DE2327741C3 - Festes Mittel zur Gaserzeugung - Google Patents

Description

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niedrig genug sind, um Schaden für das Luftkissen B e i s d i e 1 5

oder die Fahrzeuginsassen auszuschließen. ^μ

Die Reaktion des neuen Treibmittels wird thermisch Ein Gemisch, enthaltend 55,2 Gewichtsprozent Li-

bei Temperaturen von etwa 316 bis 427⁰C gezündet. thiuniazid zusammen mit 44,8 Gewichtsprozent Kup-

Der genaue Mechanismus der Reaktion ist noch nicht 5 feroxid.

bekannt; es wird jedoch angenommen, daß die Reak- E e i s d ί e I 6

tion in zwei Stufen verläuft: ^l

1. Zersetzung des AlkalimetaJlazids unter Bildung ,. ^Ein Gemisch, enthaltend 67,1 Gewichtsprozent Ka-

von Alkalimetall und Stickstoff; humazid zusammen mit 32,9 Gewichtsprozent Kupfer-

;
2. Reaktion zwischen dem in der ersten Zersetzungs- ¹⁰

stufe gebildeten Alkalimetall und dem Metalloxid . . , „

unter Bildung des entsprechenden Alkalioxids Beispiel /

und reinem Metall. „. /- · ,. _L ι λ ,λ ο /- · .... ♦ τ ·

Ein Gemisch, enthaltend 64,8 Gewichtsprozent Li-

Diese Reaktionen können wie folgt dargestellt 15 thiumazid zusammen mit 35,2 Gewichtsprozent Eisenwerden: oxid (Fe₂O₈).

P ^.,(1) 2M'N, Zersetzung „·,. = .,»

it_r , „ 2M' + 3N₂ Beispiel 8

___ (2) 2xW +M₂ ¹¹O_x Zersetzung ^ _{Ein Gemisch) entha}i_tend 75,3 Gewichtsprozent Ka-

^! (3) 2*M'N₃ + M₂"O_Z Zersetzung liumazid zusammen mit 24,7 Gewichtsprozent Eisen-

XM₂ O_x + 2xM -I 3xN_{2 Beson}d_ei£ bevorzugt wird das Gemisch gemäß

Dabei steht M' für das Alkalimetall, M" für das Beispiel 4, Zur Herstellung de- Gemisches wurde von

₅ Nicht-Alkalimetalls und χ ist die Wertigkeit von M". 35 Natriumazid-Granulat ausgegangen und dieses Gra-

' Beispiele für Alkalimetallazide sind Liihiumazid, Na- nulat zunächst in einer Hammermühle auf Teilchen-

' triumazid und Kaliumazid. größe unter 50 μΐη zerkleinert. Das zerkleinerte Azid

5 Wichtig ist, daß bei irgendwie geartetem Azid- und nicht behandeltes Kupferoxid in handelsüblicher

Überschuß im Gemisch keine vollständige Reaktion Pulverqualität wurden dann in einem Doppelschalen-

erfolgt und Alkalimetall gebildet wird, was, wie oben 30 V-Mischer im gewünschten Mengenverhältnis zu dargelegt, in hohem Maße unerwünscht ist. Es muß einem heterogenen Gemisch verarbeitet.

deshalb die Menge Metalloxid im Gemisch ausreichen, Dieses Gemisch besaß eine Lebensdauer von etwa

I um mit praktisch dem gesamten Alkalimetall des Azids 30 Jahren und überaus hohe Stoßfestigkeit, Tempera-

'·. zu reagieren. Damit das Azid vollständig reagiert, tür- und Feuchtigkeitsbeständigkeit. Das Mittel ist in

wird dem Gemisch vorzugsweise ein geringer Über- 35 dieser Hinsicht so beständig, daß es lange Zeit ohne

schuß (einige Prozent) über die stöchiometrisch erfor- spürbare nachteilige Veränderung gelagert iverden derliche Menge an Metalloxid zugesetzt. Ein Gemisch, kann. Es kann auch mehrere Tage bei Temperaturen

welches einen stöchiometrischen Überschuß des Me- bis zu etwa 116° C gelagert werden, und es hält eine

Ά talloxids enthält, ist ein solches, in welchem die vor- relative Feuchte bis zu etwa 80% während mindestens

I handene Menge Metalloxid die theoretische stöchio- 4° 30 Tagen ?.us. Außerdem detoniert die bevorzugte

* metrische Menge übersteigt. Es muß weiter darauf Zusammensetzung nicht auf Grund statischer Elek-

\ hingewiesen werden, daß die Wirksamkeit der Reak- trizität; sie detoniert auch nicht beim Zünden mit

■f tion abnimmt, wenn der Überschuß mehr als nur einige einer Nr.-8-Sprengkapsel über einen Tetryl-Puifersatz,

i ' Prozent über dem stöchiometrischen Verhältnis aus- der auf ein Viertel des Treibmittels wirkt Das Mittel

I macht, und daß infolgedessen weniger Gas je Gewichts- 45 ist somit außerordentlich beständig und kann nur bei

einheit Treibmittel erzeugt wird. Zündungstemperaturen über etwa 316° C gezündet

j Nachstehend werden einige Beispiele für erfindungs- werden.

gemäß bevorzugte Treibmittel aufgeführt. Am wichtigsten oder bedeutsamsten ist, daß bei der

^s R-¹Ii Reaktion dieses Gemisches reines, ungiftiges Stickstoff-

Beispiel 1 ₅₀ g_{as se}jj_r schnell _un(j _onne irgendwelche schädlichen

Ein Gemisch, enthaltend 70,9 Gewichtsprozent Na- Nebenprodukte, -vie sie bei Zersetzung der bisher •3 triumazid und 29,1 Gewichtsprozent Eisenoxid (Fe₂O₃). bekannten Azidmittel auftraten, und bei Temperaturen

erzeugt wird j die für Menschen nicht schädlich wirken.

ρ Beispiel 2 Beispielsweise ergeben HOg des bevorzugten Gemi-

£. ', ■ Ein Gemisch, enthaltend 63,3 Gewichtsprozent Na- 55 sches, die bei einer Temperatur von etwa 425⁰C ge-

'■; triumazid zusammen mit 36,7 Gewichtsprozent Stanni- zündet wurden, ausreichend reinen Stickstoff, um ein

oxid. Luftkissen mit einem Inhalt von 0,0736 m^s in weniger

B e i s ο i e 1 3 als 25 Millisekunden voll aufzublasen. 250 g des

^p gleichen Gemisches, gezündet bei gleicher Temperatur

Ein Gemisch, enthaltend 76,5 Gewichtsprozent Na- 60 lieferten genügend Gas, um ein Luftkissen mit einem

triumazid zusammen mit 23,5 Gewichtsprozent Titan- Volumen von 0,170 m^a in weniger als 25 Millisekunden

dioxid. aufzublasen.

ρ · · , α Allgemein können Luftkissen beliebiger Form in

der erforderlichen Zeit aufgeblasen werden, wenn eine

Ein Gemisch, enthaltend 62,0 Gewichtsprozent Na» 65 ausreichende Menge Treibmittel eingesetzt wird, woiriumazid zusammen snst 38,0 Gewichtsprozent Kup- bei das Veihältnis zwischen Menge des Treibmittels feroxid. und Luftkissenvolumen grob gesehen konstant bleibt.

Claims (3)

Außerdem muß die Temperatur des Gases ausreichend Patentansprüche: kühl sein, damit die Insassen des Fahrzeuges keint Verbrennungen erleiden, falls das Kissen oder der

1. Festes Mittel zur Gaserzeugung in Form eines Sack reißt, _

Gemisches aus einem Alkalimetallazid und einer 5 Bei Systemen mit einem zündbaren Treibmittel damit reagierenden Metall-Sauerstoff-Verbindung, spielen dessen Beständigkeit und Zuverlässigkeit dadurch ge kennzeichnet, daß die Me- gegenüber der Nutzungszeit des Fahrzeuges eine wichtall-Sauerstoff-Verbindung Kupferoxid, Chrom- tige Rolle. Allgemein muß das Treibmittel ausreichend oxid, Bleioxid, Zinkoxid, Titandioxid, Zinn(IV)- temperatur- und feuchtigkeitsbeständig und stoßfest oxid oder Eisenoxid ist und in einer bezüglich der 10 sein, so daß es praktisch nur durch die beabsichtigte Umsetzung mit dem Alkalimetyllazid stöchio- Zündung mittels der verwendeten als Betätigungsmetrischen Menge oder einem geringen Überschuß organe dienenden Fühler ausgelöst werden kann,
darüber vorliegt. Ein Treibgas, welches die erforderlichen Eigen··

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekenn- schäften besitzt, ist Stickstoff. Es wurden bereits zeichnet, daß es aus a) 62 Teilen Natriumazid und 15 Mittel zur Erzeugung von reinem Stickstoff verwendet, b) 38 Teilen Kupferoxid, jeweils bezogen auf das die als einen Reaktionspartner Natiiumazid enthalten. Gesamtgemisch, besteht. Bei den bisher bekannten Mitteln dieser Art verbleibt

3. Verwendung des Mittels nach Anspruch 1 jedoch nach der Zersetzung des Azids ein Rest oder 2 zur Herstellung von reinem Stickstoff für Natriummetall, das bei Berührung mit Luft spontan das Auffüllen von Stoßschutz- oder Aufprallschutz- 20 biennt und dadurch eine außerordentlich unerwünschte Luftkissen in plötzlich bremsenden Fahrzeugen. Feuergefahr für Fahrzeuginsassen darstellt. Außerdem

Deigen die Natriumrückstände sehr nachteilig dazu, mit Feuchtigkeit unter Entwicklung von Wasserstoff

zu reagieren. Wasserstoff ist aber ebenfalls ein infolge

25 seiner leichten Brennbarkeit in hohem Maße unerwünschtes Nebenprodukt. Um diese Bildung von Wasserstoff zu unterbinden, wurden bereits verschie-

Die Erfindung betrifft ein festes Mittel zur Gas- dene organische Verbindungen verwendet, die in den erzeugung in Form eines Gemisches aus einem Alkali- bekannten azidhaltigen Mitteln mit Natriummetallmetallazid und einer damit reagierenden Metall- 30 rückständen reagieren sollen. Dabei entsteht jedoch Sauerstoff-Verbindung, das sich insbesondere zum stets etwas Kohlenmonoxid als Nebenprodukt, das !Aufblasen von Luftkissen in plötzlich gehemmten giftig und deshalb ebenfalls außerordentlich nach-Bewegungssystemen eignet, um die Insassen von teilig ist.

Fahrzeugen beim plötzlichen Halt oder bei unerwar- In anderen bekannten Mitteln ist Natriumazid mit

teter Geschwindigkeitsabnahme zu schützen. 35 einem Alkali- oder Erdalkaliperoxid, -perchiorat oder

Die Verwendung von Luftkissen für den Insassen- -nitrat kombiniert (US-PS 29 81 616); die Verbrenschutz in plötzlich gebremsten Fahrzeugen ist bekannt. nungsreaktion kann zusätzlich durch bestimmte Das Luftkissen besteht üblicherweise aus einem auf- Metalloxide katalysiert werden. Bei diesen Mitteln blasbaren Sack und verhindert die Sekundärkollision verbleibt zwar kein Natriummetall als Rückstand; zwischen Fahrzeuginsassen und Innenraum des Fahr- 4° sie sind aber nicht ausreichend stoßsicher, um sich zeugs, die sich aus der Primärkollision zwischen dem als Treibmittel für den Insassenschutz in Fahrzeugen Fahrzeug und einem anderen Objekt ergibt. Man zu eignen und werden als Treibsatz für Raketen verwendet zum Aufblasen beispielsweise einen ge- vei wendet.

schlossenen Zylinder mit komprimiertem Gas, der mit Es hat sich nun gezeigt, daß Oxide von Metallen,

dem in: Fahrzeuginnern montierten, in nicht aufge- 45 die in der Spannungsreihe der Metalle niedriger stehen blasenem Zustand zusammengefallenen Sack in Ver- als das Alkalimetall, und zwar Kupferoxid, Eisenoxid, bindung steht. Das unter Druck stehende Gas wird Zinn(IV)oxid, Titandioxid, Bleioxid, Chromoxid und durch auf Schlag oder Stoß ansprechende Betätigungs- Zinkoxid, überraschend schnell und vollständig ohne organe oder Fühler freigesetzt, welche eine rasche irgendeinen Katalysatorzusatz mit Alkaliazid bei Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeugs, beispiels- 5o thermischer Zündung unter Bildung von Alkalioxid, weise beim Zusammenstoß mit einem anderen Objekt, Metail und reinem Stickstoffgas miteinander reagieren, ertasten. Man kann das Luftkissen auch mit Hälfe Diese Gemische liefern beim Zünden Stickstoff, ohne ■eines zündbaren Treibmittelsystems aufblasen, wobei daß irgendwelche der schädlichen Nebenstoffe entdas benötigte Gas durch die exotherme Reaktion der stehen, die bei Reaktion der bekannten Mittel gebildet Komponenten des Treibmittelsystems erzeugt wird. 55 werden. Sie sind ausreichend stoßsicher, so daß der Die für den Insassenschulz in Fahrzeugen verwen- sehr schnell entstehende reine Stickstoff zum Aufdeten Luft- oder Gaskissen müssen innerhalb außer- blasen eines als Stoßschutz oder Aufprallschutz vorordentlich kurzer Zeit, allgemein innerhalb von gesehenen Luftkissens verwendet werden kann,
wenigen Millisekunden, ausreichend weit gefüllt bzw. Die Erfindung betrifft daher das in den vorstehenden

aufgeblasen werden. Unter gewissen repräsentativen ⁶° Ansprüchen näher bezeichnete feste Mittel zur Gas-Bedingungen vergehen beispielsweise nur etwa 60 Milli- erzeugung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungssekunden zwischen der Primärkollision und der Sekun- form wild ein überschüssiges stöchiometrisches Gedärkollision. Außerdem muß das Treibgas selbst vet- misch aus Natriumazid und Kupferoxid verwendet, schiedenen ziemlich strengen Bedingungen genügen: Die Zersetzungsprodukte der Reaktion sind in diesem Es muß ungiftig und unschädlich sein und bei aus- 65 Fall reines Stickstoffgas, flüssiges Kupfer und Nareichend niedriger Temperatur erzeugt werden, damit triu.TOxitL Sehr wichtig ist. daß hierbei das erzeugt« nicht der Sack oder das Kissen selbst verbrennt oder Gas rein ist von schädlichen und giftigen Beimengunin seiner mechanischen Festigkeit beeinträchtigt wird. gen und bei Temperaturen erzeugt werden kann, die