DE19903024A1

DE19903024A1 - Gaserzeugungsmaterial für eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung

Info

Publication number: DE19903024A1
Application number: DE19903024A
Authority: DE
Inventors: David D Ryder
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 1999-08-26
Anticipated expiration: 2019-01-27
Also published as: DE19903024C2; US6143103A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Körper aus Gaserzeugungsmaterial, und zwar basierend auf Ammoniumnitrat. Der Körper aus Gaserzeugungsmaterial ist besonders zweckmäßig für das Aufblasen einer Fahrzeuginsassenschutzvor richtung.

Eine Aufblasvorrichtung zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassenschutzvor richtung 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 Gaserzeugungsmaterial dann zu zünden, wenn das Fahrzeug einen Zustand wie beispielsweise eine plötzli che Verzögerung erfährt, die eine Anzeige für einen Zusammenstoß ist, so daß das Aufblasen des Airbags erwünscht ist. Wenn der Körper aus Gaserzeu gungsmaterial brennt, so erzeugt er ein Aufblasgasvolumen. Das Aufblasgas wird in den Fahrzeugairbag geleitet, um diesen aufzublasen. Wenn der Airbag aufgeblasen ist, so erstreckt er sich in das Fahrzeuginsassenabteil und hilft mit beim Schutz des Fahrzeuginsassen.

Der Körper aus Gaserzeugungsmaterial enthält oder bildet eine Gaserzeu gungszusammensetzung. Ein brauchbares Oxidationsmittel für Gaserzeu gungszusammensetzungen für eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung ist Ammoniumnitrat. Gaserzeugungszusammensetzungen umfassen einen Ener gie liefernden Brennstoff und Ammoniumnitrat als Oxidationsmittel um eine saubere rauchlose Verbrennung vorzusehen. Derartige Zusammensetzungen haben schlechte Zündeigenschaften und eine niedrige Verbrennungsrate bzw. Verbrennungsgeschwindigkeit. Um eine bessere oder höhere Zündung zu er reichen und höhere Verbrennungsgeschwindigkeit muß die Aufblasvorrichtung bei einem hohen Druck betrieben werden und muß einen Körper aus Gaser zeugungsmaterial verwenden, der eine große Oberfläche besitzt, wie dies durch eine große Anzahl von kleinen Tabletten erreicht wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung sieht einen Körper aus Gaserzeugungsmaterial für eine Fahr zeuginsassenschutzvorrichtung vor. Der Körper aus Gaserzeugungsmaterial umfaßt ungefähr 40 bis ungefähr 45 Gew.-% Ammoniumnitrat. Der Körper aus Gaserzeugungsmaterial enthält auch eine Menge aus Glyzidilazidpolymer (GAP). Das GAP wird mit einem mehrfunktionellen Acrylat gehärtet. Das mit Acrylat gehärtete GAP kann als ein Bindemittel in dem Gaserzeugungsmaterial verwendet werden oder als ein Energie liefernder Überzug auf Tabletten her gestellt aus der Zusammensetzung.

Die Menge an mit Acrylat gehärteten GAP im Körper aus Gaserzeugungs material ist die Menge die effektiv ist, um die Zündungs- und/oder Brennge schwindigkeiten oder Raten des Gaserzeugungsmaterials zu erhöhen.

Bevorzugte Mengen liegen im Bereich von ungefähr 2 bis ungefähr 20 Gew.-% von mit Acrylat gehärteten GAP basierend auf dem Gewicht des Körpers aus Gaserzeugungsmaterial.

Bevorzugte polyfunktionelle Acrylate werden ausgewählt aus der Gruppe die aus folgenden besteht: Pentaerythritoltriacrylat (PE3A), Pentaerytritoldiaycrylat (PE2A), Hexandioldiacrylat (HDDA), Hexandioldipropiolat (HDDP), Tetraethy lenglykoldiacrylat (TEGDA) und Polyethylenglykoldiacrylat (PEGDA).

Das bevorzugte Verhältnis von polyfunktionellen Acrylat zu GAP in dem mit Acrylat gehärteten GAP liegt im Bereich von ungefähr 5 bis ungefähr 100 Ge wichtsteilen Acrylat zu 100 Gewichtsteilen GAP.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung arbeitet der Körper aus Acrylat gehärtetem GAP als die einzige Brennstoffkomponente in der Gaserzeugungs zusammensetzung und auch als Bindemittel.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Gaser zeugungszusammensetzung eine Brennstoffkomponente zusätzlich zu dem mit Acrylat gehärteten GAP auf. Eine bevorzugte Brennstoffkomponente ist ein nicht Azid enthaltender organischer Brennstoff.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnungen; in den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine computererzeugte graphische Darstellung, die die Rate oder Ge schwindigkeit des Anstiegs des Aufblasvorrichtungsdrucks zeigt, und zwar sich ergebend aus der Verbrennung eines Körpers aus gaserzeu gendem Material mit einer Gaserzeugungszusammensetzung gemäß ei nem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ist eine computererzeugte graphische Darstellung, die die Anstiegsrate oder Anstiegsgeschwindigkeit des Aufblasvorrichtungsdrucks zeigt, und zwar sich ergebend aus der Verbrennung eines Körpers aus gaserzeu gendem Material mit einer Gaserzeugungszusammensetzung gemäß ei nem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 3 ist eine computererzeugte graphische Darstellung, die die Anstiegsrate des Aufblasvorrichtungsdrucks zeigt, und zwar sich ergebend aus der Verbrennung eines Körpers aus gaserzeugendem Material gemäß ei nem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Der Körper aus gaserzeugendem Material der Erfindung ist eine auf Ammoni umnitrat basierende Gaserzeugungszusammensetzung. Die Gaserzeugungs zusammensetzung weist folgendes auf: ungefähr 40 bis ungefähr 85 Gew.-% Ammoniumnitrat, basierend auf dem Gewicht des Gaserzeugungsmaterials, vorzugsweise ungefähr 50 bis ungefähr 80 Gew.-%.

Das Ammoniumnitrat kann phasenstabilisiert sein, aber es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß das Ammoniumnitrat nicht phasenstabilisiert sein muß. Die Phasenstabilisierung von Ammoniumnitrat ist wohlbekannt.

Vorzugsweise ist das Ammoniumnitrat in zwei Fraktionen gemahlen. Eine Fraktion ist eine grobe Fraktion beispielsweise mit einer mittleren Teilchen größe von ungefähr 80 bis ungefähr 600 Micron, die andere Fraktion ist eine feine Fraktion beispielsweise mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von ungefähr 10 bis ungefähr 40 Micron. Die Menge der groben Fraktion in der Gaserzeugungszusammensetzung ist vorzugsweise im Bereich von ungefähr 25 bis ungefähr 60 Gew.-% basierend auf dem Gewicht der Gaserzeugungs zusammensetzungen und die Menge der feinen Fraktion in der Zusammenset zung ist vorzugsweise ungefähr 15 bis ungefähr 30 Gew.-% ebenfalls basie rend auf dem Gewicht der Gaserzeugungszusammensetzung.

Eine kritische Komponente der Gaserzeugungszusammensetzung der vorlie genden Erfindung ist ein mit Acrylat gehärtetes Glycidilazidpolymer (GAP). Das GAP wird traditioneller Weise hergestellt durch die Polymerisation von Epichlorhydrin zu Poly(epichlorhydrin) und sodann durch Reaktion des Poly mers mit Natriumazid in der Anwesenheit von Dimethylsulfoxid. Das GAP Po lymer wird häufig durch die folgende Strukturformel dargestellt:

Üblicherweise wird das GAP mit einem Polyisozyanat gehärtet. Das mit Polyi sozyanat gehärtete GAP ist ein relativ wenig energiehaltiges Material. Auf Ammoniumnitrat basierende Gaserzeugungszusammensetzungen die mit Po lyisozyanat gehärteten GAP als ein Bindemittel oder einen Brennstoff besitzen, haben demzufolge im allgemeinen schlechte Zündeigenschaften und niedrige Verbrennungsgeschwindigkeiten, typischerweise weniger als ungefähr 0,1 Zoll pro Sekunde bei 1000 psi, beispielsweise 0,06 bis 0,08 Zoll pro Sekunde.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Glyzidilazidpolymer (GAP) mit einem polyfunktionellen Acrylat, wie beispielsweise Diacrylat oder Triacrylat zur Reaktion gebracht oder gehärtet. Die Reaktion kann eine Kreuzvernet zungs- oder Aushärtreaktion sein, in der die Azido-Gruppe (-RN₃) des GAP Polymers mit der Doppelbindung des Acrylats reagiert um ein Triazol oder Triazolin gemäß der folgenden Reaktion zu bilden:

Kreuzvernetzung kann gemäß der folgenden Reaktion auftreten:

Die N=N Bindungen in den heterozyklischen Ringen des mit Acrylat gehärteten GAPs sind relativ schwach und machen das mit Acrylat gehärtete GAP ein energiereicheres Material als das mit Isozyanat gehärtete GAP. Gleichzeitig wird durch Veränderung der Proportionen und der Zusammensetzung der Be standteile die mit einem gehärteten GAP verfügbaren physikalischen und me chanischen Eigenschaften erhalten.

Zweckmäßige Polyacrylate in der obigen Reaktion sind die folgenden: Pentae rythritoltriacrylat (PE3A), Pentaerytritoldiaycrylat (PE2A), Hexandioldiacrylat (HDDA), Hexandioldipropiolate (HDDP), Tetraethylenglykoldiacrylat (TEGDA) und Polyethylenglykoldiacrylat (PEGDA).

Das Glyzidilazidpolymer (GAP) in der obigen Reaktion kann ein GAP Polyol oder ein GAP Diol sein, die beide eine Hydroxil-Funktionsfähigkeit besitzen. Da jedoch in der Kreuzvernetzungs- oder Aushärtungsreaktion Hydroxil gruppen nicht verwickelt sind, kann auch ein GAP Plastifikationsmittel ohne Hydroxilfunktionalität verwendet werden. In ähnlicher Weise kann auch das GAP ein mit Isozyanat gehärtetes Glyzidilazidpolymer (GAP) sein, wobei zu sätzliches Kreuzvernetzen an den Doppelbindungen der Acrylatmoitäten auf tritt. Gute Ergebnisse werden mit einem GAP Monomer oder Polymer erhalten mit einem Molekulargewicht im Bereich von ungefähr 600 bis ungefähr 7000. Beispiele sind ein GAP Polyol mit einem nominalen Molekulargewicht von un gefähr 5500 und einer nominalen Funktionalität von ungefähr 2,7, ein GAP Diol mit einem nominalen Molekulargewicht von ungefähr 2400 und einer no minalen Hydroxilfunktionalität von ungefähr 2, und ein GAP Weichmacher (Plastiziermittel) mit einem nominellen Molekulargewicht von ungefähr 700 oh ne Hydroxylfunktionalität.

Das Produkt der Kreuzvernetzungsreaktion kann eine weiche gummiartige Masse sein oder ein starrer Kunststoff abhängig von der Menge des verwen deten polyfunktionellen Acrylats, seiner Funktionalität und der Zusammenset zung des GAP, welches verwendet wird. Ganz allgemein kann die Kreuzver netzungsreaktion bei dem Verhältnis von ungefähr von 5 bis ungefähr 100 Teilen Acrylat bis 100 Teilen GAP Monomer oder Polymer ausgeführt werden, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 25 pph (Teile pro Hun dert = parts per hundred) von Acrylat zu GAP Polymer.

Beispielsweise wurden gute Ergebnisse mit 20 pph PE3A reagiert mit GAP Polyol erreicht, was eine Shore A Härte von ungefähr 90 ergab und eine Brenngeschwindigkeit von ungefähr 0.22 ips (Inch pro Sekunde) bei Umge bungsdruck; HDDA reagiert mit GAP Polyol bei 20 bis 100 pph ergibt eine Shore A Härte im Bereich von ungefähr 79 bis 99,5 und ein Aufrechterhalten des Verbrennens bei Umgebungsdruck; HDDP reagiert mit GAP Polyol bei 50 bis 100 pph ergibt eine Shore A Härte im Bereich von ungefähr 95 bis 100 und eine Brenngeschwindigkeit von ungefähr 0,4 bis ungefähr 0,8 ips bei Umge bungsdruck; PE3A mit GAP Diol bei 20 bis 50 pph ergibt eine Shore A Härte im Bereich von ungefähr 86 bis 100 und eine aufrechterhaltende Verbrennung bei Umgebungsdruck; und HDDA mit GAP Diol bei ungefähr 50 pph ergibt eine Shore A Härte von 89 und eine aufrechterhaltende Verbrennung bei Umge bungsdruck. Ein Isozyanat gehärtetes GAP ist nicht für eine aufrechterhalten de oder dauerhafte Verbrennung bei atmosphärischen Druck geeignet.

Das Acrylat gehärtete GAP kann in erster Linie als Bindemittel in dem Körper aus Gaserzeugungsmaterial verwendet werden, oder als ein energiereicher Überzug für den Körper aus Gaserzeugungsmaterial. Es kann auch verwendet werden als die einzige Brennstoffkomponente in dem Körper aus Gaserzeu gungsmaterial und auch als Bindemittel funktionieren, wobei die Gaserzeu gungszusammensetzung im wesentlichen frei von irgendeiner zusätzlichen Brennstoffkomponente ist.

Wenn das mit Acrylat gehärtete GAP als ein Bindemittel in dem Körper aus Gaserzeugungsmaterial verwendet wird, so kann die Kreuzvernetzungsreakti on zwischen dem GAP Polymer und dem Polyacrylat in-situ erfolgen und zwar darauffolgend auf das Mischen aller Bestandteile der Gaserzeugungszusam mensetzung, und während oder nach der Bildung der Zusammensetzung in die gewünschte Konfiguration (beispielsweise den Körper aus Gaserzeugungs material) zur Verwendung in einer Aufblasvorrichtung. Die Kreuzvernetzungs reaktion ist temperaturabhängig und kann bei Umgebungstemperatur stattfin den, und zwar über mehrere Tage hinweg oder kann erleichtert werden durch die Anwendung von Wärme beispielsweise 30 Minuten bei 60° bis 90°C.

Beispielsweise können die Bestandteile der Gaserzeugungszusammensetzung einschließlich des GAP Polymers und Acrylat einzeln zugegeben werden, sie können miteinander unter Verwendung konventioneller Mischverfahren ge mischt werden, und sodann kann die Mischung extrudiert werden und das Ex trudat kann in die gewünschte Konfiguration geschnitten werden, beispielswei se kleine Zylinder in einem kontinuierlichen Prozeß. Die Extrusion kann bei einer Temperatur erfolgen, die oberhalb der Raumtemperatur liegt, so daß die Kreuzvernetzung während des Extrusionsschritts anfängt aufzutreten und nach dem Verlassen des Extruders unter Verwendung eines Heiztunnels vollendet wird.

Als eine Alternative kann die Gaserzeugungskomposition in eine gewünschte Konfiguration geformt werden, beispielsweise in die Form von Tabletten, und zwar durch eine Kompaktierung in eine Form. Bei diesem Verfahren werden die Bestandteile der Zusammensetzung miteinander gemischt und sodann kann die Mischung in die gewünschte Konfiguration kompaktiert werden. Man kann auch auf die Zusammensetzung während des Kompaktierschritts Wärme aufbringen um mindestens die Kreuzvernetzung während der Kompaktierung zu starten. Als eine Alternative kann die Kreuzvernetzung nach dem Kompak tieren beispielsweise in einem Heiztunnel vorgenommen werden.

Bei dem Verfahren der Formung der Tabletten kann es zweckmäßig sein, zu erst die Bestandteile der Gaserzeugungszusammensetzung zu mischen mit Ausnahme des GAPs und Acrylats. Sodann bringt man das GAP und Acrylat vorgemischt mit einem Lösungsmittel als ein Spray oder Flußüberzug auf die Teilchen der anderen Bestandteile auf. Danach werden die Teilchen getrock net und kompaktiert. Bei diesem Verfahren und auch bei den obigen Verfahren arbeitet das durch Acrylat gehärtete GAP als ein Bindemittel um die Teilchen zusammenzuhalten.

Wenn das mit Acrylat gehärtete GAP als ein energiereicher Überzug nur für die Tabletten (nicht Teilchen) verwendet wird und nicht als ein Bindemittel, so wird die Gaserzeugungszusammensetzung ohne das Acrylat gehärtete GAP als erstes in einen Körper aus Gaserzeugungsmaterial beispielsweise durch Extrusion oder Kompaktion, d. h. Kompaktieren geformt. Eine Vormischung des Polyacrylats und GAPs kann sodann hergestellt werden und die Vormi schung wird auf den Körper aus Gaserzeugungsmaterial aufgebracht, und zwar unter Verwendung von konventionellen Überzugsverfahren. Die Aushär tung kann vor oder nach dem Beschichten erfolgen und zwar entweder bei Umgebungstemperatur oder durch die Aufbringung von Wärme.

Die Menge von durch Acrylat gehärtetem GAP in dem Körper aus Gaserzeu gungsmaterial hängt von der Funktion oder Funktionen des mit Acrylat gehär teten GAPs im Körper ab. Allgemein gesagt, ist die Menge im Bereich von un gefähr 2% bis ungefähr 20%, und zwar basierend auf dem Gewicht des Kör pers aus Gaserzeugungsmaterial.

In allen Fällen arbeitet das durch Acrylat gehärtete GAP gemäß der Erfindung zur Erhöhung der Zündungs- und/oder Verbrennungsraten. Wenn die Verwen dung als ein Überzug erfolgt, so arbeitet das Acrylat gehärtete GAP primär zur Erhöhung, d. h. Verbesserung der Zündung des Körpers aus Gaserzeugungs material. Mindestens ungefähr 2% basierend auf dem Gewicht des Körpers aus Gaserzeugungsmaterial ist für diese Funktion notwendig. Bei der Verwen dung in der Zusammensetzung als ein Bindemittel ist die Menge eine Bin dungsmenge. Dies kann die gleiche oder mehr sein, wie die die effektiv ist, um die Zündungs- und/oder Verbrennungsraten bzw. -geschwindigkeiten zu ver bessern.

Bei dem Kompaktierungsprozeß wo Teilchen der Bestandteile durch Sprühen oder Strömung mit einer Lösung oder Suspension von GAP und Acrylat be schichtet werden und das Acrylat gehärtete GAP als ein Bindemittel für die Teilchen wirkt, so werden ungefähr 3 Gew.-% GAP und Acrylat bevorzugter weise verwendet.

Bei dem Extrusionsverfahren wo das GAP als eine Extrusionshilfe und auch als Bindemittel dient, werden vorzugsweise weniger als ungefähr 15 Gew.-% GAP und Acrylat bevorzugterweise verwendet, und zwar vorzugsweise im Be reich von ungefähr 5% bis ungefähr 15 Gew.-%.

Bei Gaserzeugungszusammensetzungen wo GAP und Acrylat als Brennstoff komponente für die Zusammensetzung und auch als der Binder wirken, wer den vorzugsweise 10% bis ungefähr 15 Gew.-% Acrylat gehärtetes GAP ver wendet.

Die erfindungsgemäße Gaserzeugungszusammensetzung kann auch andere Bestandteile zusätzlich zu dem Ammoniumnitrat und dem Acrylat gehärteten GAP enthalten. Beispielsweise kann die Gaserzeugungszusammensetzung einen Brennstoff zusätzlich zu dem Acrylat gehärtetem GAP umfassen. Bevor zugte Brennstoffe sind gemäß dieser Erfindung organische Brennstoffe die keine Azide sind. Beispiele sind organische Nitrate oder nitro-organische Stoffe, wie beispielsweise Guanidin Nitrat (GN), Triamino Guanidin Nitrat (TAGN), Tetramethylammoniumnitrat, Hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazin (RDX), Octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazin (HMX) und Nitrocellu lose; Azole einschließlich Triazolen und Tetrazolen und Salze davon, wie bei spielsweise 5-Amminotetrazol (5AT) und 3-Nitro-1,2,4-triazol-5-eins (NTO), Guanidin Abkömmlinge, wie beispielsweise Nitroguanidin (NQ); Oxamid Harnstoff und Harnstoffsalze und andere organische Salze, wie beispielsweise Guanidin, Perchlorat oder Guanidinpikrat. Vorzugsweise enthalten die Brenn stoffe eines oder mehrere Sauerstoffatome in dem Brennstoffmolekül. Die Brennstoffmenge in der Gaserzeugungszusammensetzung kann im Bereich von Null bis ungefähr 45% liegen, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 10% bis ungefähr 45% basierend auf dem Gewicht der Gaserzeugungszusam mensetzung.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann auch folgendes aufweisen: andere Oxidationsmittel, wie beispielsweise Kaliumperchlorat, Ammonium perchlorat, Kaliumnitrat, Kupferchromit und Ammoniumdichromat; ein Ver brennungsgeschwindigkeitskatalysator, wie beispielsweise Kohlenstoffruß; Stabilisiermittel, wie Protech 8725 auf den Markt gebracht durch Mach 1, Diphenylamin; und andere Materialien die konventioneller Weise in Gaserzeu gungszusammensetzungen für Fahrzeuginsassenschutzvorrichtungen verwen det werden.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.

Beispiel 1

Dieses Beispiel veranschaulicht die Verwendung von mit Acrylat gehärtetem GAP als Brennstoffbindemittel in der Gaserzeugungszusammensetzung der Erfindung.

Die folgende Gaserzeugungszusammensetzung wurde unter Verwendung eine üblichen Mischers hergestellt.

Bestandteile
Gew.-%
Ammoniumnitrat (grob*)	55,05
Ammoniumnitrat (fein**)	23,66
Kaliumperchlorat (grob*)	5
GAP Weichmacher	13,18
Pentaerythritoltriacrylat	1,97
N-methyl-4-nitroanilin (Stabilisiermittel)	0,05
1,8-bis-Dimethylamminonaphtalen (Stabilisiermittel)	0,05
Protech 8725 (Stabilisiermittel)	0,1
HX-878 (aminbindeagenz)	0,44
Thermax N-991 (Kohlenstoffruß)	0,5

* durch ein 425 Micron Sieb gesiebt@	** durch ein 63 Micron Sieb gesiebt.

Die Zusammensetzung wurde in einen Körper aus Gaserzeugungsmaterial ex trudiert mit einer im ganzen rohrförmigen Konfiguration und einem Durchmes ser von ungefähr 25 mm. Die Außenoberfläche wurde mit einer Anordnung von sechs gleich beabstandeten sich längs erstreckenden radial gerichteten Au ßenschlitzen versehen, und zwar mit einer Tiefe von ungefähr 2,5 mm. Die Innenseite wies eine sich längs erstreckende Axialöffnung auf von ungefähr 12 mm Durchmesser und war ebenfalls mit einer Anordnung von sechs gleich be abstandeten sich längs erstreckenden radial gerichteten Schlitzen (Tiefe 2,5 mm) versehen. Auf die Extrusion folgend wurde der Körper in Einheitslängen von ungefähr 35 mms geschnitten. Die Härtung erfolgte während der Extrusion und der darauffolgenden Erhitzung für ungefähr 30 Minuten bei 60°C.

Eine einzige Einheit mit einem Gewicht von ungefähr 20 Gramm wurde in ei nem konventionellen ballistischen Testmotor mit einem 60 Liter Tank getestet. Fig. 1 zeigt die erhaltenen Tank- und Verbrennungsvorrichtungsdrücke. Der Tank erreichte einen durchschnittlichen Spitzendruck in fünf "Schüssen" von ungefähr 39,5 psi bei ungefähr 57 ms (Millisekunden). Die Zeit zur 1% der Spitze betrug 5,4 ms und zur 95% der Spitze ungefähr 44 ms. Die Fläche un ter der Tankdruckkurve von 5% der Spitze bis 95% der Spitze betrug unge fähr 930 bis 980 ms.psi. Die Neigung bei 5 ms war ungefähr 12 und bei 10 ms ungefähr 10. Die Brenngeschwindigkeit in Zoll pro Sekunde bei 1000 psi be trug 0,22 bis 0,26 mit einem Druckexponenten im Bereich von 0,6 bis 0,8. Die Ergebnisse die in Fig. 1 dargestellt sind, sind signifikant besser als die Ergeb nisse die erreichbar sind unter Verwendung eines konventionellen mit Isozya nat gehärteten GAP Bindersystems. Die Zusammensetzung hatte eine gute mechanische Hochtemperaturstabilität. Die von einer zusätzlichen Brennstoff komponente freie Zusammensetzung gestattet die Verwendung von Fahrzeu ginsassenschutzvorrichtungshardware von geringerem Gewicht.

Beispiel 2

Dieses Beispiel veranschaulicht die Verwendung von Acrylat gehärtetem GAP primär als eine Bindemittelkomponente in der Gaserzeugungszusammenset zung. Die Zusammensetzung weist auch einen nicht Azid enthaltenden organi schen Brennstoff auf. Die folgende Gaserzeugungszusammensetzung wurde unter Verwendung eines konventionellen V-Mischers hergestellt.

Bestandteil
Gew.-%
Ammoniumnitrat (90-100 µ)	47,1
Ammoniumnitrat (12-15 µ)	25,4
Kaliumperchlorat (45 µ)	5
GAP Weichmacher	7
Pentaerythritoltriacrylat	1
Nitroguanidin (Brennstoff)	14
Kohlenstoffruß	0,5

Die Zusammensetzung wurde nach dem Mischen in aspirinförmige gewölbte Tabletten geformt, und zwar mit einem Durchmesser von ungefähr 4,76 mm und einer Höhe im Bereich von ungefähr 3,5 bis 3,8 mm. Das GAP wurde durch das Polyacrylat durch Erhitzen der Tabletten bei 90° C für 30 Minuten gehärtet.

Die Tabletten in einer Menge von ungefähr 20 Gramm wurden in einem balli stischen Testmotor wie im Beispiel 1 getestet. Der Testmotor besaß einen un gefähr 28 Liter Tank (1 Kubikfuß . Fig. 2 gibt den Tankdruck und den Ver brennungsvorrichtungsdruck in psi an. Der Tank erreicht einen Spitzendruck von 53,6 psi bei 37,3 ms. Die Zeit bis zu 1% der Spitze betrug 0,9 ms und bis zu 95% der Spitze 27,2 ms. Die Fläche unter der Tankdruckkurve von 5% der Spitze bis 95% der Spitze war 869,2 ms.psi. Die Neigung bei 5 ms betrug 3,3 und bei 10 ms 3,1. Die Tabletten besaßen eine Verbrennungsgeschwindigkeit von ungefähr 0,22 bis ungefähr 0,24 Zoll pro Sekunde bei 1000 psi mit einem Druckexponenten von ungefähr 0,8.

Die in diesem Beispiel veranschaulichten Resultate sind signifikant besser als diejenigen die erhalten werden unter Verwendung eines auf Ammoniumnitrat basierenden Treibmittels, welches einen energetischen Brennstoff und ein konventionelles Bindersystem verwendet, und zwar hinsichtlich der Brennge schwindigkeit und der Zündeigenschaften. Die Zusammensetzung hatte eine gute mechanische Hochtemperaturstabilität. Die verbesserte Brenngeschwin digkeit gestattet eine Aufblasvorrichtungsweise bei niedrigeren Drücken und Temperaturen.

Beispiel 3

Dieses Beispiel veranschaulicht die Verwendung von Acrylat gehärteten GAP als einen Überzug oder eine Beschichtung für einen Körper aus Gaserzeu gungsmaterial unter Verwendung der Gaserzeugungszusammensetzung der Erfindung.

Die folgende Gaserzeugungszusammensetzung wurde unter Verwendung ei nes konventionellen V-Mischers hergestellt.

Bestandteile
Gew.-%
Ammoniumnitrat (90-100 µ)	27,69
Ammoniumnitrat (12-15 µ)	28
Nitroguanidin	38,81
Cab-O-Si (rauchbehandeltes Siliciumdioxid als Strömungshilfe)	0,5
Kaliumperchlorat	5

Die Mischung wurde in Tabletten wie im Beispiel 1 gepreßt und die Tabletten wurden mit einer Beschichtungsmischung beschichtet, die folgendes aufweist: basierend auf dem Gewicht des Körpers aus Gaserzeugungsmaterial (ein schließlich Beschichtung) ungefähr 5% GAP, und zwar 13% PE3A basierend auf dem Gewicht von GAP enthaltend.

Die beschichteten Tabletten in der Menge von ungefähr 20 Gramm wurden in der Verbrennungskammer eines ballistischen Testmotors angeordnet, und zwar mit einem Tankvolumen von ungefähr 28 Litern (ein Kubikfuß) und ge zündet. Die Ergebnisse der Tests sind in Fig. 3 gezeigt. Der Tank besaß einen Spitzendruck von 68,5 psi bei 54,5 ms. Die Zeit bis zu 1% der Spitze betrug 1,2 ms und bis zu 95% der Spitze 40,1 ms. Die Fläche unter der Tankdruck kurve von 5% bis 95% der Spitze betrug 1538,4 psi.ms. Die Neigung bei 5 ms betrug 2,4 und bei 10 ms (Maximum) 2,3.

Die mit Acrylat gehärtete GAP beschichtete Gaserzeugungszusammensetzung zeigte verbesserte Zündeigenschaften. Die gleiche Formulierung ohne Acrylat gehärtetem GAP war nicht in der Lage, die Verbrennung bei Zündung auf rechtzuerhalten.

Ähnliche Ergebnisse wurden mit Tabletten erreicht, die mit Acrylat gehärtetem GAP beschichtet waren, und zwar bis hinab zu ungefähr 2,5 Gew.-% basie rend auf dem Gewicht des Körpers aus gaserzeugendem Material.

Aus der obigen Beschreibung erkennt der Fachmann das Abwandlungen der Erfindung möglich sind.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor: ein Körper aus Gaser zeugungsmaterial für eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung, wobei dieser Körper ungefähr 40 bis 85 Gew.-% Ammoniumnitrat aufweist oder enthält. Der Körper aus Gaserzeugungsmaterial weist auch eine Menge von Glyzidila zidpolymer (GAP) auf. Das GAP wird mit einem polyfunktionalen Acrylat ge härtet. Das mit Acrylat gehärtete GAP kann als ein Bindemittel in der Gaser zeugungszusammensetzung verwendet werden oder als ein energiereicher Überzug auf den Tabletten, hergestellt aus der Zusammensetzung. Das mit Acrylat gehärtete GAP kann auch als die einzige Brennstoffkomponente in der Gaserzeugungszusammensetzung arbeiten oder funktionieren, wobei die Zu sammensetzung im wesentlichen frei von einer zugegebenen Brennstoffkom ponente ist. Das mit Acrylat gehärtete GAP verbessert die Brenn- und/oder Zündgeschwindigkeiten der auf Ammoniumnitrat basierenden Gaserzeugungs zusammensetzung.

Claims

1. Körper aus Gaserzeugungsmaterial für eine Fahrzeuginsassenschutz vorrichtung, wobei folgendes vorgesehen ist:

(a) ungefähr 40 bis ungefähr 85 Gew.-% Ammoniumnitrat; und
(b) ein polyfunktionales Acrylat gehärtetes Glyzidilazidpolymer (GAP).

2. Der Körper nach Anspruch 1, wobei das Polymer ein Bindemittel in dem Körper aus Gaserzeugungsmaterial ist.

3. Der Körper nach Anspruch 1, wobei das Polymer eine Beschichtung auf dem Körper aus Gaserzeugungsmaterial ist.

4. Der Körper nach Anspruch 1, wobei die Menge an polyfunktionellem Acrylat gehärtetem Glyzidilazidpolymer (GAP), die Menge ist, die effektiv ist um die Zünd- und/oder Brenngeschwindigkeiten des Körpers aus gaserzeu gendem Material zu erhöhen.

5. Der Körper nach Anspruch 4, wobei die Menge ungefähr 2 bis ungefähr 20 Gew.-% ist, und zwar basierend auf dem Gewicht des Körpers aus Gaser zeugungsmaterial.

6. Der Körper nach Anspruch 1, wobei das Polymer GAP Weichmacher gehärtet mit einem polyfunktionalen Acrylat ist.

7. Der Körper nach Anspruch 1, wobei das polyfunktionelle Acrylat gehär tete Glyzidilazidpolymer (GAP) ein Polyol oder Diol ist.

8. Der Körper nach Anspruch 6, wobei das Acrylat ein Diacrylat oder Triacrylat ist.

9. Der Körper nach Anspruch 1, wobei das Acrylat ausgewählt ist aus der folgenden Gruppe: Pentaerythritoltriacrylat (PE3A), Pentaerytritoldiaycrylat (PE2A), Hexandioldiacrylat (HDDA), Hexandioldipropiolate (HDDP), Tetrae thylenglykoldiacrylat (TEGDA) und Polyethylenglykoldiacrylat (PEGDA).

10. Der Körper nach Anspruch 1, wobei das polyfunktionelle Acrylat gehär tete Glyzidilazidpolymer (GAP) das Reaktionsprodukt eines polyfunktionellen Acrylats und GAP ist, und wobei das Verhältnis von Acrylat zu GAP im Bereich von ungefähr 5 bis 100 pph liegt.

11. Der Körper nach Anspruch 1, wobei ein nicht Azidbrennstoff vorhanden ist.

12. Der Körper nach Anspruch 11, wobei der nicht Azidbrennstoff aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: ein organisches Nitrat, ein nitro-organischer Stoff, ein Triazol ein Tetrazol, ein Guanidin oder ein Guanidin Abkömmling, Oxamid, Urea und Ureasalze davon.

13. Eine Aufblasvorrichtung zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassenschutz vorrichtung, wobei diese den Körper aus gaserzeugendem Material gemäß Anspruch 1 aufweist.

14. Körper aus gaserzeugendem Material für eine Fahrzeuginsassenschutz vorrichtung, die folgendes aufweist:

(a) ungefähr 40 bis 85 Gew.-% Ammoniumnitrat, und
(b) ein gehärtetes Glyzidilazidpolymer (GAP), welches eine Seiten kette aufweist mit einem heterozyklischen Triazolinring.

15. Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung, die einen Körper aus Gaserzeu gungsmaterial aufweist, wobei der Körper folgendes aufweist:

(a) ungefähr 40 bis ungefähr 85 Gew.-% Ammoniumnitrat,
(b) ungefähr 2 bis ungefähr 20 Gew.-% Acrylat gehärtetes Glyzidila zidpolymer; und
(c) null bis ungefähr 45 Gew.-% eines organischen nicht Azidbrenn stoffs;
wobei das Acrylat gehärtete Glyzidilazidpolymer ein Bindemittel oder eine Be schichtung in dem Körper ist.

16. Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung, die eine auf Ammoniumnitrat ba sierende Gaserzeugungskomposition aufweist, wobei die Zusammensetzung oder Komposition folgendes umfaßt:

(a) ungefähr 40 bis 85 Gew.-% Ammoniumnitrat; und
(b) ungefähr 2 bis ungefähr 20 Gew.-% Acrylat gehärtetes Glyzidila zidpolymer;
wobei die Zusammensetzung im wesentlichen von einem zusätzlichen Brenn stoff frei ist.

17. Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung, die einen Körper aus Gaserzeu gungsmaterial aufweist, wobei der Körper folgendes aufweist:

(a) ungefähr 40 bis 85 Gew.-% Ammoniumnitrat; und
(b) ungefähr 2 bis ungefähr 20 Gew.-% kreuzvernetztes GAP Poly mer in dem die Kreuzvernetzung 1,2,3-Triazolgruppen aufweist.