DE2459667A1

DE2459667A1 - Gaserzeugungszusammensetzung

Info

Publication number: DE2459667A1
Application number: DE19742459667
Authority: DE
Inventors: Mario Angelo Divalentin
Original assignee: Canadian Industries Ltd
Current assignee: PPG Architectural Coatings Canada Inc
Priority date: 1973-12-17
Filing date: 1974-12-17
Publication date: 1975-06-19
Also published as: IT1024474B; BR7410485D0; JPS5423680B2; GB1443547A; US3996079A; DE2459667B2; DE2459667C3; AU7627874A; CA1101215A; FR2254618B1; JPS5095192A; AR204260A1; FR2254618A1; SE7415557L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine feste Gaserzeugungszusammensetzung, die in Automobilsicherheitssystemen
verwendet werden kann.

Es ist bekannt, als Sicherheitsvorrichtung in einem Automobil aufblasbare Säcke zu verwenden, die vor dem Fahrer und den Beifahrern angeordnet sind. Die Säcke werden bei einer starken Abbremsung des Automobils, wie sie während eines Unfalls auftritt, aufgeblasen.

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Bankverbindung ■ Baytr. Vareintbank MOndim, Konto 620 404 ■ Potttdwcfckonto ι MOncfnn 270 44-002

Es ist allgemein bekannt, solche Säcke mit Hilfe eines komprimierten Gases, das von einem Vorratsbehälter abgelassen wird, aufzublasen. Die Verwendung eines komprimierten Gases für diesen Zweck bringt verschiedene Nachteile mit sich. Es ist ein starkwandiger Behälter erforderlich, um ein Gas unter einem Druck von ungefähr 200 at zu bevorraten. Außerdem ist es nötig, dafür zu sorgen, daß der Vorratsbehälter während einer langen Zeit dicht bleibt und bei einem Unfall sofort einsatzfähig ist.

Es ist auch bekannt, den Sack durch ein Gas aufzublasen, welches durch ein brennendes Treibmittel oder durch eine pyrotechnische Zusammensetzung entwickelt wird. Beispielswelse wurde Schwarzpulver als Gaserzeugungszusammensetzung verwendet. Dieses hat Jedoch den Nachteil, daß die Verbrennungsprodukte giftige Eigenschaften aufweisen. Zusammensetzungen, die Alkalimetallazide enthalten, besitzen als Mittel für die Gaserzeugung Vorteile, da das Verbrennungsprodukt hauptsächlich aus Stickstoffgas besteht. Gaserzeugungszusammensetzungen, die Azide enthalten, sind in den US-PSen 2 981 6l6; 3 122 462; 3 7^1 585; 3 755 182 und in einem Artikel von E. Zintl und H.H.V. Baumbach "über Natriumoxid", Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, Band 198, Seiten 88-101, 1931 beschrieben. Diese Zusammensetzungen erzeugen zwar Stickstoff gas, aber dieses Merkmal alleine ist für einen wirksamen Betrieb eines Automobiisicherheitssystems nicht ausreichend. Ein sicherer Betrieb erfordert, daß das Gas rasch unter einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur erzeugt wird. Wenn die Temperatur der Reaktion zu hoch ist, dann werden Schwierigkeiten angetroffen, eine ausreichende thermische Isolation für die Verbrennungskammer des Gaser-

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zeugers vorzusehen. Hohe Reaktionstemperaturen erzeugen flüssige und feste Produkte mit hohen Temperaturen, welche große Filterquerschnitte erforderlich machen. Es ist vorteilhaft, Zusammensetzungen zu verwenden, die beim Verbrennen nur gasförmige und feste Produkte erzeugen. Weiterhin ist es von großer kommerzieller Wichtigkeit, daß die festen Produkte die Form eines groben Sinterprodukts und nicht einer feinteiligen Asche aufweisen, die in den Sack des Sicherheitssystems entweichen könnte. Außerdem ist es erwünscht, daß die Gaserzeugungszusammensetzung gegenüber Schlag und Reibung unempfindlich ist.

Es wurde nunmehr eine neue Gaserzeugungszusammensetzung geschaffen, die gut für die Verwendung in Automobilsicherheitssystemen geeignet ist. Die Zusammensetzung besteht aus einem Gemisch aus einem Alkalimetall- oder Erdalkallmetallazld und aus einem Nickel- oder Eisenoxid. Die Gaserzeugungsreaktion findet bei 1000⁰C oder weniger statt, wobei die festen Produkte der Reaktion ein Sinterprodukt bilden. Die Zusammensetzung besitzt eine hohe Selbstentzündungstemperatur und ist gegenüber Schlag und Reibung unempfindlich. .

Die erfindungsgemäße Gaserzeugungszusammensetzung eignet sich ausgezeichnet zum Aufblasen des Sacks eines Automobilsicherheitssystems.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung besteht also aus einem Gemisch der Teilchen von Nickeloxid oder Elsenoxid und Alkalimetall- oder Erdalkalimetallazid in den molaren Verhältnissen, daß das gesamte Azid zu Stickstoff und Alkalimetalloxid oder Erdalkalimetalloxid oxidiert wird. Manchmal ist es erwünscht einen kleinen molaren Überschuß

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-Ί-

von dem Metalloxid zu verwenden.

Im Falle der Nickeloxid/Natriumazid-Zusammensetzung kann die Reaktion durch die folgende Gleichung dargestellt werden.

NiO + 2NaN

—> Ni + Na₂O + 3N₂ (1)

Die Reaktion zwischen Nickeloxid und Natriumazid im Molverhältnis von 1:2 besitzt die folgenden rechnerischen Reaktionscharakteristiken:

Reaktionswärme 25,0 Kcal Je 100 g Zusammensetzung

Gasausbeute 33 1 bei Standardtemperatur und

Standarddruck je 100 g Zusammensetzung

Feststoffausbeute 59 g Je 100 g Zusammensetzung

Verbrennungskammertemperatur, gefunden ca. 1000 C

berechnet 1120⁰C

Es kann gesagt werden, daß die Reaktion mit Eisen(III>oxid der nachstehenden Gleichung folgt:

Fe₂O₃ + 6NaN₃ —Λ 2Fe + 3Na₂O + .9N₂ (2)

Dabei ergeben sich die folgenden rechnerischen Reaktionscharakteristiken:

Reaktionswärme 24 Kcal je 100 g Zusammensetzung

Gasausbeute 36 1 bei Standardtemperatur und

Standarddruck je 100 g Zusammensetzung

Feststoffausbeute 5¹J g Je 100 g Zusammensetzung

Verbrennungskammertemperatur, gefunden 660 bis 735 C

berechnet 9H⁰C

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Für die folgenden Erörterungen sei χ als der Gewichts Prozentsatz des Metalloxidüberschusses gegenüber der stöchiometrischen Menge definiert. Die Zusammensetzungen wurden getestet, wobei χ von -10 bis +1Oi verändert wurde. Bei NlO ergab χ = 0 die größte Brenngeschwindigkeit, die höchste Flammentemperatur und den höchsten registrierten Verbrennungskammerdruck. Für YeJ^-t wurden ähnliche Resultate erhalten bei χ = 5%. Eine Analyse des Sinterprodukts zeigte, daß eine kleine Menge metallisches Natrium anwesend war.

Es wurde berichtet (E.K. Bunzel und E.J. Kohlmeyer, Z. anorg. Chem. 254, 1-30 (1947); P· Gross und G.L. Wilson, J. Chem. Soc. A197O, (11), (1913-16), daß bei Temperaturen über 55O°C Eisen mit Natriumoxid unter Bildung eines Doppeloxids (Na₂O)₂-FeO reagiert. Wenn eine solche Reaktion während des Abbrennens einer Eisenoxid/Natriumazid-Zusammensetzung stattfindet, dann läßt sich der Vorgang durch die folgende Gleichung

Fe₂O₃ Ι-4NaN, —) Fe + (Na₂O)₂-FeO + 6N₂ (3) darstellen.

Rechnerisch ergeben sich hierfür die folgenden Charakteristiken:

Reaktionswärme 27 Kcal je 100 g Zusammensetzung

Gasausbeute 32 1 bei Standardtemperatur und

Standarddruck je 100 g Zusammensetzung

Feststoffausbeute 60 g Je 100 g Zusammensetzung

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bei Berücksichtigung der Menge des freien Natriums, die im Sinterprodukt gefunden wird, erscheint es wahrscheinlich, daß gegenüber der Nickeloxid/Natriumazid-Zusammensetzung (Reaktion 3) eine geringere Flammentemperatur und eine niedrigere Gasausbeute erhalten wird.

Nickeloxide der allgemeinen Formel NIO_n werden dadurch hergestellt, daß man ein Nickelsalz, wie z.B. Nickelcarbonat, kalziniert. Je nach der Kalzinierungstemperatur variiert η von 1,15 bis 1,005. Parallel zur Veränderung des Sauerstoffgehalts verändern sich auch die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Nickeloxids. Es ist bekannt, daß schwarzes Nickeloxid, das bei einer niedrigen Kalzinierungs temperatur hergestellt worden ist, eine höhere chemische und katalytische Aktivität aufweist, als die gelb-grüne Form, die bei Kalzinlerung bei höheren Temperaturen erhalten wird. Es ist vorteilhaft", die reaktive schwarze Form des Nickeloxids in den erfindunssgemäßen Gaserzeugungszusammensetzungen zu verwenden, wobei das Gewichtsverhältnis von Azid zu Nickeloxid so eingestellt wird, daß der höhere Sauerstoffgehalt dieses Nickeloxids auskompensiert wird.

Die Teilchengröße von handelsüblichem Nickeloxid hängt von der Ausfällungstemperatur ab, die während der Reinigung des Nickelcarbonats, aus welchem das Oxid hergestellt wird, zur Verwendung gelangt. Die Teilchengröße kann von einem durchschnittlichen Wert von 7/U bis 40,u reichen. Kleinere Teilchengrößen werden durch Mahlen und/oder Sieben des Produkts erhalten. Als Elsenoxid kann handelsübliches Eisen(III)-oxid verwendet werden. Bei den Versuchen wurden sechs verschiedene Elsen(III)-oxide getestet.

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Die ersten vier wurden chemisch über Eisen(III)-Chlorid hergestellt, und die letzten beiden durch langsame Oxidation von Stahl. Das Elektronenmikroskop zeigte einen beträchtlichen Unterschied in der Teilchentype und Teilchengröße zwischen diesen beiden Klassen. Bei der ersten Klasse wurden lockere Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 0,6 »u beobachtet. Bei der zweiten Klasse wurden größere kristallartige Teilehen mit einem Durchmesser bis zu 3/U beobachtet. Diese Unterschiede spiegelten sich auch in den spezifischen Oberflächen und in den Dichtemessungen wider. Die besten Resultate wurden erhalten, wenn ein Eisenoxid der Ferrittype mit spitzwinkeligen Teilchen verwendet wurde.

Geeignete Azidbestandteile für die Zusammensetzung sind Lithiumazid, Natriumazid, Kaliumazid, Rubidiumazid, Cäslumazld, Kalziumazid, Magnesiumazld, Strontiumazid und Bariumazld.

Die Bestandteile der Gaserzeugungszusammensetzung werden in einer Teilchenform verwendet. Um ein zuverlässiges Arbeiten des Produkts sicherzustellen, ist es erwünscht, ein Material mit einer Teilchengröße von weniger als 0,15 mm zu verwenden. Bei Verwendung von groben Metalloxidteliehen kann es bei der Zündung Schwierigkeiten geben. Bei Verwendung in einem Automobilsicherheitssystem wird die Zusammensetzung zweckmäßig in Form von Tabletten, Pulvern oder Granalien verwendet, Je nach der gewünschten Reaktionszelt.

Es wurde gefunden, daß zur Erzielung der gewünschten gesinterten festen Verbrennungsprodukte gepreßte Tabletten

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oder Granalien, die durch Naßgranulierung hergestellt worden sind, am besten geeignet sind, um die erfindungsgemäßen Gaserzeugungszusammensetzungen herzustellen.

Bei einem geeigneten Granulierungsverfahren werden die trockenen Bestandteile mit ausreichend- Granulierungsflüssigkeit gemischt, um eine plastische Masse herzustellen. Die erforderliche Menge Flüssigkeit hängt von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Bestandteile ab. Im allgemeinen macht die Granulierungsflüseigkeit ungefähr 15^NGew.-i, bezogen auf die Zusammensetzung, aus. Die erforderliche Menge Flüssigkeit kann durch die Verwendung einer Hochleistungsmisch- und Hochleistungsextrusionsvorrichtung niedrig gehalten werden. Es wird angenommen, daß die Granulierungsflüssigkeit die feineren Teilchen des Azldbestandteils auflöst, wobei eine Lösung gebildet wird, die die restlichen Feststoffe benetzt und die Hohlräume zwischen den Teilchen ausfüllt. Das gelöste Material wird später während der Trocknung wieder auf den größeren Teilchen und in den Zwischenräumen zwischen einander berührenden Teilchen ausgefällt. Geeignete Granulierungsflüssigkeiten sind Wasser oder wäßriges Äthanol. Die plastische Masse wird dann durch eine Düse, eine perforierte Platte oder ein Sieb gedrückt, wobei nasse Granalien entstehen. Für eine Naßgranulierung ist ein Sieb der Maschenweite von 4,7 bis 0,8 mm geeignet. Die nassen Granallen werden dann getrocknet.

Um die richtige mechanische Festigkeit und die gewünschte Verbrennungsgeschwindigkeit zu erzielen, müssen die Misch- und Trocknungszeit wie auch die Trocknungstemperaturen genau kontrolliert werden. Es wird bevorzugt, die Mischungszeiten unterhalb 15 min und die Trocknungszeiten wie folgt

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zu halten: 2 st bei 3O⁰C, 2 st bei 60⁰C und 7 st bei 105 C.

Es ist vorteilhaft, die trockenen Granalien zu sieben, um eine Fraktion mit der gewünschten Teilchengröße herauszuholen. Im allgemeinen hängt die Brenngeschwindigkeit von der Potenz 2/3 des durchschnittlichen Tellchendurchmessers ab (wenn beispielsweise die lineare Brenngeschwindigkeit bei D = 1 mm 25 cm/sec beträgt, dann brennen Teilchen mit D = 4 mm mit der Geschwindigkeit von 10 cm/sec). Um eine hohe und zuverlässige Brenngeschwindigkeit zu erzielen, ist es wichtig, die Teilchengrößenverteilung ziemlich eng zu halten. Beispielsweise besitzen Teilchen, die durch ein Sieb der Maschenweite 4,7 mm aber nicht durch ein Sieb der Maschenweite 3,3 mm hindurchgehen (oder mit einer Teilchengröße zwischen 2,4 bis 3,3 mm oder zwischen 1,4 bis 2,4 mm) eine geeignete Teilchengrößenverteilung«

Eine Verbesserung in den Extrusionseigenschaften des plastischen Materials und im Verbrennungsprofil, in der mechanischen Festigkeit und in der Packungsdichte der Granalien kann erhalten werden, wenn man in die aktiven Bestandteile der Zusammensetzung vor der Granulierung eine kleinere Menge (0,5 bis 3,0Jt) eines inerten Materials, wie z.B. Ton, einarbeitet.

Die physikalische Form des Gaserzeugungsmaterials muß auf der Basis der gewünschten Brenngeschwindigkeit und des zu erzeugenden Gasvolumens sowie der Menge des festen Materials, welches durch das Filter der Gaserzeugungsvorrichtung durchgelassen werden kann, ausgewählt werden. Da die gesamte Verbrennungszeit des Materials von der linearen Brenngeschwindigkeit und von der Tiefe der Flammenfortpflanzung abhängt, können die richtigen Brenn-

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charakteristlken dadurch erhalten werden, daß man eine Zusammensetzung auswählt, die eine niedrige Brenngeschwindigkeit aufweist aber eine Form besitzt, die eine geeignete Flammenkanalisierung während des Brennens garantiert.

Zur Veränderung der Brenngeschwindigkeiten können die verschiedensten Techniken verwendet werden. So ist es möglich, die Tablettengröße und Tablettengeometrie zu verändern, anstelle von Tabletten Granalien oder Pulver zu verwenden und Primer mit einem hohen Wärmeausstoß einzuarbeiten, um die Brenngeschwindigkeiten zu steigern.

Wenn alle Parameter konstant gehalten werden, dann kann eine fünffache Veränderung der linearen Brenngeschwindigkeit dadurch erreicht werden, daß man während des Tablettierungs- oder Granulierungsverfahrene den Druck (d.h. den Grad der Verdichtung) verändert.

Die erfindungsgemäße Gaserzeugungszusammensetzung besitzt die folgenden Vorteile:

1. Die Verbrennungstemperatur der Zusammensetzung ist ausreichend niedrig, daß eine thermische Isolierung des Gaserzeugers nicht erforderlich ist. Der Erzeuger stellt keine Feuergefahr dar, wie dies bei anderen brennbaren Materialien der Fall ist, was insbesondere in der Gegend des Steuerrads oder des Armaturenbretts eines Automobils unerwünscht 1st.

2. Die Größe des Filterbetts, die zur Entfernung der festen Reaktionsprodukte erforderlich ist, kann stark verringert werden. Bei einem bekannten Erzeuger, der mit einer Zusammensetzung arbeitet, die Natriumazid und Kaliumperchlorat ent-

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hält, macht das Filterbett 75Jt des Volumens des Gaserzeugers aus. Im Falle der vorliegenden Zusammensetzung nimmt das Filterbett typischerweise nur 1OX des Volumens des Erzeugers ein.

3. Wegen der Verringerung der erforderlichen Größe des Filterbetts 1st bei den erfindungsgemäßen Gaserzeugungszusammensetzungen eine Verringerung der Größe des Gaserzeugers möglich.

^. Wegen der niedrigen Verb renn ungs temperatur der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und wegen der Sinterung der festen Produkte wird die Filterung der Reaktionsprodukte vereinfacht. Als Folge davon können Metall- oder Glasfaser- oder keramische Filterkissen als Filter bei den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet werden. Die letzteren Materialien besitzen ein niedriges Volumen, ein leichtes Gewicht, geringe Kosten und gute Filtereigenschaften.

5. Es sind die verschiedensten Arten kommerzieller Nickel- und Eisenoxide verfügbar, so daß ein großer Bereich von Verbrennungsgeschwindigkeiten bei niedriger Änderung der Gasausbeute ausgewählt werden kann, wobei die stöchiometrischen Verhältnisse konstant gehalten werden.

6. Durch die Verwendung einer Naßgranulierungstechnik, die gemäß der Erfindung bevorzugt wird, werden die Gesundheitsgefahren, die bei der Herstellung der azldhaltlgen Materialien ausgehen, stark verringert, wird die Explosionsgefahr und/oder Entzündlichkeit herabgesetzt und wird eine starke Flexibilität in der "Zurechtschneiderung"

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des Produkts auf die gewünschten Verbrennungscharakteristiken ermöglicht.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

12 Gaserzeugungszusammensetzungen wurden hergestellt, die Natriumazid und Nickeloxid oder Eisen(III)-oxid enthielten. Die stöchiometrischen Verhältnisse der Bestandteile wurden aus dem durch Analyse ermittelten Sauerstoffgehalt des Metalloxids und unter der Annahme der folgenden Reaktionen errechnet:

NiO + 2NaN, > Ni + Na₂O + 3N₃

Fe₂O + 6NaN₃ > 2Fe + 3Na₃O + 9N₃

Die Bestandteile besaßen eine Pulverform. Die Teilchen gingen alle durch ein Sieb der Maschenweite 0,15 mm hindurch. Die Zusammensetzungen wurden unter einem Druck von 700 at in Tabletten verformt, die einen Durchmesser von 25 mm und eine Dicke von 19 mm aufwiesen und 20 g wogen. Die Tabletten wurden in einer geschlossenen Verbrennungskammer mit einem Volumen von annähernd I83 mm gezündet, wobei ein heißer Draht und ein Schwarzpulverprimer zur Initiierung der Zündung verwendet wurden. Der erhaltene Maximaldruck und die Zeit in Sekunden, die verstrich, daß der Druck von 10% bis 90Jf seines maximalen Wertes stieg (^₁Q_-Q₀) wurden gemessen. Die festen Verbrennungsprodukte lagen in gesinterter Form vor. Die Resultate sind in Tabelle I gezeigt.

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TABELLE I (Fortsetzung)

	Ό	I	O	I	0	.ρ
	•rl	Ή co	3	■ρ ι -ρ		-P •Η
	H O			■ρ ·η cd	ι υ	β
	Fe₂O₃ Teilchen- durchmes-	*Q Όνκ*			O φ
	ser =	■Ρ *"-	H	*β cd"'**	•Η CO	O
I	0,7/U	η -ρ	cd		0,816	CQ
C	Fe₂O₃	U H CO	E	"ο 0	0,756 0,795
φ bO	Teilchen- durchmes-	α> cd τ)		m U 3		υ
	ser =	3 Λ Ή	K 4J	Χ3 CU ^		O 3
B 3	0,7/U	cd tu κ co S)O	cd cd	CJ Xj ¹O	0,676	ON k '-ν
Cd N	Fe₀O,	29,9	158,2	^ OrH	O,b68 0,672	ι O υ
CO -P	Telichen- durchmes-		157,6 154,5	3 Ή Cd όη e		O Φ
3 φ M CO	ser =			156,8		ήβη ■Ρ •Η«-'
8	O,6₇u				0,724	0,789
	Fe₉O_x	29,9	157,0		0,716 0,639
	2 3 Teilchen- durchmes-		154,5 160,0
	ser =			157,4
9	Fe₂O₃				0,557	0,672
	Teilchen-	30,0	156,9		0,587 0,516
	durchmes-		158,7 160,0
	ser *			158,5
IO	6- fVt					0,693
		30,0	166,3
			164,4 166,5
				165,4
11		30,0	brannte			0,553
		nicht

12

		U U «3 O /^ J /

		0 35 2

Beispiel 2

Unter Verwendung von Gemischen aus Natriumazid und schwarzem NiO oder Fe₂O, mit 0,7/U Durchmesser wurde eine Reihe von Zusammensetzungen hergestellt, wobei der Metalloxidüberschuß von χ = -lOGew.-ϊ bis χ = +10 Gew.-Z gegenüber den stochiometrischen Erfordernissen verändert wurde. Die Versuche wurden wie in Beispiel 1 ausgeführt, außer daß ein elektrischer Zünder anstelle von Schwarzpulver und heißem Draht verwendet wurde. Die Durchschnittswerte des Maximaldrucks und die 80?-Verbrennungszeit, bezogen auf 3-5 Verbrennungsversuche, sind in Tabelle II angegeben.

TABELLE II

Metalloxid.	X	Maximaldruck (at)	4,2	t	10-90 (see)
schwarzes NlO	-10	175,0 ±	1,4	0,546	+, 0,016
	- 5	183,4 +	1,4	0,434	,+ 0,005
	0	195,3 +	7,0	0,392	± 0,005
	⁺ 5	164,5 +	7,0	0,452	i 0,035
	+10	127,4 +	2,1	0,622	+· 0,042
Fe₂O₃	-10	154,5 +	2,1	1,114	i 0,624
mit Teilchen	- 5	156,4 +	1,8	1,014	± 0,032
durchmesser 0,7/U	0	.157,4 +	2,8	0,672	± 0,011
' /	+ 5	159,3 i	3,2	0,538	i 0,025
	+10	155,0 +	0,575	± 0,035

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Belsplel 3

Pe₂O, und NaN- wurden In Form von gesiebten Pulvern trocken innig gemischt. Daraus wurden sechs verschiedene Chargen von Tabletten mit 25 mm Durchmesser und einem Gewicht von 20 g hergestellt, wobei verschiedene Drücke von 70 bis 1750 kg/cm verwendet wurden. Die Versuche wurden wie in Beispiel 2 ausgeführt. Die Resultate sind in Tabelle III angegeben.

TABELLE III

Stempel druck ₅ (kg/cnT)	Tablettendichte (g/cm³)	Zündverzöge rung (sec)	± 0,04	Zeit bis zum Maxi maldruck (sec)	Maximal druck gradient (at/sec)	_M
70	1,980 j	0,47	± 0,12	1,23 i 0,08	165,2 ±	3,5
140	1,990 η	0,52	± 0,06	1,31 ± 0,12	161,7 1	7,7
280	2,023 j	0,57	± 0,11	1,53 ♦ 0,04	151,9 i	14,7
560	2,068 j	0,69	± 0,08	1,63 i 0,21	138,6 +	5,6
1120	2,123 J	0,81	1 0,21	1,86 ± 0,04	119,7 +	4,2
1750	2,159 J	0,89	2,02 ♦ 0,23	114,1 ±
► 0,004
► 0,002
H 0,002
► 0,004
► 0,002
κ 0,002

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Beispiel H

Die Auswirkung der Alterung und der Feuchtigkeit wurden untersucht. Proben, die aus Gemischen aus Natriumazid und schwarzem Nickeloxid in Tablettenform der in Beispiel 2 verwendeten Type bestanden,wurden 10 Monate in einem geschlossenen Behälter gehalten. Während des ersten Monats wurde die Temperatur der Proben periodisch auf 100⁰C erhöht und dann wieder auf Raumtemperatur gesenkt. Es konnten keine Änderungen in der Brenngeschwindigkeit des Materials festgestellt werden. Wenn Jedoch der Feuchtigkeitsgehalt vom Standard von 0,02 Gew.-Z auf 0,62 Gew.-% erhöht wurde, dann ergab sich eine 60Ji längere Verbrennzeit.

Beispiel 5

Granalien aus einer Gaserzeugungszusammensetzung wurden durch ein Naßgranulierungsverfahren hergestellt. 103,089 g schwarzes Nickeloxid wurden mit-196,911 g Natriumazid gemischt. Ungefähr 1/3 des Gemischs wurde in einen Becher eingebracht und mit einer kleinen Menge 2Oj5igem Äthanol in wäßriger Lösung gemischt. Zusätzliche Äthanollösung wurde zugegeben, wobei ausreichend gemischt wurde, um ein plastisches Produkt herzustellen. Das plastische Produkt wurde dann durch ein Sieb der Maschenweite 3,3 mm hindurchgedrückt und auf einer Aluminiumfolie zum Trocknen ausgebreitet. Der Rest des Gemischs wurde in der gleichen Weise behandelt. Das Material wurde 4 st trocknen gelassen. Beim Trocknen bildeten sich einige Klumpen. Das Produkt wurde zunächst durch ein Sieb der Maschenweite k,7 mm und dann durch ein Sieb der Maschenweite 3,3 mm hindurchgedrückt. Die Granalien besaßen eine Länge von 6,3 nun bis

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9,5 mm. Bel Analyse wurde festgestellt, daß das Material 0,48 Gew.-ί Wasser enthielt.

Bei einem Vergleich mit unter Komprimierung hergestellten Tabletten wurde festgestellt, daß die Granalien eine ausreichende Festigkeit, aber eine niedrigere Schüttdichte aufwiesen. Bei einer Untersuchung in einem Miniaturgaserzeuger war die Brenngeschwindigkeit der Granalien zufriedenstellend, obwohl der Spitzendruck in der Verbrennungskammer mit 210 at ziemlich hoch war. Das feste Verbrennungsprodukt besaß die Form einer gesinterten Masse

PATENTANSPRÜCHE:

ÄtEfHAHWÄi* IÄ.4M6. H. f'MOiE, DIPL-IMO. M. DWL-tN». *· SiABOOl

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Gaserzeugungszusammensetzung, welche beim Brennen . Stickstoffgas und einen festen Rückstand in Form einer gesinterten Masse bildet, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gemisch der Teilchen von Nickeloxid oder Eisenoxid und Alkalimetallazid oder Erdalkalimetallazid in einem Molverhältnis besteht, das ausreicht, das gesamte Azid in Stickstoff zu oxidieren und Alkalimetalloxid bzw. Erdalkalimetall· oxid zu bilden.

2. Gaserzeugungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nickeloxid die grüne Hochtemperaturform ist.

3* Gaserzeugungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nickeloxid die schwarze Tieftemperaturform ist.

Ί. Gaserzeugungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenoxid Eisen(III)-oxid, Fe₃O₃, ist.

5. Gaserzeugungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetallazid aus Natriumazid besteht.

6. Gaserzeugungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße des Gemische unterhalb 0,15 (100 Mesh Tyler) liegt.

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7. Gaserzeugungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickeloxidteilchen eine Größe von nicht mehr als kO»u aufweisen.

8. Gaserzeugungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenoxidteilchen eine Größe von nicht mehr als 3/U aufweisen.

9. Gaserzeugungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Form von komprimierten

Tabletten aufweist, die bei einem Druck im Bereich von 70 bis 1750 kg/cm² (1000 bis 25 000 pounds per square inch) hergestellt worden sind.

10. Gaserzeugungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Form von durch Naßgranulierung hergestellten Granalien aufweist.

11. Verfahren zur Herstellung einer Gaserzeugungszusammensetzung, die beim Brennen Stickstoffgas und einen festen Rückstand in Form einer gesinterten Masse bildet, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) trockene Teilchen aus Nickeloxid oder Eisenoxid mit trockenen Teilchen aus Alkalimetallazid oder Erdalkalimetallazid in molaren Verhältnissen mischt, so daß das gesamte Azid zu Stickstoff oxidiert wird und Alkalimetalloxid oder Erdalkalimetalloxid bildet;

b) ausreichend Flüssigkeit dem trockenen Gemisch zugibt, um ein Gemisch aus granulierungsfähiger Konsistenz zu bilden;

c) das Flüssigkeit enthaltende Gemisch unter Bildung

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elnes plastischen Materials mischt}

d) das plastische Material durch eine perforierte Platte, ein Sieb oder eine Düse drückt, wobei nasse Granalien entstehen, und

e) die nassen Granalien trocknet.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Granulierungsflüssigkeit eine wäßrige Lösung von Äthanol verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Granulierungsflüssigkeit Wasser verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine kleinere Menge eines inerten Materials dem trockenen Gemisch zugegeben wird.

15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes Material Ton verwendet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die getrockneten Granalien der Stufe e) gesiebt werden.

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