammoniumnitratzusammensetzungen, insbesondere im Hinblick auf die Zündfähigkeit und anhaltende Verbrennung bei einigen Zusammensetzungen die Ammoniumnitrat (stabilisiert oder auch nicht) enthalten.In summary, it has been found that often nitrated aromatic compounds combined with ammonium nitrate or phase-stabilized ammonium nitrate can not burn cleanly and form a large amount of sooty residues on burning. Acidic nitroaromatic compounds have some degree of catalytic effect on ammonium nitrate or phase stabilized ammonium nitrate compositions, particularly with regard to ignitability and sustained combustion in some Compositions containing ammonium nitrate (stabilized or not).

Im Hinblick auf diese Probleme wäre es eine Verbesserung im Stand der Technik eine auf Ammoniumnitrat oder phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat basierende Zusammensetzung zur Verfügung zu stellen, welche den relativen Gasausstoß von typischen hohe Mengen Stickstoff enthaltenden Brennstoffen, die mit Ammoniumnitrat oder phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat Oxidationsmittel kombiniert sind, erfüllt oder übertrifft, unter Erhalt der Leistung oder Erhöhung derselben, unter den oben dargestellten Erwägungen.In view of these problems, it would be an improvement in the art to provide an ammonium nitrate or phase stabilized ammonium nitrate based composition which satisfies the relative gas emissions of typical high levels of nitrogen containing fuels combined with ammonium nitrate or phase stabilized ammonium nitrate oxidizer surpasses, while maintaining or increasing its performance, among the considerations set out above.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die oben genannten Bedenken werden durch Gaserzeuger oder Gaserzeugungssysteme ausgeräumt, welche einen neuen Brennstoffbestandteil, 3,5-Dinitrosalicylsäure (DNSA), ein Metallsalz von DNSA, ein Nichtmetallsalz von DNSA oder ein Addukt von DNSA mit einer anderen Verbindung, die einen Wasserstoffbrückenkomplex bildet, enthält. In Kombination mit phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat (PSAN) (beispielsweise stabilisiert mit Kaliumnitrat, vorhanden in 10–15 Gew.-% bezogen auf das PSAN), führen einer oder mehrere der vorliegenden Brennstoffe zu einer Gaserzeugungsmittelzusammensetzung, die optimale Verbrennungsraten bei relativ niedrigen Verbrennungsdrucken und optimale thermische und chemische Stabilität besitzt, trotz der Verwendung von PSAN. Weiterhin verbrennen eine oder mehrere der vorliegenden Zusammensetzungen bereitwillig bei relativ geringen Verbrennungsdrucken, was zu erleichterten Herstellungs- und Strukturanforderungen für einen entsprechenden Gaserzeuger oder Airbaggaserzeuger führt. Weiterhin führen eine oder mehrere der vorliegenden Zusammensetzungen beim Verbrennen zu einer relativ größeren Gasmenge und zu geringeren Mengen an Feststoffen und somit zu einer verbesserten Qualität des Abgases.The above concerns are overcome by gas generators or gas generating systems containing a new fuel constituent, 3,5-dinitrosalicylic acid (DNSA), a metal salt of DNSA, a nonmetal salt of DNSA, or an adduct of DNSA with another compound forming a hydrogen bridge complex , In combination with phase stabilized ammonium nitrate (PSAN) (e.g., stabilized with potassium nitrate present in 10-15% by weight of the PSAN), one or more of the present fuels results in a gas generant composition which provides optimum combustion rates at relatively low combustion pressures and optimum thermal and has chemical stability, despite the use of PSAN. Furthermore, one or more of the present compositions readily burns at relatively low combustion pressures, resulting in facilitated manufacturing and structural requirements for a corresponding gas generator or airbag gas generator. Furthermore, one or more of the present compositions when burned result in a relatively larger amount of gas and smaller amounts of solids and thus improved exhaust quality.

Ein optionaler zweiter Brennstoff kann ausgewählt sein aus Tetrazolen und deren Salzen, Triazolen und deren Salzen, Azolen und deren Salzen, Guanidinen und deren Salzen, Guanidin-Derivaten, Imiden, Amiden, aliphatischen Karbonsäuren und deren Salzen, aromatischen Karbonsäuren und deren Salzen, nicht-aromatischen Karbonsäuren und deren Salzen, Nitrosalicylsäuren und deren Salzen, Aminen, Nitrophenolen, Pyrazolen, Imidazolen, Azinen, und deren Mischungen.An optional second fuel may be selected from tetrazoles and their salts, triazoles and their salts, azoles and their salts, guanidines and their salts, guanidine derivatives, imides, amides, aliphatic carboxylic acids and their salts, aromatic carboxylic acids and their salts, non- aromatic carboxylic acids and their salts, nitrosalicylic acids and their salts, amines, nitrophenols, pyrazoles, imidazoles, azines, and mixtures thereof.

Ein primäres Oxidationsmittel kann ausgewählt sein aus Metall- und Nichtmetall-nitraten, -nitriten, -perchloraten, -oxiden, anderen bekannten Oxidationsmitteln, und deren Mischungen.A primary oxidizing agent may be selected from metal and non-metal nitrates, nitrites, perchlorates, oxides, other known oxidizing agents, and mixtures thereof.

Falls gewünscht können andere bekannte Bestandteile ebenfalls in bekannten wirksamen Mengen verwendet werden.If desired, other known ingredients may also be used in known effective amounts.

In weiterer Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind ein Gaserzeuger oder ein Gaserzeugungssystem und ein Fahrzeuginsassenschutzsystem, welche die Gaserzeugungsmittelzusammensetzung enthalten, ebenfalls umfasst.In further accordance with the present invention, a gas generant or gas generant system and vehicle occupant protection system containing the gas generant composition are also included.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine Querschnittsseitenansicht, welche den allgemeinen Aufbau eines Gasgenerators in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 Fig. 12 is a cross-sectional side view showing the general construction of a gas generator in accordance with the present invention.

2 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeuginsassenrückhaltesystems, welches eine Gaserzeugungsmittelzusammensetzung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung einschließt. 2 FIG. 10 is a schematic illustration of an exemplary vehicle occupant restraint system incorporating a gas generant composition in accordance with the present invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die oben angeführten Bedenken werden durch Gaserzeuger oder Gaserzeugungssysteme gelöst, welche eine saure nitrierte aromatische Verbindung als primären Brennstoff enthalten, der primäre Brennstoff einen Bestandteil enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 3,5-Dinitrosalicylsäure (DNSA), einem Metallsalz von DNSA, einem Nichtmetallsalz von DNSA oder einem Addukt von DNSA mit einer anderen Verbindung, die einen Wasserstoffbrückenkomplex bildet. Beispiele für Salze von DNSA umfassen Ammonium-Dinitrosalicylsäure, Kalium-Dinitrosalicylsäure, Strontium-Dinitrosalicylsäure und Kupfer-Dinitrosalicylsäure. Beispiele für Addukte umfassen ein Addukt von DNSA und 3-Aminotriazol; von DNSA und Melamin; und von DNSA und Alkylaminen. In Kombination mit phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat (PSAN) (beispielsweise stabilisiert mit 10–15 Gew.-% bezogen auf das PSAN mit einem Alkalimetallsalz wie Kaliumnitrat), führen einer oder mehrere der vorliegenden Brennstoffe zu einer Gaserzeugungsmittelzusammensetzung, die optimale Verbrennungsraten bei relativ niedrigen Verbrennungsdrucken und optimale thermische und chemische Stabilität besitzt, trotz der Verwendung von PSAN. Weiterhin verbrennen eine oder mehrere der vorliegenden Zusammensetzungen bereitwillig bei relativ niedrigen Verbrennungsdrucken, was zu erleichterten Herstellungs- und Strukturanforderungen für einen entsprechenden Gaserzeuger oder Airbaggaserzeuger führt. Weiterhin führen eine oder mehrere der vorliegenden Zusammensetzungen beim Verbrennen zu einer relativ größeren Gasmenge und zu geringeren Mengen an Feststoffen und somit zu einer verbesserten Qualität des Abgases. Wenn er ohne andere Brennstoffe verwendet wird, kann der Primärbrennstoff zu 20 Gew.-% bis zu 80 Gew.-%, 25 Gew.-% bis 75 Gew.-% oder 40 Gew.-% bis 60 Gew.-% bezogen auf die Gesamtzusammensetzung vorgesehen sein. Alle weiteren nachfolgenden Prozentwerte beziehen sich auf Gewichtsprozente in Bezug auf die gesamte Zusammensetzung.The above concerns are solved by gas generators or gas generating systems containing an acidic nitrated aromatic compound as the primary fuel, the primary fuel containing a member selected from the group consisting of 3,5-dinitrosalicylic acid (DNSA), a metal salt of DNSA, a Nonmetal salt of DNSA or an adduct of DNSA with another compound that forms a hydrogen bond complex. Examples of salts of DNSA include ammonium dinitrosalicylic acid, potassium dinitrosalicylic acid, strontium dinitrosalicylic acid and copper dinitrosalicylic acid. Examples of adducts include an adduct of DNSA and 3-aminotriazole; DNSA and melamine; and of DNSA and alkylamines. In combination with phase stabilized ammonium nitrate (PSAN) (stabilized at 10-15% by weight of the PSAN with an alkali metal salt such as potassium nitrate), one or more of the present fuels results in a gas generant composition that achieves optimal combustion rates at relatively low combustion pressures and optimum has thermal and chemical stability, despite the use of PSAN. Furthermore, one or more of the present compositions readily burns at relatively low combustion pressures, resulting in facilitated manufacturing and structural requirements for a corresponding gas generator or airbag gas generator. Furthermore, one or more of the present compositions when burned result in a relatively larger amount of gas and smaller amounts of solids and thus improved exhaust quality. If he is without other fuels is used, the primary fuel may be present at 20% to 80%, 25% to 75% or 40% to 60% by weight of the total composition be. All other percentages below refer to percentages by weight with respect to the entire composition.

Optionale sekundäre Brennstoffe können ausgewählt sein aus Tetrazolen wie 5-Aminotetrazol; Metallsalzen von Azolen wie Kalium-5-Aminotetrazols; Nichtmetallsalzen von Azolen wie Diammoniumsalz von 5,5'-Bis-1H-Tetrazol; Nitratsalzen von Azolen wie 5-Aminotetrazol; Nitraminderivaten von Azolen wie 5-Aminotetrazol; Metallsalzen von Nitraminderivaten von Azolen wie Kalium-5-Aminotetrazol; Nichtmetallsalzen von Nitraminderivaten von Azolen wie Monoammonium-5-Aminotetrazol; Salzen von Guanidinen wie Guanidinnitrat; Nitroderivate von Guanidinen wie Nitroguanidin; Azoamide wie Azodicarbonamid; Nitratsalzen von Azoamiden wie Azodicarbonamidin-dinitrat; aliphatischen Karbonsäuren wie Fumarsäure, Weinsäure und Bernsteinsäure, und deren Metall- und Nichtmetallsalzen; aromatischen Karbonsäuren wie Benzoesäure, Phthalsäure und Isophthalsäure, und deren Metall- und Nichtmetallsalzen; nitroaromatischen Karbonsäuren wie Nitrobenzoesäure, Dinitrobenzoesäure, Nitroisophthalsäure und 4-Hydroxydinitobenzoesäure, und deren Metall- und Nichtmetallsalzen; Mononitrosalicylsäuren wie 3-Nitrosalicylsäure und 5-Nitrosalicylsäure, und deren Metall- und Nichtmetallsalzen; Aminen wie Melamin; Amiden wie Oxamid; Imiden; Nitrophenolen wie Nitrophenol, 2,4-Dinitrophenol und Pikrinsäure, und deren Metall- und Nichtmetallsalzen; Triazolen wie 3-Nitrotriazol and Nitrotriazolon (NTO); Pyrazolen; Imidazolen; Azinen; und deren Mischungen. Der sekundäre Brennstoff kann innerhalb dieses Systems als Kobrennstoff zum primären Brennstoff verwendet werden. Die U.S.-Patente mit den Nummern 5,872,329 und 6,210,505 beschreiben die Verwendung dieser und die Bereitstellung dieser Brennstoffe und werden durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin einbezogen. Sofern verwendet, bildet der sekundäre Brennstoff in Verbindung mit dem primären Brennstoff etwa 10–90 Gew.-% der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung. Auch wenn der sekundäre Brennstoff eingesetzt wird, kann der primäre Brennstoff von 5 Gew.-% bis 80 Gew.-% bereitgestellt werden. An sich beträgt der sekundäre Brennstoff, wenn verwendet, 0,1–45 Gew.-% und stärker bevorzugt etwa 3–30 Gew.-%.Optional secondary fuels may be selected from tetrazoles such as 5-aminotetrazole; Metal salts of azoles such as potassium 5-aminotetrazole; Non-metal salts of azoles such as diammonium salt of 5,5'-bis-1H-tetrazole; Nitrate salts of azoles such as 5-aminotetrazole; Nitramine derivatives of azoles such as 5-aminotetrazole; Metal salts of nitramine derivatives of azoles such as potassium 5-aminotetrazole; Nonmetal salts of nitramine derivatives of azoles such as monoammonium 5-aminotetrazole; Salts of guanidines such as guanidine nitrate; Nitro derivatives of guanidines such as nitroguanidine; Azoamides such as azodicarbonamide; Nitrate salts of azoamides such as azodicarbonamidine dinitrate; aliphatic carboxylic acids such as fumaric, tartaric and succinic acids, and their metal and nonmetal salts; aromatic carboxylic acids such as benzoic acid, phthalic acid and isophthalic acid, and their metal and nonmetal salts; nitroaromatic carboxylic acids such as nitrobenzoic acid, dinitrobenzoic acid, nitroisophthalic acid and 4-hydroxydinitobenzoic acid, and their metal and nonmetal salts; Mononitrosalicylic acids such as 3-nitrosalicylic acid and 5-nitrosalicylic acid, and their metal and nonmetal salts; Amines such as melamine; Amides such as oxamide; imides; Nitrophenols such as nitrophenol, 2,4-dinitrophenol and picric acid, and their metal and nonmetal salts; Triazoles such as 3-nitrotriazole and nitrotriazolone (NTO); pyrazoles; imidazoles; azines; and their mixtures. The secondary fuel may be used as co-fuel to the primary fuel within this system. The US Pat. Nos. 5,872,329 and 6,210,505 describe the use of these and the provision of these fuels and are incorporated herein by reference in their entireties. When used, the secondary fuel in combination with the primary fuel constitutes about 10-90% by weight of the gas generant composition. Even if the secondary fuel is employed, the primary fuel can be provided from 5% to 80% by weight. As such, the secondary fuel, when used, is 0.1-45% by weight, and more preferably about 3-30% by weight.

Ein Oxidationsmittel ist ausgewählt aus Metall- und Nichtmetall-nitraten, -nitriten, -chloraten, -perchloraten, -oxiden, -hydroxiden, anderen bekannten Oxidationsmitteln, und deren Mischungen. Die bevorzugten primären Oxidationsmittel sind ausgewählt aus Ammoniumnitrat und phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat und am meisten bevorzugt aus phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat. Das primäre Oxidationsmittel kann von 20 Gew.-% bis 80 Gew.-% vorgesehen sein, und stärker bevorzugt von 50 Gew.-% bis 80 Gew.-% der gesamten Zusammensetzung vor. Alle weiteren nachfolgenden Prozentwerte beziehen sich auf Gewichtsprozente der gesamten Zusammensetzung.An oxidizing agent is selected from metal and non-metal nitrates, nitrites, chlorates, perchlorates, oxides, hydroxides, other known oxidizing agents, and mixtures thereof. The preferred primary oxidizers are selected from ammonium nitrate and phase stabilized ammonium nitrate, and most preferably phase stabilized ammonium nitrate. The primary oxidizing agent may be from 20% to 80% by weight, and more preferably from 50% to 80% by weight of the total composition. All other subsequent percentages are by weight percent of the total composition.

Eine sekundäre Oxidationsmittelkomponente ist optional ausgewählt aus wenigstens einem beispielhaften Oxidationsmittel, ausgewählt aus basischen Metallnitraten und Metall- und Nichtmetall-nitraten, -chloraten, -perchloraten, -nitriten und -oxiden, einschließlich solcher Oxidationsmittel wie basisches Kupfer(II)-nitrat, Strontiumnitrat, Kaliumnitrat, Kaliumnitrit, Eisenoxid und Kupferoxid. Metall enthaltende Oxidationsmittel schließen solche ein, die aus Alkali-, Erdalkali- und Übergangsmetall-Oxidationsmitteln gebildet sind. Andere Oxidationsmittel, die dem Fachmann bekannt sind, können ebenfalls verwendet werden. Das sekundäre Oxidationsmittel wird im Allgemeinen in etwa 0–50 Gew.-% der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung vorgesehen.A secondary oxidizer component is optionally selected from at least one exemplary oxidizer selected from basic metal nitrates and metal and nonmetal nitrates, chlorates, perchlorates, nitrites, and oxides, including such oxidizers as basic cupric nitrate, strontium nitrate, Potassium nitrate, potassium nitrite, iron oxide and copper oxide. Metal containing oxidants include those formed from alkali, alkaline earth and transition metal oxidizers. Other oxidants known to those skilled in the art may also be used. The secondary oxidant is generally provided at about 0-50% by weight of the gas generant composition.

Falls gewünscht, können auch andere bekannte Bestandteile in bekannten wirksamen Mengen verwendet werden.If desired, other known ingredients may also be used in known effective amounts.

Metall- und Nichtmetallcarbonate wie Dikaliumcarbonat und Ammoniumcarbonat können ebenso zusammen mit einem Oxidationsmittel wie Ammoniumnitrat verwendet werden.Metal and non-metal carbonates such as dipotassium carbonate and ammonium carbonate may also be used together with an oxidizing agent such as ammonium nitrate.

Verarbeitungshilfsstoffe wie pyrogene Kieselsäure, Bornitrid und Graphit können ebenfalls verwendet werden. Demgemäß kann das Gaserzeugungsmittel sicher in Tabletten verpresst oder aufgeschlämmt und dann granuliert werden. Der Verarbeitungshilfsstoff wird typischenweise von etwa 0–10 Gew.-% und stärker bevorzugt von etwa 0–5 Gew.-% vorgesehen.Processing aids such as fumed silica, boron nitride and graphite may also be used. Accordingly, the gas generant can be safely compressed into tablets or slurried and then granulated. The processing aid is typically provided at about 0-10 wt%, and more preferably at about 0-5 wt%.

Schlackenbildner können gleichfalls vorgesehen sein und sind ausgewählt aus Siliziumverbindungen wie elementarem Silizium, Siliziumdioxid, Silikonen wie Polydimethylsiloxan; Silicaten wie Kaliumsilicaten; natürlichen Mineralien wie Talkum und Ton und anderen bekannten Schlackenbildnern. Der Schlackebildner ist typischerweise in etwa 0–10 Gew.-%, und stärker bevorzugt in etwa 0–5 Gew.-% vorgesehen.Slag formers may also be provided and are selected from silicon compounds such as elemental silicon, silica, silicones such as polydimethylsiloxane; Silicates such as potassium silicates; natural minerals such as talc and clay and other known slag formers. The slag-forming agent is typically provided at about 0-10% by weight, and more preferably at about 0-5% by weight.

Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können aus Bestandteilen gebildet werden, die von bekannten Lieferanten wie Aldrich oder Fisher Chemical Company zur Verfügung gestellt werden. Die Zusammensetzungen können in granulierter Form oder trocken gemischt und in bekannter Weise verpresst, oder nass gemischt und wie in den Beispielen angegeben, formuliert oder in im Stand der Technik bekannter Weise vermischt, erhalten werden. Die Zusammensetzungen liegen in Gasgeneratoren vor, die typischerweise in Airbagvorrichtungen oder Insassenschutzsystemen oder in Sicherheitsgurtvorrichtungen oder in Gaserzeugungssystemen wie einem Fahrzeuginsassenschutzsystem gefunden werden, welche alle wie im Stand der Technik bekannt oder wie vom Fachmann bevorzugt hergestellt werden.The compositions of the present invention may be formed from ingredients provided by known suppliers such as Aldrich or Fisher Chemical Company. The compositions may be granulated or dry blended and pressed in a known manner, or wet blended and formulated as indicated in the examples, or in the State of the art known manner mixed, are obtained. The compositions are in gas generators typically found in airbag devices or occupant protection systems, or in safety belt devices, or in gas generant systems, such as a vehicle occupant protection system, all of which are known in the art or preferably manufactured by one skilled in the art.

BEISPIELEEXAMPLES

Beispiel 1 (Nass-Misch-Verfahren, einen sekundären Brennstoff einschließend)Example 1 (wet mixing method, including a secondary fuel)

Eine Zusammensetzung wurde hergestellt unter Bereitstellung eines ummantelten Rührgefäßes, welches etwa zwei Liter Ethanol enthält. Zu dieser Lösung wurden etwa 753 Gramm Dinitrosalicylsäure (DNSA) unter ständigem Rühren hinzugefügt. Die Lösung wurde dann langsam über dreißig Minuten auf etwa 105C erwärmt und während des folgenden Verfahrens dabei gehalten. Nach dem vollständigen Auflösen des DNSA wurden etwa 4352 Gramm Ammoniumnitrat, etwa 122 Kaliumnitrat, etwa 227 Gramm Kaliumcarbonat (wobei Kaliumnitrat und Kaliumcarbonat zusammen eine Kaliumquelle für die Phasenstabilisierung des Ammoniumnitrats bilden), etwa 595 Gramm Diammoniumbitetrazol und ein Liter Wasser während des fortgesetzten und mechanischen Rührens gemeinsam in das Gefäß gegeben. Es bildete sich sofort ein hellgelber Niederschlag mit einer viskosen, lackförmigen Konsistenz. Nach etwa einer Stunde bildete die Mischung krümelige Feststoffe. Mischen und Erwärmen wurden fortgesetzt bis die gewünschte Trockenheit erreicht ist. Falls gewünscht, kann die Mischung in gewünschte Formen wie Pellets oder Tabletten geformt und dann, beispielsweise in einem Ofen, bis zum gewünschten Feuchtigkeitsgehalt getrocknet werden.A composition was prepared to provide a jacketed stirred vessel containing about two liters of ethanol. To this solution was added about 753 grams of dinitrosalicylic acid (DNSA) with constant stirring. The solution was then heated slowly to about 105 ° C over thirty minutes and held during the following procedure. Upon complete dissolution of the DNSA, about 4352 grams of ammonium nitrate, about 122 grams of potassium nitrate, about 227 grams of potassium carbonate (with potassium nitrate and potassium carbonate together forming a potassium source for the phase stabilization of ammonium nitrate), about 595 grams of diammonium bitetrazole and one liter of water during continued and mechanical agitation put together in the vessel. Immediately a pale yellow precipitate formed with a viscous, paint-like consistency. After about an hour, the mixture formed crumbly solids. Mixing and heating were continued until the desired dryness was achieved. If desired, the mixture may be shaped into desired shapes such as pellets or tablets and then dried, for example in an oven, to the desired moisture content.

Beispiel 2 (Nass-Misch-Verfahren)Example 2 (wet mixing method)

Eine Zusammensetzung wurde hergestellt unter Bereitstellung eines ummantelten Rührgefäßes, welches etwa zwei Litern Ethanol oder ein anderes geeignetes Lösemittel wie Ether oder Alkohole enthält. Zu dieser Lösung wurde eine annährend stöchiometrische Menge an Dinitrosalicylsäure (DNSA) oder eines Metall- oder Nichtmetallsalzes von DNSA während des fortgesetzten Rührens gegeben. Die Lösung wurde dann langsam über dreißig Minuten auf etwa 105C erwärmt und während des verbleibenden Verfahrens dabei gehalten.A composition was prepared to provide a jacketed stirred vessel containing about two liters of ethanol or other suitable solvent such as ethers or alcohols. To this solution was added an approximately stoichiometric amount of dinitrosalicylic acid (DNSA) or a metal or non-metal salt of DNSA during continued agitation. The solution was then heated slowly to about 105 ° C over thirty minutes and held there for the remainder of the process.

Nach dem vollständigen Auflösen des DNSA wurde eine annähernd stöchiometrische Menge Ammoniumnitrat unter Rühren hinzugefügt. Eine Kaliumquelle wie Kaliumnitrat wurde dann in etwa 10 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Ammoniumnitrat, hinzugefügt. Die Mischung wurde kontinuierlich gerührt und die Wärme aufrecht erhalten, als sich ein Feststoff bildete. Mischen und Erwärmen werden fortgesetzt bis die gewünschte Trockenheit erreicht ist. Falls gewünscht, kann die Mischung in gewünschte Formen wie Pellets oder Tabletten überführt und dann, beispielsweise in einem Ofen, auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt getrocknet werden. Der gebildete Feststoff enthielt stöchiometrische Mengen an phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat (PSAN) und Ammoniumdinitrosalicylsäure (ADNSA). Die gebildeten ADNSA-Kristalle sind vergleichsweise klein und bilden daher eine innige Mitfällung mit dem Ammoniumnitrat.After complete dissolution of the DNSA, an approximately stoichiometric amount of ammonium nitrate was added with stirring. A potassium source, such as potassium nitrate, was then added in about 10 to 15% by weight, based on the total amount of ammonium nitrate. The mixture was stirred continuously and the heat was maintained as a solid formed. Mixing and heating are continued until the desired dryness is achieved. If desired, the mixture may be converted into desired shapes such as pellets or tablets and then dried to the desired moisture content, for example in an oven. The resulting solid contained stoichiometric amounts of phase stabilized ammonium nitrate (PSAN) and ammonium dinitrosalicylic acid (ADNSA). The formed ADNSA crystals are comparatively small and therefore form an intimate coprecipitation with the ammonium nitrate.

Beispiel 3 (Nass-Misch-Verfahren, einen sekundären Brennstoff einschließend)Example 3 (wet mixing method, including a secondary fuel)

Eine Zusammensetzung wurde hergestellt unter Bereitstellung eines ummantelten Rührgefäßes aus Edelstahl, welches etwa zwei Liter Wasser enthielt. Zu dieser Lösung wurden etwa 753 Gramm Dinitrosalicylsäure (DNSA) unter ständigem Rühren hinzugefügt. Die Lösung wurde dann langsam über dreißig Minuten auf etwa 105C erwärmt und während des folgenden Verfahrens dabei gehalten. Nach dem vollständigen Auflösen des DNSA wurden etwa 4352 Gramm Ammoniumnitrat, etwa 122 Kaliumnitrat, etwa 227 Gramm Kaliumcarbonat (wobei Kaliumnitrat und Kaliumcarbonat zusammen eine Kaliumquelle für die Phasenstabilisierung des Ammoniumnitrats bilden), etwa 595 Gramm Diammoniumbitetrazol und ein Liter Wasser während des fortgesetzten und mechanischen Rührens gemeinsam in das Gefäß gegeben. Es bildete sich sofort ein hellgelber Niederschlag mit einer viskosen, lackförmigen Konsistenz. Nach etwa einer Stunde bildete die Mischung krümelige Feststoffe. Mischen und Erwärmen wurden fortgesetzt bis die gewünschte Trockenheit erreicht ist. Falls gewünscht, kann die Mischung in gewünschte Formen wie Pellets oder Tabletten geformt oder extrudiert und dann, beispielsweise in einem Ofen, auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt getrocknet werden.A composition was prepared to provide a stainless steel jacketed stirred vessel containing about two liters of water. To this solution was added about 753 grams of dinitrosalicylic acid (DNSA) with constant stirring. The solution was then heated slowly to about 105 ° C over thirty minutes and held during the following procedure. Upon complete dissolution of the DNSA, about 4352 grams of ammonium nitrate, about 122 grams of potassium nitrate, about 227 grams of potassium carbonate (with potassium nitrate and potassium carbonate together forming a potassium source for the phase stabilization of ammonium nitrate), about 595 grams of diammonium bitetrazole and one liter of water during continued and mechanical agitation put together in the vessel. Immediately a pale yellow precipitate formed with a viscous, paint-like consistency. After about an hour, the mixture formed crumbly solids. Mixing and heating were continued until the desired dryness was achieved. If desired, the mixture may be molded or extruded into desired shapes such as pellets or tablets and then dried to the desired moisture content, for example in an oven.

Beispiel 4Example 4

Eine Zusammensetzung, enthaltend etwa 73 Gew.-% Ammoniumnitrat und etwa 27 Gew.-% Monokaliumdinitrosalicylsäure wurde nass gemischt und in eine erfindungsgemäße homogene Zusammensetzung überführt. Die gebildete Zusammensetzung enthielt phasenstabilisiertes Ammoniumnitrat in etwa 75,20 Gew.-% (das PSAN enthält 64,95 Gew.-% Ammoniumnitrat und 10,25 Gew.-% Kaliumnitrat) und Ammoniumdinitrosalicylsäure zu etwa 24,80 Gew.-%.A composition containing about 73% by weight of ammonium nitrate and about 27% by weight of monopotassium dinitrosalicylic acid was wet mixed and converted into a homogeneous composition of the present invention. The resulting composition contained phase stabilized ammonium nitrate at about 75.20% by weight (the PSAN contains 64.95% by weight ammonium nitrate and 10.25% by weight potassium nitrate) and ammonium dinitrosalicylic acid at about 24.80% by weight.

Beispiel 5 Example 5

Eine Zusammensetzung, enthaltend etwa 76,39 Gew.-% phasenstabilisiertes Ammoniumnitrat (enthaltend etwa 7,64 Gew.-% Kaliumnitrat als Phasenstabilisator); etwa 10 Gew.-% Diammoniumsalz von 5,5'-Bis-1H-tetrazol; und etwa 13,61 Gew.-% Ammoniumdinitrosalicylsäure wurde trocken gemischt und in eine erfindungsgemäße homogene Zusammensetzung überführt.A composition containing about 76.39 weight percent phase stabilized ammonium nitrate (containing about 7.64 weight percent potassium nitrate as a phase stabilizer); about 10% by weight of diammonium salt of 5,5'-bis-1H-tetrazole; and about 13.61% by weight of ammonium dinitrosalicylic acid was dry blended and converted into a homogeneous composition of the invention.

Beispiel 6Example 6

Eine Zusammensetzung, enthaltend etwa 68,75 Gew.-% Ammoniumnitrat; etwa 7,64 Gew.-% Kaliumnitrat; etwa 10 Gew.-% Diammoniumsalz von 5,5'-Bis-1H-tetrazol; und etwa 13,61 Gew.-% Ammoniumdinitrosalicylsäure wurde trocken gemischt und in eine erfindungsgemäße homogene Zusammensetzung überführt.A composition containing about 68.75 weight percent ammonium nitrate; about 7.64% by weight potassium nitrate; about 10% by weight of diammonium salt of 5,5'-bis-1H-tetrazole; and about 13.61% by weight of ammonium dinitrosalicylic acid was dry blended and converted into a homogeneous composition of the invention.

Beispiel 7Example 7

Eine Zusammensetzung, enthaltend etwa 67,58 Gew.-% Ammoniumnitrat; etwa 7,51 Gew.-% Kaliumnitrat; etwa 7,0 Gew.-% Diammoniumsalz von 5,5'-Bis-1H-tetrazol; etwa 3,0 Gew.-% Dikaliumweinsäure; und etwa 14,91 Gew.-% Ammoniumdinitrosalicylsäure wurde trocken gemischt und in eine erfindungsgemäße homogene Zusammensetzung überführt.A composition containing about 67.58% by weight of ammonium nitrate; about 7.51 wt% potassium nitrate; about 7.0% by weight of diammonium salt of 5,5'-bis-1H-tetrazole; about 3.0% by weight of dipotassium tartaric acid; and about 14.91% by weight ammonium dinitrosalicylic acid was dry blended and converted to a homogeneous composition of the invention.

Beispiel 8Example 8

Eine Zusammensetzung enthaltend etwa 68,4 Gew.-% Ammoniumnitrat; etwa 7,6 Gew.-% Kaliumnitrat; etwa 3,5 Gew.-% Diammoniumsalz von 5,5'-Bis-1H-tetrazol; und etwa 20,5 Gew.-% Ammoniumdinitrosalicylsäure wurde trocken gemischt und in eine erfindungsgemäße homogene Zusammensetzung überführt.A composition containing about 68.4% by weight of ammonium nitrate; about 7.6 wt% potassium nitrate; about 3.5% by weight of diammonium salt of 5,5'-bis-1H-tetrazole; and about 20.5% by weight of ammonium dinitrosalicylic acid was dry blended and converted to a homogeneous composition of the present invention.

Beispiel 9 – Vergleichsbeispiel (PSAN-Tetrazol)Example 9 - Comparative Example (PSAN Tetrazole)

Eine Zusammensetzung, enthaltend etwa 73,5 Gew.-% phasenstabilisiertes Ammoniumnitrat und etwa 26,5 Gew.-% Ammoniumsalz von 5,5'-Bis-tetrazolamin wurde trocken gemischt und in eine homogene Zusammensetzung in Übereinstimmung mit Verfahren gemäß dem Stand der Technik überführt.A composition containing about 73.5 weight percent phase stabilized ammonium nitrate and about 26.5 weight percent ammonium salt of 5,5'-bis-tetrazolamine was dry blended and made into a homogeneous composition in accordance with prior art methods transferred.

Beispiel 10 – Vergleichsbeispiel (PSAN-Tetrazol)Example 10 - Comparative Example (PSAN Tetrazole)

Eine Zusammensetzung/Gaserzeugungsmittel, die wie im Beispiel 9 angegeben erhalten wurde, wurde auf die gasförmigen Produkte hin untersucht. Eine vorgegebene Menge der Zusammensetzung enthielt etwa 3,9% Kohlenstoff und lieferte beim Verbrennen in einem einstufigen 1-Mol-Gasgenerator (welcher ein Mol eines Gaserzeugungsmittels enthält und bei 33–35 MPa betrieben wird) die folgenden ppm-Werte der gasförmigen Verbrennungsprodukte, die in einem 100 Kubikfußtank gemessen wurden: 126 ppm Kohlenmonoxid, 41 ppm Ammoniak; 13 ppm Stickstoffoxid; und 0 ppm Stickstoffdioxid. Die gleiche Menge des gleichen Brennstoffs wurde ebenfalls in einem zweistufigen 1-Mol-Gasgenerator (welcher ein Mol eines Gaserzeugungsmittels enthält und bei etwa 40 MPa betrieben wird) verbrannt und lieferte die folgenden ppm-Werte der gasförmigen Produkte, die ebenfalls in einem 100 Kubikfußtank gemessen wurden: 129 ppm Kohlenmonoxid, 35 ppm Ammoniak; 11 ppm Stickstoffoxid; und 0 ppm Stickstoffdioxid.A composition / gas generant obtained as indicated in Example 9 was tested for the gaseous products. A given amount of the composition contained about 3.9% carbon and when combusted in a one-stage 1-mole gas generator (containing one mole of a gas generant operating at 33-35 MPa) provided the following ppm values of gaseous combustion products measured in a 100 cc tank: 126 ppm carbon monoxide, 41 ppm ammonia; 13 ppm nitrogen oxide; and 0 ppm nitrogen dioxide. The same amount of the same fuel was also burned in a one-stage 1-mole gas generator (containing one mole of a gas generant operated at about 40 MPa) and provided the following ppm values of the gaseous products also measured in a 100 cubic feet tank were: 129 ppm carbon monoxide, 35 ppm ammonia; 11 ppm nitrogen oxide; and 0 ppm nitrogen dioxide.

Beispiel 11Example 11

Eine Zusammensetzung/Gaserzeugungsmittel, die wie im Beispiel 4 angegeben erhalten wurde, wurde auf die gasförmigen Produkte hin untersucht. Eine vorgegebene Menge der Zusammensetzung enthielt etwa 8,5% Kohlenstoff und lieferte beim Verbrennen in einem einstufigen 1-Mol-Gasgenerator (der gleiche Modellgaserzeuger wie im Beispiel 10, und einer, welcher ein Mol eines Gaserzeugungsmittels enthielt und bei etwa 33–35 MPa betrieben wird) die folgenden ppm-Werte der gasförmigen Produkte, die in einem 100 Kubikfußtank gemessen wurden: 173 ppm Kohlenmonoxid, 14 ppm Ammoniak; 12 ppm Stickstoffoxid; und 0 ppm Stickstoffdioxid. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigen die Ergebnisse, dass, obwohl dieses Beispiel im Vergleich zu Beispiel 10 mehr als die doppelte Menge an Kohlenstoff in der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung enthielt, nur ein Anstieg der Menge an durch die Verbrennung gebildetem Kohlenmonoxid um etwa 37% auftrat. Weiterhin betrug der Ammoniakgehalt nur etwa ein Drittel oder etwa 33% der Menge, die mit der Zusammensetzung im Beispiel 10 gebildet wurde. Die Ergebnisse waren unerwartet und nicht eingängig, da man einen linearen Anstieg der bei der Verbrennung gebildeten Menge an Kohlenmonoxid erwartet hätte. Stattdessen wurden hilfreiche Mengen an Kohlendioxid und Stickstoff gebildet, während die Bildung von Kohlenmonoxid geringer ist als dies vom Gehalt an Kohlenstoff im Gaserzeugungsmittel vor der Verbrennung errechnet wurde. Daher ersetzt die vorliegende Erfindung weniger wünschenswerte Gase wie Ammoniak durch annehmbare Gase wie Kohlendioxid, während überraschenderweise die Bildung von Kohlenmonoxid verringert wird.A composition / gas generant obtained as indicated in Example 4 was tested for the gaseous products. A given amount of the composition contained about 8.5% carbon and when burned in a one-step 1 molar Gas generator (the same model gas generator as in Example 10, and one containing one mole of a gas generant operated at about 33-35 MPa) the following ppm values of the gaseous products measured in a 100 cubic feet tank: 173 ppm carbon monoxide, 14 ppm ammonia; 12 ppm nitrogen oxide; and 0 ppm nitrogen dioxide. In accordance with the present invention, although this example contained more than twice the amount of carbon in the gas generant composition as compared to Example 10, the results showed only an approximately 37% increase in the amount of carbon monoxide produced by combustion. Furthermore, the ammonia content was only about one-third or about 33% of the amount formed with the composition in Example 10. The results were unexpected and unappealing because one would have expected a linear increase in the amount of carbon monoxide formed during combustion. Instead, helpful amounts of carbon dioxide and nitrogen have been formed, while the formation of carbon monoxide is less than that calculated from the level of carbon in the gas generant prior to combustion. Therefore, the present invention replaces less desirable gases, such as ammonia, with acceptable gases, such as carbon dioxide, while surprisingly reducing the formation of carbon monoxide.

Beispiel 12Example 12

Eine Zusammensetzung/Gaserzeugungsmittel, die wie im Beispiel 4 angegeben erhalten wurde, wurde auf die gasförmigen Produkte hin untersucht. Eine vorgegebene Menge der Zusammensetzung enthielt etwa 6,0% Kohlenstoff und lieferte beim Verbrennen in einem einstufigen 1-Mol-Gasgenerator (der gleiche Modellgaserzeuger wie im Beispiel 10, welcher ein Mol eines Gaserzeugungsmittels enthielt und bei etwa 33–35 MPa betrieben wurde) die folgenden ppm-Werte der gasförmigen Produkte, die in einem 100 Kubikfußtank gemessen wurden: 122 ppm Kohlenmonoxid, 11 ppm Ammoniak; 20 ppm Stickstoffoxid; und 0 ppm Stickstoffdioxid. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigen die Ergebnisse, dass, obwohl dieses Beispiel im Vergleich zu Beispiel 10 mehr als die 150%ige Menge an Kohlenstoff in der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung enthielt, weniger Kohlenmonoxid (96,8% im Vergleich zum Beispiel 10) durch die Verbrennung gebildet wurde. Weiterhin beträgt der Ammoniakgehalt nur etwa 26,8% der Menge, die mit der Zusammensetzung im Beispiel 10 gebildet wurde. Die Ergebnisse waren unerwartet und nicht eingängig, da man einen linearen Anstieg der bei der Verbrennung gebildeten Menge an Kohlenmonoxid erwartet hätte. Stattdessen werden hilfreiche Mengen an Kohlendioxid und Stickstoff gebildet, während die Bildung von Kohlenmonoxid geringer ist als dies vom Gehalt an Kohlenstoff im Gaserzeugungsmittel vor der Verbrennung errechnet wurde. Daher ersetzt die vorliegende Erfindung weniger wünschenswerte Gase wie Ammoniak durch annehmbare Gase wie Kohlendioxid, während überraschenderweise die Bildung von Kohlenmonoxid verringert wird.A composition / gas generant obtained as indicated in Example 4 was tested for the gaseous products. A given amount of the composition contained about 6.0% carbon and when burned in a one-stage 1-mole gas generator (the same model gas generator as in Example 10 containing one mole of a gas generant and operated at about 33-35 MPa) provided the following ppm values of gaseous products measured in a 100 cc tank: 122 ppm carbon monoxide, 11 ppm ammonia; 20 ppm nitrogen oxide; and 0 ppm nitrogen dioxide. In accordance with the present invention, although this example contained more than the 150% amount of carbon in the gas generant composition compared to Example 10, the results show that less carbon monoxide (96.8% compared to Example 10) is produced by the combustion was formed. Furthermore, the ammonia content is only about 26.8% of the amount formed with the composition in Example 10. The results were unexpected and unappealing because one would have expected a linear increase in the amount of carbon monoxide formed during combustion. Instead, useful amounts of carbon dioxide and nitrogen are formed while the formation of carbon monoxide is less than that calculated from the level of carbon in the gas generant prior to combustion. Therefore, the present invention replaces less desirable gases, such as ammonia, with acceptable gases, such as carbon dioxide, while surprisingly reducing the formation of carbon monoxide.

Die gleiche Menge des gleichen Brennstoffs wurde ebenfalls in einem zweistufigen 1-Mol-Gasgenerator (der gleiche Modellgaserzeuger wie im Beispiel 10, welcher ein Mol eines Gaserzeugungsmittels enthielt und bei etwa 40 MPa betrieben wird) verbrannt und lieferte die folgenden ppm-Werte der gasförmigen Produkte, die ebenfalls in einem 100 Kubikfußtank gemessen wurden: 135 ppm Kohlenmonoxid, 14 ppm Ammoniak; 12 ppm Stickstoffoxid; und 0 ppm Stickstoffdioxid. Erneut ersetzt die vorliegende Erfindung weniger wünschenswerte Gase wie Ammoniak durch annehmbare Gase wie Kohlendioxid, während überraschenderweise die Bildung von Kohlenmonoxid verringert wird.The same amount of the same fuel was also burned in a 1-mol two-stage gas generator (the same model gas generator as Example 10 containing one mole of a gas generant operating at about 40 MPa) and provided the following ppm values of gaseous products also measured in a 100 cc tank: 135 ppm carbon monoxide, 14 ppm ammonia; 12 ppm nitrogen oxide; and 0 ppm nitrogen dioxide. Again, the present invention replaces less desirable gases, such as ammonia, with acceptable gases, such as carbon dioxide, while surprisingly reducing the formation of carbon monoxide.

Beispiel 13 – Vergleichsbeispiel (PSAN-Tetrazol)Example 13 - Comparative Example (PSAN Tetrazole)

Eine Zusammensetzung/Gaserzeugungsmittel, die wie im Beispiel 10 angegeben erhalten wurde, wurde in einem wie im Beispiel 10 verwendeten einstufigen 1-Mol-Gasgenerator verbrannt. Der Höchstwert des Drucks der Generatorkammer der durch Dauerbrand erzielt wurde, betrug etwa 37 MPa bei etwa 0,015 Sekunden nach dem Start der Verbrennung. Die Gasausstöße in einen 60-Liter-Ballistiktank wurden vom Beginn der Verbrennung bei T₀ bis 0,1 Sekunden nach der Verbrennung gemessen. Der Druck im Ballistiktank stieg bis 0,05 Sekunden nach dem Beginn der Verbrennung stetig an and verblieb dann bei einem anhaltenden Druck von 31–32 MPa bis 0,1 Sekunden nach dem Beginn der Verbrennung. Anhaltender Druck zeigt geeignete Gaserzeugungseigenschaften an, den anhaltenden Druck für die Verwendung in Fahrzeuginsassenschutzsystemen zu bewirken.A composition / gas generant obtained as described in Example 10 was burned in a one-stage 1-mol gas generator as used in Example 10. The maximum pressure of the generator chamber obtained by endurance firing was about 37 MPa at about 0.015 seconds after the start of combustion. Gas discharges into a 60 liter ballistank were measured from the beginning of combustion at T ₀ to 0.1 seconds after combustion. The pressure in the ballistank steadily increased to 0.05 seconds after the onset of combustion and then remained at a sustained pressure of 31-32 MPa to 0.1 seconds after the onset of combustion. Continuing pressure indicates appropriate gas-generating properties to cause sustained pressure for use in vehicle occupant protection systems.

Beispiel 14Example 14

Eine Zusammensetzung/Gaserzeugungsmittel, die in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung und wie im Beispiel 4 angegeben erhalten wurde, wurde in einem wie im Beispiel 10 verwendeten einstufigen 1-Mol-Gasgenerator verbrannt. Der Höchstwert des Drucks der Generatorkammer, der durch Dauerbrand erzielt wurde, betrug etwa 32 MPa bei etwa 0,013 Sekunden nach dem Start der Verbrennung. Die Gasausstöße in einen 60-Liter-Ballistiktank wurden vom Beginn der Verbrennung bei T₀ bis 0,1 Sekunden nach der Verbrennung gemessen. Der Druck im Ballistiktank stieg bis 0,05 Sekunden nach dem Beginn der Verbrennung stetig an und verblieb dann bei einem anhaltenden Druck von 28–31 MPa bis 0,1 Sekunden nach dem Beginn der Verbrennung. Anhaltender Druck zeigt geeignete Gaserzeugungseigenschaften an, den anhaltenden Druck für die Verwendung in Fahrzeuginsassenschutzsystemen zu bewirken. Völlig unerwartet wurde gefunden, dass Zusammensetzungen, die gemäß der Erfindung bereitgestellt wurden, bei einem Höchstwert des Drucks der Generatorkammer arbeiten, der 5 MPa geringer ist als der Gasgenerator im Beispiel 13, und im Wesentlichen die gleichen Mengen an anhaltendem Druck im Ballistiktank liefern. Daher kann man sehen, dass die vorliegenden Zusammensetzungen bei einem geringeren Gasgeneratordruck anhaltend verbrennen können, wodurch die strukturellen Anforderungen an den Gasgenerator verringert werden, wobei aber eine ähnliche Leistung im Hinblick auf die Gaserzeugung im Verlauf der Zeit erhalten wird.A composition / gas generant obtained in accordance with the present invention and as set forth in Example 4 was burned in a one-stage 1-mol gas generator as used in Example 10. The maximum pressure of the generator chamber obtained by endurance firing was about 32 MPa at about 0.013 seconds after the start of combustion. Gas discharges into a 60 liter ballistank were measured from the beginning of combustion at T ₀ to 0.1 seconds after combustion. The pressure in the ballistank steadily increased to 0.05 seconds after the onset of combustion and then remained at a sustained pressure of 28-31 MPa to 0.1 seconds after the onset of combustion. Prolonged pressure indicates suitable gas generative properties, the sustained pressure for use in Effect vehicle occupant protection systems. It has been found, quite unexpectedly, that compositions provided in accordance with the invention operate at a maximum pressure of the generator chamber which is 5 MPa lower than the gas generator in Example 13, and provide substantially equal amounts of sustained pressure in the ballistank. Therefore, it can be seen that the present compositions can continue to burn with lower gas generator pressure, thereby reducing the structural requirements for the gas generator, but with similar performance in terms of gas generation over time.

Beispiel 15Example 15

Eine Zusammensetzung/Gaserzeugungsmittel, die in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung und wie im Beispiel 4 angegeben erhalten wurde, wird in einem wie im Beispiel 10 verwendeten ähnlichen oder äquivalenten einstufigen 1-Mol-Gasgenerator verbrannt. Der Höchstwert des Drucks der Generatorkammer, der durch Dauerbrand erzielt wurde, betrug etwa 26 MPa bei etwa 0,015 Sekunden nach dem Start der Verbrennung. Die Gasausstöße in einen 60-Liter-Ballistiktank wurden vom Beginn der Verbrennung bei T₀ bis 0,1 Sekunden nach der Verbrennung gemessen. Der Druck im Ballistiktank stieg bis 0,05 Sekunden nach dem Beginn der Verbrennung stetig an und verblieb dann bei einem anhaltenden Druck von 30–28 MPa bis 0,1 Sekunden nach dem Beginn der Verbrennung. Anhaltender Druck zeigt geeignete Gaserzeugungseigenschaften an, den anhaltenden Druck für die Verwendung in Fahrzeuginsassenschutzsystemen zu bewirken. Völlig unerwartet wurde gefunden, dass Zusammensetzungen, die gemäß der Erfindung bereitgestellt wurden, bei einem Höchstwert des Drucks der Generatorkammer arbeiten, der etwa 11 MPa geringer ist als der Gasgenerator im Beispiel 13, und im Wesentlichen die gleichen Mengen an anhaltendem Druck im Ballistiktank liefern. Daher kann man sehen, dass die vorliegenden Zusammensetzungen bei einem geringeren Gasgeneratordruck anhaltend verbrennen können, wodurch die strukturellen Anforderungen an den Gasgenerator verringert werden, wobei aber eine ähnliche Leistung im Hinblick auf die Gaserzeugung im Verlauf der Zeit erhalten wird.A composition / gas generant obtained in accordance with the present invention and as set forth in Example 4 is burned in a similar or equivalent one-stage 1-mol gas generator as used in Example 10. The maximum pressure of the generator chamber obtained by endurance firing was about 26 MPa at about 0.015 seconds after the start of combustion. Gas discharges into a 60 liter ballistank were measured from the beginning of combustion at T ₀ to 0.1 seconds after combustion. The pressure in the ballistank steadily increased to 0.05 seconds after the onset of combustion and then remained at a sustained pressure of 30-28 MPa to 0.1 seconds after the onset of combustion. Continuing pressure indicates appropriate gas-generating properties to cause sustained pressure for use in vehicle occupant protection systems. Quite unexpectedly, it has been found that compositions provided in accordance with the invention operate at a maximum pressure of the generator chamber, which is about 11 MPa lower than the gas generator in example 13, and provide substantially equal amounts of sustained pressure in the ballistank. Therefore, it can be seen that the present compositions can continue to burn with lower gas generator pressure, thereby reducing the structural requirements for the gas generator, but with similar performance in terms of gas generation over time.

Beispiel 16Example 16

Eine Zusammensetzung/Gaserzeugungsmittel, die in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung und wie im Beispiel 4 angegeben erhalten wurde, wurde in einem wie im Beispiel 10 verwendeten ähnlichen oder äquivalenten einstufigen 1-Mol-Gasgenerator verbrannt. Der Höchstwert des Drucks der Generatorkammer der durch Dauerbrand erzielt wurde, betrug etwa 22,5 MPa bei etwa 0,013 Sekunden nach dem Start der Verbrennung. Die Gasausstöße in einen 60-Liter-Ballistiktank wurden vom Beginn der Verbrennung bei T₀ bis 0,1 Sekunden nach der Verbrennung gemessen. Der Druck im Ballistiktank stieg bis 0,05 Sekunden nach dem Beginn der Verbrennung stetig an und verblieb dann bei einem anhaltenden Druck von 30–28 MPa bis 0,1 Sekunden nach dem Beginn der Verbrennung. Anhaltender Druck zeigt geeignete Gaserzeugungseigenschaften an, den anhaltenden Druck für die Verwendung in Fahrzeuginsassenschutzsystemen zu bewirken. Völlig unerwartet wurde gefunden, dass Zusammensetzungen, die gemäß der Erfindung bereitgestellt wurden, bei einem Höchstwert des Drucks der Generatorkammer arbeiten, der etwa 14,5 MPa geringer ist als der Gasgenerator im Beispiel 13, und im Wesentlichen die gleichen Mengen an anhaltendem Druck im Ballistiktank liefern. Daher kann man sehen, dass die vorliegenden Zusammensetzungen bei einem geringeren Gasgeneratordruck anhaltend verbrennen können, wodurch die strukturellen Anforderungen an den Gasgenerator verringert werden, wobei aber eine ähnliche Leistung im Hinblick auf die Gaserzeugung im Verlauf der Zeit erhalten wird.A composition / gas generant obtained in accordance with the present invention and as set forth in Example 4 was burned in a similar or equivalent one-stage 1-mol gas generator as used in Example 10. The maximum pressure of the generator chamber obtained by endurance firing was about 22.5 MPa at about 0.013 seconds after the start of combustion. Gas discharges into a 60 liter ballistank were measured from the beginning of combustion at T ₀ to 0.1 seconds after combustion. The pressure in the ballistank steadily increased to 0.05 seconds after the onset of combustion and then remained at a sustained pressure of 30-28 MPa to 0.1 seconds after the onset of combustion. Continuing pressure indicates appropriate gas-generating properties to cause sustained pressure for use in vehicle occupant protection systems. It has been found, quite unexpectedly, that compositions provided according to the invention operate at a maximum pressure of the generator chamber, which is about 14.5 MPa lower than the gas generator in example 13, and substantially the same amounts of sustained pressure in the ballistank deliver. Therefore, it can be seen that the present compositions can continue to burn with lower gas generator pressure, thereby reducing the structural requirements for the gas generator, but with similar performance in terms of gas generation over time.

Beispiel 17Example 17

Eine Zusammensetzung/Gaserzeugungsmittel, die in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung und wie im Beispiel 4 angegeben erhalten wurde, wird in einem wie im Beispiel 10 verwendeten ähnlichen oder äquivalenten einstufigen 1-Mol-Gasgenerator verbrannt. Der Höchstwert des Drucks der Generatorkammer, der durch Dauerbrand erzielt wurde, betrug etwa 20 MPa bei etwa 0,015 Sekunden nach dem Start der Verbrennung. Die Gasausstöße in einen 60-Liter-Ballistiktank wurden vom Beginn der Verbrennung bei T₀ bis 0,1 Sekunden nach der Verbrennung gemessen. Der Druck im Ballistiktank stieg bis 0,05 Sekunden nach dem Beginn der Verbrennung stetig an und verblieb dann bei einem anhaltenden Druck von 28–30 MPa bis 0,1 Sekunden nach dem Beginn der Verbrennung. Anhaltender Druck zeigt geeignete Gaserzeugungseigenschaften an, den anhaltenden Druck für die Verwendung in Fahrzeuginsassenschutzsystemen zu bewirken. Völlig unerwartet wurde gefunden, dass Zusammensetzungen, die gemäß der Erfindung bereitgestellt wurden, bei einem Höchstwert des Drucks der Generatorkammer arbeiten, der etwa 17 MPa geringer ist als der Gasgenerator im Beispiel 13, und im Wesentlichen die gleichen Mengen an anhaltendem Druck im Ballistiktank liefern. Daher kann man sehen, dass die vorliegenden Zusammensetzungen bei einem geringeren Gasgeneratordruck anhaltend verbrennen können, wodurch die strukturellen Anforderungen an den Gasgenerator verringert werden, wobei aber eine ähnliche Leistung im Hinblick auf die Gaserzeugung im Verlauf der Zeit erhalten wird.A composition / gas generant obtained in accordance with the present invention and as set forth in Example 4 is burned in a similar or equivalent one-stage 1-mol gas generator as used in Example 10. The maximum pressure of the generator chamber obtained by continuous firing was about 20 MPa at about 0.015 seconds after the start of combustion. Gas discharges into a 60 liter ballistank were measured from the beginning of combustion at T ₀ to 0.1 seconds after combustion. The pressure in the ballistank steadily increased to 0.05 seconds after the onset of combustion and then remained at a sustained pressure of 28-30 MPa to 0.1 second after the onset of combustion. Continuing pressure indicates appropriate gas-generating properties to cause sustained pressure for use in vehicle occupant protection systems. Quite unexpectedly, it has been found that compositions provided in accordance with the invention operate at a maximum pressure of the generator chamber, which is about 17 MPa lower than the gas generator in example 13, and provide substantially equal amounts of sustained pressure in the ballistank. Therefore, it can be seen that the present compositions can continue to burn with lower gas generator pressure, thereby reducing the structural requirements for the gas generator, but with similar performance in terms of gas generation over time.

Beispiel 18Example 18

Eine Zusammensetzung/Gaserzeugungsmittel, die in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung und wie im Beispiel 4 angegeben erhalten wurde, wurde in einem wie im Beispiel 10 verwendeten ähnlichen oder äquivalenten einstufigen 1-Mol-Gasgenerator verbrannt. Der Höchstwert des Drucks der Generatorkammer, der durch Dauerbrand erzielt wurde, betrug etwa 17,5 MPa bei etwa 0,015 Sekunden nach dem Start der Verbrennung. Die Gasausstöße in einen 60-Liter-Ballistiktank wurden vom Beginn der Verbrennung bei T₀ bis 0,1 Sekunden nach der Verbrennung gemessen. Der Druck im Ballistiktank stieg bis 0,05 Sekunden nach dem Beginn der Verbrennung stetig an und verblieb dann bei einem anhaltenden Druck von 28–27 MPa bis 0,1 Sekunden nach dem Beginn der Verbrennung. Anhaltender Druck zeigt geeignete Gaserzeugungseigenschaften an, den anhaltenden Druck für die Verwendung in Fahrzeuginsassenschutzsystemen zu bewirken. Völlig unerwartet wurde gefunden, dass Zusammensetzungen, die gemäß der Erfindung bereitgestellt wurden, bei einem Höchstwert des Drucks der Generatorkammer arbeiten, der etwa 19,5 MPa geringer ist als der Gasgenerator im Beispiel 13, und dennoch im Wesentlichen die gleichen Mengen an anhaltendem Druck im Ballistiktank liefern. Daher kann man sehen, dass die vorliegenden Zusammensetzungen bei einem geringeren Gasgeneratordruck anhaltend verbrennen können, wodurch die strukturellen Anforderungen an den Gasgenerator verringert werden, wobei aber eine ähnliche Leistung im Hinblick auf die Gaserzeugung im Verlauf der Zeit erhalten wird.A composition / gas generant obtained in accordance with the present invention and as set forth in Example 4 was burned in a similar or equivalent one-stage 1-mol gas generator as used in Example 10. The maximum pressure of the generator chamber obtained by endurance firing was about 17.5 MPa at about 0.015 seconds after the start of combustion. Gas discharges into a 60 liter ballistank were measured from the beginning of combustion at T ₀ to 0.1 seconds after combustion. The pressure in the ballistank steadily increased to 0.05 seconds after the onset of combustion and then remained at a sustained pressure of 28-27 MPa to 0.1 seconds after the onset of combustion. Continuing pressure indicates appropriate gas-generating properties to cause sustained pressure for use in vehicle occupant protection systems. It has been found, quite unexpectedly, that compositions provided in accordance with the invention operate at a maximum pressure of the generator chamber which is about 19.5 MPa lower than the gas generator in example 13, and yet substantially the same amounts of sustained pressure Deliver ballistie tank. Therefore, it can be seen that the present compositions can continue to burn with lower gas generator pressure, thereby reducing the structural requirements for the gas generator, but with similar performance in terms of gas generation over time.

Beispiel 19 Example 19

Eine Zusammensetzung, die wie im Beispiel 4 beschrieben erhalten wurde, zeigte Verbrennungsraten in Zoll pro Sekunde (ips) von etwa: 0,64 bei 1000 Pfund pro Quadratzoll gauge (psig); 0,82 bei 2000 psig; 0,98 bei 2500 psig; 1,02 bei 3500 psig; 1,12 bei 4500 psig und 1,22 bei 5500 psig.A composition obtained as described in Example 4 showed burn rates in inches per second (ips) of about: 0.64 at 1000 pounds per square inch gauge (psig); 0.82 at 2000 psig; 0.98 at 2500 psig; 1.02 at 3500 psig; 1.12 at 4500 psig and 1.22 at 5500 psig.

Beispiel 20 Vergleichsbeispiel (PSAN-Tetrazol)Example 20 Comparative Example (PSAN Tetrazole)

Eine Zusammensetzung, die wie im Beispiel 10 beschrieben erhalten wurde, zeigte Verbrennungsraten in Zoll pro Sekunde (ips) von etwa: 0,48 bei 1000 Pfund pro Quadratzoll gauge (psig); 0,82 bei 2000 psig; 0,92 bei 2500 psig; 1,02 bei 3500 psig; 1,08 bei 4500 psig und 1,22 bei 5500 psig.A composition obtained as described in Example 10 showed burn rates in inches per second (ips) of about: 0.48 at 1000 pounds per square inch gauge (psig); 0.82 at 2000 psig; 0.92 at 2500 psig; 1.02 at 3500 psig; 1.08 at 4500 psig and 1.22 at 5500 psig.

Im Vergleich zu Beispiel 19 kann man sehen, dass Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung geeignete Verbrennungsraten aufweisen, welche im Wesentlichen äquivalent zu einer Gaserzeugungsmittelzusammensetzung gemäß dem Stand der Technik wie in Beispiel 10 beschreiben sind.Compared to Example 19, it can be seen that compositions of the present invention have suitable burn rates that are substantially equivalent to a prior art gas generant composition as described in Example 10.

Beispiel 21Example 21

Eine Zusammensetzung wird gebildet, enthaltend einen primären Brennstoff aus Ammoniumdinitrosalicylsäure zu etwa 10–20 Gew.-%, einen sekundären Brennstoff aus Diammoniumsalz von 5,5'-Bis-1H-tetrazol zu etwa 3–15 Gew.-% und phasenstabilisiertes Ammoniumnitrat (enthaltend Ammoniumnitrat und Kaliumnitrat) als ein Oxidationsmittel mit dem Ammoniumnitrat in etwa 60–75 Gew.-% und Kaliumnitrat in etwa 5–10 Gew.-%.A composition is formed containing a primary fuel of ammonium dinitrosalicylic acid at about 10-20% by weight, a secondary fuel of diammonium salt of 5,5'-bis-1H-tetrazole at about 3-15% by weight, and phase stabilized ammonium nitrate ( containing ammonium nitrate and potassium nitrate) as an oxidizing agent with the ammonium nitrate in about 60-75% by weight and potassium nitrate in about 5-10% by weight.

Wie oben veranschaulicht, führen die Gaserzeugungszusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung, enthaltend Salze von Dinitrosalicylsäure in Kombination mit phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat, zu wenig Verbrennungsfeststoffen, mit verringerten Gehalten an weniger wünschenswerten Verbrennungsgasen im Vergleich zu anderen Gaserzeugungsmitteln nach dem Stand der Technik, während bei verringerten Verbrennungsdrucken gearbeitet wird. Weitere Vorteile können verringerte Herstellungskosten, verbesserte thermische Stabilität, verbesserte chemische Stabilität und/oder verringerte Verarbeitungskosten einschließen.As illustrated above, the gas generant compositions of the present invention containing salts of dinitrosalicylic acid in combination with phase stabilized ammonium nitrate, result in low combustion solids with reduced levels of less desirable combustion gases compared to other prior art gas generants while operating at reduced combustion pressures , Further advantages may include reduced manufacturing costs, improved thermal stability, improved chemical stability, and / or reduced processing costs.

Wie in 1 gezeigt, weist ein beispielhafter Gasgenerator oder ein Gaserzeugungssystem 10 ein Zweikammer-Design auf, enthaltend eine primäre Gaserzeugungszusammensetzung 12, die wie hierin beschreiben gebildet wurde, und gemäß dem Stand der Technik hergestellt werden kann. Die U.S.-Patente mit den Nummern 6,422,601 , 6,805,377 , 6,659,500 , 6,749,219 und 6,752,421 zeigen beispielhaft typische Airbaggasgeneratorendesigns und werden alle hierin in ihrer Gesamtheit als Referenz einbezogen.As in 1 shows an exemplary gas generator or gas generating system 10 a dual chamber design containing a primary gas generant composition 12 , which has been formed as described herein, and can be prepared according to the prior art. The US Pat. Nos. 6,422,601 . 6,805,377 . 6,659,500 . 6,749,219 and 6,752,421 show exemplary typical airbag inflator designs and are all incorporated herein by reference in their entirety.

Unter Bezugnahme auf 2 kann der oben beschriebene beispielhafte Gasgenerator oder das Gaserzeugungssystem 10 auch in ein Airbagsystem 200 inkorporiert sein. Das Airbagsystem 200 enthält wenigstens einen Airbag 202 und einen Gasgenerator 10, der eine Gaserzeugungsmittelzusammensetzung 12 gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, gekoppelt an den Airbag 202, um eine Fluidkommunikation mit einem Innenbereich des Airbags zu ermöglichen. Das Airbagsystem 200 kann ebenso einen Aufprallsensor 210 enthalten (oder mit diesem in Kommunikation stehen). Der Aufprallsensor 210 enthält einen bekannten Aufprallsensoralgorithmus, der die Betätigung des Airbagsystems 200 signalisiert, beispielsweise durch die Aktivierung des Airbaggasgenerators 10 im Falle einer Kollision.With reference to 2 For example, the exemplary gas generator described above or the gas generating system 10 also in an airbag system 200 be incorporated. The airbag system 200 contains at least one airbag 202 and a gas generator 10 , which is a gas generant composition 12 according to the present invention, coupled to the airbag 202 to allow fluid communication with an interior region of the airbag. The airbag system 200 can also have a crash sensor 210 contain (or communicate with). The impact sensor 210 includes a known crash sensor algorithm that controls the operation of the airbag system 200 signaled, for example, by the activation of the airbag inflator 10 in case of a collision.

Unter erneuter Bezugnahme auf 2, kann das Airbagsystem 200 ebenso in ein größeres, umfassenderes Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 180, einschließlich zusätzlicher Elemente wie einer Sicherheitsgurtanordnung 150, eingeschlossen sein.Referring again to 2 , the airbag system can 200 as well in a larger, more comprehensive vehicle occupant restraint system 180 including additional elements such as a safety belt assembly 150 to be included.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines solchen Rückhaltesystems. Die Sicherheitsgurtanordnung 150 enthält ein Sicherheitsgurtgehäuse 152 und einen Sicherheitsgurt 100, der sich aus dem Gehäuse 152 heraus erstreckt. Ein Sicherheitsgurtaufrollmechanismus 154 (beispielsweise ein federbelasteter Mechanismus) kann an einem Endteil des Gurtes gekoppelt sein. Zusätzlich kann ein Sicherheitsgurtstraffer 156, enthaltend die Gaserzeugungszusammensetzung 12, an den Gurtaufrollmechanismus 154 gekoppelt sein, um den Aufrollmechanismus in Falle einer Kollision zu betätigen. Typische Sitzgurtaufrollmechanismen die im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtausführungsformen verwendet werden können sind in den U.S. Patenten mit den Nummern 5,743,480 , 5,553,803 , 5,667,161 , 5,451,008 , 4,558,832 und 4,597,546 beschreiben, welche hiermit einbezogen sind. Erläuternde Beispiele von typischen Gurtstraffern mit welchen die erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtausführungsformen kombiniert werden können, sind in den U.S. Patenten mit den Nummern 6,505,790 und 6,419,177 beschrieben, welche hierin als Referenz einbezogen sind. 2 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of such a restraint system. The safety belt arrangement 150 includes a seat belt housing 152 and a safety belt 100 that comes out of the case 152 extends out. A seat belt retractor mechanism 154 (For example, a spring-loaded mechanism) may be coupled to an end portion of the belt. In addition, a seat belt pretensioner 156 containing the gas generating composition 12 to the belt retractor mechanism 154 coupled to actuate the retractor in the event of a collision. Typical seat belt retractor mechanisms that may be used in conjunction with the inventive safety belt embodiments are disclosed in U.S. Patent Nos. 4,935,701 and 5,935,644 US Pat. Nos. 5,743,480 . 5,553,803 . 5,667,161 . 5,451,008 . 4,558,832 and 4,597,546 describe which are included herewith. Illustrative examples of typical pretensioners with which the seatbelt embodiments of the invention may be combined are disclosed in U.S. Patent Nos. 4,912,355 US Pat. Nos. 6,505,790 and 6,419,177 which are incorporated herein by reference.

Die Sicherheitsgurtanordnung 150 kann ebenso einen Aufprallsensor 158 (beispielsweise ein Trägheitssensor oder eine Beschleunigungsmesser), einschließlich eines bekannten Aufprallsensoralgorithmus, einschließen (oder mit diesem in Kommunikation stehen), der die Betätigung des Gurtstraffers 156 über beispielsweise die Aktivierung eines pyrotechnischen Zünders (nicht dargestellt), der im Straffer vorliegt, auslöst. Die U.S.-Patente mit den Nummern 6,505,790 und 6,419,177 , die bereits zuvor hierin einbezogen wurden, zeigen erläuternde Beispiele derart betätigter Straffer.The safety belt arrangement 150 can also have a crash sensor 158 (eg, an inertial sensor or an accelerometer), including a known crash sensor algorithm, (that is, in communication with) the operation of the pretensioner 156 for example, the activation of a pyrotechnic igniter (not shown), the Torturer present, triggers. The US Pat. Nos. 6,505,790 and 6,419,177 which have been previously incorporated herein by way of illustration, illustrate illustrative examples of such pretensioners.

Es sollte anerkannt werden, dass die Sicherheitsgurtanordnung 150, das Airbagsystem 200 und, weiter gefasst, das Fahrzeuginsassenschutzsystem 180, Gaserzeugungssysteme beispielhaft beschreiben, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen werden, aber nicht darauf beschränken.It should be recognized that the seat belt assembly 150 , the airbag system 200 and, broader, the vehicle occupant protection system 180 , By way of example, describe gas generating systems contemplated but not limited to in accordance with the present invention.

Es sollte ferner verstanden werden, das das Voranstehende lediglich eine detaillierte Beschreibung verschiedener Ausführungsformen dieser Erfindung ist und dass zahlreiche Änderungen in Übereinstimmung mit der hierin beschriebenen Offenbarung an den hierin offenbarten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die voranstehende Beschreibung ist daher nicht als Beschränkung des Umfang der Erfindung zu verstehen. Vielmehr ist der Umfang der Erfindung durch die angefügten Ansprüche und deren Äquivalente bestimmt.It should be further understood that the foregoing is merely a detailed description of various embodiments of this invention and that numerous changes may be made in accordance with the disclosure described herein to the embodiments disclosed herein without departing from the scope of the invention. The foregoing description is therefore not intended to limit the scope of the invention. Rather, the scope of the invention is determined by the appended claims and their equivalents.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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US 6419177 [0054, 0055]

Claims

A gas generating composition comprising: a fuel having the following structural formula or derived from the following structural formula:

and phase stabilized ammonium nitrate as the oxidizing agent.

A composition according to claim 1 comprising a fuel selected from a metal or non-metal salt of said structural formula.

A composition according to claim 1 comprising a fuel selected from an adduct of said structure with another compound, said adduct forming a hydrogen bridge complex with the other named compound.

A composition according to claim 2, wherein said metal salt is an alkali metal or an alkaline earth metal salt.

A gas generating composition comprising: a fuel selected from 3,5-dinitrosalicylic acid, a metal or non-metal salt of 3,5-dinitrosalicylic acid, an adduct of 3,5-dinitrosalicylic acid, and mixtures thereof; and an oxidizer wet mixed with the fuel, wherein said oxidizer is selected from ammonium nitrate and phase stabilized ammonium nitrate.

A gas generating composition comprising: a primary fuel selected from 3,5-dinitrosalicylic acid, a metal or non-metal salt of 3,5-dinitrosalicylic acid, an adduct of 3,5-dinitrosalicylic acid, and mixtures thereof, said primary fuel being present in about 5-80 wt. % of said composition is present; a second fuel selected from the group consisting of tetrazoles and their salts; Triazoles and their salts; Azoles and their salts; Guanidines and their salts; guanidine; imides; amides; aliphatic carboxylic acids and their salts; aromatic carboxylic acids and their salts; nitroaromatic carboxylic acids and their salts; Nitrosalicylic acids and their salts; amines; Nitrophenols; pyrazoles; imidazoles; azines; and mixtures thereof, wherein said secondary fuel is about 0-50% by weight of said composition; and a primary oxidizer selected from metal and nonmetal nitrates, nitrites, chlorates, perchlorates, oxides, hydroxides, basic metal nitrates, and mixtures thereof, said primary oxidizer being about 20-80% by weight. the said composition is present.

A composition according to claim 6 comprising an oxidizing agent selected from phase stabilized ammonium nitrate, ammonium nitrate, strontium nitrate, potassium nitrate and mixtures thereof.

A composition according to claim 6, wherein the second fuel is selected from the group consisting of diammonium salt of 5,5'-bis-1H-tetrazole, monoammonium salt of bis-tetrazolamine and mixtures thereof.

A composition according to claim 6, wherein the primary fuel is selected from dinitrosalicylic acid, ammonium dinitrosalicylic acid, potassium dinitrosalicylic acid, strontium dinitrosalicylic acid, copper dinitrosalicylic acid and mixtures thereof.

A composition according to claim 6, wherein said primary fuel is about 25-80% by weight of said composition; said secondary fuel is present at about 0.1-30% by weight of said composition; and said primary oxidizing agent is present at about 25-75% by weight of said composition.

A composition according to claim 6, wherein said primary fuel is potassium dinitrosalicylic acid in about 27% by weight of said composition and ammonium nitrate is present in about 73% by weight of said composition.

A composition according to claim 6, wherein said primary fuel is ammonium dinitrosalicylic acid and is present in about 10-20% by weight, said secondary fuel being 5,5'-bis-1H-tetrazole and at about 3-15% by weight. and said oxidizing agent is ammonium nitrate at about 60-75% by weight and potassium nitrate at about 5-10% by weight.