DE3820443A1 - Poroeses treibmittelkorn und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft poröse Treibmittelkörner, die für eine rasche Erzeugung eines gasförmigen Produktes wie zum Beispiel bei der Füllung einer Luftkissenvorrichtung in einem Bewegungsbegrenzungssystem für Automobile geeignet sind.

Die Verwendung von gasgefüllten Schutzsäcken zur Abfederung von Autoinsassen bei Zusammenstößen ist weithin bekannt und gut belegt. Bei den frühen Systemen dieses Typs wurde eine bestimmte Menge an komprimiertem gespeichertem Gas verwendet, um einen Aufprallsack zu füllen, der im gefüllten Zustand zwischen dem Insassen und der Windschutzscheibe, dem Lenkrad und dem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet war. Das komprimierte Gas wurde durch die Wirkung von Betätigungseinrichtungen oder Sensoren, die auf rasche Änderung in der Geschwindigkeit des Fahrzeuges während eines Aufpralls reagieren, wie er normalerweise bei einem Unfall auftritt, freigesetzt.

Aufgrund der Masse und des Gewichts der Vorrichtung mit dem komprimierten Gas, ihrer im allgemeinen geringen Reaktionsgeschwindigkeit und den damit verbundenen Schwierigkeiten in der Handhabung, wurden Speichergassysteme weitgehend durch Systeme ersetzt, bei denen ein Gas verwendet wird, das von chemischen gaserzeugenden Zusammensetzungen erzeugt wird. Diese Systeme umfassen die Verwendung eines zündbaren Treibmittels für die Füllung des Luftkissens, wobei das Füllgas durch exotherme Reaktion der Reagentien, welche das Treibmittel bilden, erzeugt wird.

Die Säcke, die in einem Bewegungsbegrenzungssystem dieses Typs verwendet werden, müssen innerhalb einer sehr beschränkten Zeitdauer, im allgemeinen in der Größenordnung von einigen 10 Millisekunden praktisch vollständig gefüllt sein, um ihren Zweck zu erfüllen. Außerdem hat das auf diese Weise erzeugte Gas mehreren ziemlich strengen Forderungen zu entsprechen. Die Temperatur des Gases soll, sobald das Gas erzeugt ist, niedrig genug sein, um nicht den Sack zu entzünden, seine mechanische Festigkeit stark herabzusetzen oder im Falle eines Sackbruchs Verbrennungen bei den Autoinsassen hervorzurufen. Das in Luftsacksystemen verwendete Gas soll nicht toxisch und unschädlich sein, obwohl man auch ein toxisches und/oder schädliches Gas erzeugen kann, das für eine Reihe von anderen Anwendungen, wie sie unten erörtert werden, durch Abänderung der Ausgangsstoffe erzeugen kann.

Bei Luftsacksystemen, wie den oben beschriebenen, bei denen ein entzündbares Treibmittel verwendet wird, sind die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Treibmittelzusammensetzung während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs ebenfalls überaus wichtig. Im allgemeinen muß die Treibmittelzusammensetzung ausreichende Temperatur-, Feuchtigkeits- und Stoßbeständigkeit besitzen, so daß sie dauerhaft ist und ohne vorsätzliche Iniziierung durch Aktivierung der für diesen Zweck verwendeten Sensoren praktisch nicht entzündet werden kann.

Frühe Versuche zur Entwicklung gaserzeugender Zusammensetzungen mit diesen Merkmalen umfaßten Experimente zum Beispiel mit Sprengpulver. Obwohl dieser Stoff nach der Verbrennung große Mengen Gas erzeugte, wurde er wieder verworfen, nachdem festgestellt worden war, daß die Verbrennungsprodukte für die Autoinsassen schädlich sind, die ihrer Wirkung im Falle eines Bruchs des Luftsacks ausgesetzt sein könnten.

Ein Gas, das die geforderten Eigenschaften besitzt, ist jedoch Stickstoff. Bekannt ist bereits die Verwendung von Zusammensetzungen, die Natriumazid als eines der Reagentien enthalten, zur Erzeugung von reinem Stickstoff zur Anwendung bei Luftsäcken. Derartige Zusammensetzungen auf Natriumazidbasis und Verfahren zur Verwendung dieser Zusammensetzungen zur Erzeugung großer Mengen an nicht toxischem und nicht explosivem Stickstoffgas werden in einer Reihe von Patenten beschrieben.

Die US-PS Nr. 37 41 585 beschreibt eine Zusammensetzung zur Erzeugung von Stickstoffgas mit niedriger Temperatur, die Metallazide und Reagentien wie Metallsulfide, Metalloxide und Schwefel enthält.

Die US-PS Nr. 38 83 373 beschreibt eine Zusammensetzung zur Erzeugung eines Gases, die aus einem Alkali- oder Erdalkalimetallazid, einer oxidierenden Verbindung wie Peroxid, Perchlorat oder Nitrat, einem Oxid wie Kiesel- oder Tonerde und gegebenenfalls einem Metall wie Silizium oder Aluminium besteht.

Die US-PS Nr. 38 95 098 beschreibt eine gaserzeugende Zusammensetzung, bei der die Reagentien Alkalimetallazide und ein Metalloxid sind. Beschrieben werden ferner Gemische aus Eisen-, Titan- und Kupferoxiden.

Die US-PS Nr. 39 12 561 beschreibt eine pyrotechnische Brennstoffzusammensetzung, die aus einem Alkali- oder Erdalkalimetallazid, einem Alkalimetalloxidationsmittel und einer Stickstoffverbindung wie einem Amid oder Tetrazol, gegebenenfalls mit Kieselerde als Zusatz besteht.

Die US-PS Nr. 40 21 275 beschreibt ein gaserzeugendes Mittel zur Füllung von Luftsäcken. Das Mittel wird hergestellt durch gleichzeitige Ausfällung von wenigstens einem Alkali- oder Erdalkalimetallazid und wenigstens einem Alkali- oder Erdalkalimetallnitrat oder -perchlorat, vorzugsweise in Abwesenheit von Siliziumdioxid oder Glaspulver.

Die US-PS Nr. 40 62 708 beschreibt eine gaserzeugende Zusammensetzung, die im wesentlichen aus 10 bis 50 Gewichtsprozent eines Oxidationsmittels, ausgewählt unter den Oxiden von Eisen, Nickel und Kobalt, und wenigstens ca. 50% eines Alkalimetallazides besteht. Gegebenenfalls können als Booster weniger als 10% eines Alkalimetallperchlorats verwendet werden. Vorzugsweise wird das Pulvergemisch zu Pellets von geeigneter Größe verdichtet.

Die US-PS Nr. 41 57 648 beschreibt ein Verfahren bei dem Stickstoffgas aus einem Alkalimetallazid mit bestimmten Metallhalogeniden erzeugt wird. Diese werden zur Verhinderung der Bildung von freiem Alkalimetall zugesetzt.

Die US-PS Nr. 43 76 002 beschreibt eine Stickstoffgas erzeugende Zusammensetzung, bestehend aus einem Gemisch aus einem oder mehreren Alkali- oder Erdalkalimetallaziden und einem Oxidationsmittel, bestehend aus mehr als einem Metalloxid.

Die US-PS Nr. 46 04 151 beschreibt gaserzeugende Zusammensetzungen, die ein Alkalimetallazid, vorzugsweise Natriumazid, in einer Menge von 55 bis 85 Gew.-%, ein Metall, ausgewählt unter den Oxiden von Eisen, Mangan, Nickel, Kupfer, Kobalt, Titan und Zinn in einer Menge von 10 bis 45 Gew.-% und 1 bis 15 Gew.-% Ammoniumperchlorat als Mittel zur Steigerung der Brenngeschwindigkeit enthalten.

Da diese Zusammensetzungen in Bewegungsbegrenzungssystemen für Autos verwendet wurden, wurden sie je nach der gewünschten Reaktionsdauer in Form von Pulvern, Granulat und verpreßten Tabletten oder Pellets hergestellt. Zur Erzielung einer ausreichenden Brennoberfläche der Treibmittelzusammensetzung haben die meisten Hersteller von Luftsacksystemen für Autos ihre Gaserzeugungsvorrichtungen jedoch mit einer Anzahl von gaserzeugenden Pellets gepackt, die ihrer Größe nach von Aspirin- bis Alka-Seltzer®-Tabletten reichen. Jede Fülleinheit enthält somit gewöhnlich etwa 40 bis 200 dieser Tabletten, wobei die Menge jeweils von der gewählten Pellet-Größe abhängt. So z. B. wird bei der gegenwärtig von der Anmelderin hergestellten Gaserzeugungsvorrichtung eine Treibmittelbeschickung von 40 bis 50 Tabletten verwendet, von denen jede annähernd die Größe einer Alka-Seltzer®-Tablette hat.

Viele der Treibmittelzusammensetzungen, die auf ihre Verwendung in Luftsacksystemen für Autos untersucht wurden, können auch auf anderen Gebieten verwendet werden wie z. B. auf den verwandten Gebieten der Feuerwaffen- und Raketentechnik. Während des Abschusses eines Geschosses wie einer Kugel oder einer Rakete, wie z. B. aus dem Lauf eines Gewehrs bzw. eines Geschützes oder einem anderen Abschußmechanismus, wie einer Raketenstartrampe, können Treibmittelkörner mit Schlitzen oder Löchern entlang ihrer Längsachse verwendet werden, um eine vergrößerte Brennoberfläche zu gewährleisten. Auf diese Weise wird eine höhere Gewehr- bzw. Rohrmündungsgeschwindigkeit erzielt. Derartige Körner haben das Aussehen eines durchlöcherten "Schweizers Käses" oder "Wagenrades". Außerdem haben diese Körner eine feinere Gewebestruktur als ein festes Korn und sind daher in der Lage, die Zündung und die daraus folgende Verbrennung sowohl auf der Innenoberfläche als auch auf der Außenoberfläche aufrechtzuerhalten.

Beispiele für Treibmittelkörner mit diesen Konfigurationen werden z. B. in der US-PS Nr. 38 12 785 beschrieben, die sich auf ein festes einzelnes Treibmittelkorn bezieht von im allgemeinen gleichmäßigem kreisförmigem Querschnitt mit einer Vielzahl von längsverlaufenden Öffnungen, die sich über die Länge des Korns erstrecken. Die US-PS Nr. 40 94 248 beschreibt ein extrudiertes, longitudinal gerilltes, polygonal geformtes Pellet. Die US-PS Nr. 43 86 569 beschreibt ein perforiertes zylindrisches Korn mit einem im allgemeinen hexagonalen Querschnitt. Die US-PS Nr. 45 81 998 beschreibt ein festes Treibmittelkorn mit einer Vielzahl von längsverlaufenden durchgehenden Schlitzen, und die US-PS Nr. 46 27 352 beschreibt eine geformte Pulvermasse mit wenigstens einem inneren Hohlraum. Die Perforationen innerhalb derartiger Körner werden im allgemeinen jedoch durch Formen des Treibmittelmaterials um eine Vielzahl längs angeordneter Dorne und deren nachfolgende Entfernung hergestellt, wodurch innerhalb des Korns Hohlräume entstehen.

Die Herstellung und der Zusammenbau einer großen Zahl derartiger Körner, seien sie nun fest oder perforiert, kann jedoch gefährlich sein und erfordert teure Hochleistungspelletpressen oder -formen. Außerdem erfordert dieses Verfahren einen erheblichen Aufwand an teurer menschlicher Arbeitskraft - sowohl bei der Herstellung der gaserzeugenden Mittel als auch während ihrer Handhabung und des Einbaus dieser Pulverkörner in die Gaserzeugungsvorrichtungen, wodurch der Preis für jede Treibmitteleinheit entsprechend steigt.

Gefunden wurde nun ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Einzelkorntreibmittels mit einer steuerbaren Porosität, das erheblich verbessert ist gegenüber den bekannten Treibmitteln. Es erlaubt die Erzeugung eines Gasvolumens aus einem porösen Einzelkorntreibmittel bei einer Geschwindigkeit, die früher bei vielen Anwendungen nur durch Verwendung einer Vielzahl von Körnern oder bis zu einem gewissen Grad mit mechanisch perforierten Körnern erzielbar war. Durch Zündung dieses porösen Treibmittelkorns wird ein für eine Anzahl geeigneter Anwendungen ausreichendes Volumen des gasförmigen Produktes hergestellt. Das auf diese Weise hergestellte Gas kann entweder toxisch oder nichttoxisch, kaustisch oder nichtkaustisch sein - je nach der beabsichtigten Anwendung und den verwendeten Ausgangsstoffen. Beispiele für mehrere derartige geeignete Verwendungen sind die Füllung eines passiven Bewegungsbegrenzungssystems für Autoinsassen, d. h. von Luftsäcken, von Rettungsinseln und Flugzeugrettungsschlitten, die Aufteilung der Munition aus auf dem Luftwege transportierten Munitionspackungen vor dem Aufschlag auf einem Zielort und die Verwendung als Treibmittel für stark mobile Waffensysteme, d. h. solche, die von der Schulter aus abgeschossen werden, wie Boden-Luft-Raketen, die, solange sie sich im Abschußrohr befinden, fast augenblicklich einen starken Schub entwickeln müssen, damit Verletzungen der Soldaten, welche sie abfeuern, durch grelles Licht verhindert werden.

Das Verfahren umfaßt das Mischen einer vorgegebenen Menge von wenigstens zwei festen Reagentien, die unter Bildung eines gasförmigen Reaktionsproduktes zu reagieren vermögen, mit einem flüssigen Dispergator. Der Ausdruck "Dispergator" bedeutet hier eine flüssige Zusammensetzung, welche die Feststoffe unter Bildung einer Aufschlämmung gleichmäßig verteilt und in der die brennbaren festen Reagentien teilweise löslich sein können, d. h. der Dispergator einen gewissen Lösungsmitteleffekt zeigt. Diese brennbaren Stoffe können entweder an sich schon brennbar sein, oder sie können so ausgewählt werden, daß sie lediglich in Kombination miteinander brennbar sind.

Die festen Komponenten können entweder unmittelbar mit dem Dispergator gemischt werden, oder man kann zuerst die Feststoffe trocken mischen und dann den Dispergator zusetzen, um die Aufschlämmung zu bilden. Diese wird dann zur Entfernung von fast der gesamten Flüssigkomponente "schnellgetrocknet", wodurch ein Treibmittelkorn mit einem Netzwerk von porösen Kanälen mit unterschiedlichem Durchmesser entsteht. Unter "Schnelltrocknung" ist hier ein Verfahren zu verstehen, bei dem die Flüssigkomponente einer Aufschlämmung sehr rasch zum Sieden gebracht wird, so daß die Flüssigkeit aus dem Gemisch getrieben wird, wobei ein Netzwerk von porösen Kanälen zurückbleibt, sobald die Flüssigkeit das Treibmittelkorn verlassen hat.

Die Aufschlämmung kann gegebenfalls mit einem Härter versehen werden, der entweder zusammen mit dem flüssigen Dispergator zugegeben wird oder alleine in einer eigenen Stufe, um dem porösen Treibmittelkorn Festigkeit und Haltbarkeit zu verleihen, wodurch das Korn während der Handhabung und/oder Zündung abrieb- und bruchfest wird.

Die erhöhte Porosität des Einzelkorntreibmittels, das wie oben beschrieben hergestellt wurde, d. h. ohne mechanische Mittel zum Ausscheiden oder zur Bildung von Löchern in einem sonst festen Treibmittelkorn, gewährleistet eine ausreichende Brennoberfläche innerhalb des Korns, was zum Beispiel die Erzeugung einer Menge an Gasprodukt ermöglicht, wie sie für die Füllung eines Luftsacks einer Bewegungsbegrenzungsvorrichtung für Autoinsassen innerhalb von ca. 30 bis 60 Millisekunden ermöglicht. Diese Zeitdauer entspricht dem gemessenen Zeitintervall zwischen dem primären Aufprall eines Kraftfahrzeugs auf ein stehendes oder sich bewegendes Objekt und dem daraus resultierenden zweiten Aufprall des Lenkers bzw. der Insassen auf das Fahrzeuginnere, was die Luftsackvorrichtung verhindern soll.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist für jede Gaserzeugungsvorrichtung nur ein einziges poröses Korn erforderlich, da jedes Korn so geformt und in der Größe angepaßt werden kann, daß es die Treibmittelkammer einer Gaserzeugungsvorrichtung für Autos vollständig ausfüllt. Derartige poröse Körner erfordern selbstverständlich nur einen minimalen Arbeitsaufwand für ihren Einbau.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösen Einzelkorntreibmitteln für die Verwendung in Luftsacksystemen für Autos. Das Verfahren umfaßt die Trockenmischung von wenigstens zwei festen brennbaren Stoffen, die entweder jeweils selbst brennbar sind oder erst dann, wenn sie nebeneinander angeordnet werden, um ein homogenes Gemisch zu bilden. Diese Reagentien umfassen gemäß einer Ausführungsform ein Alkalimetallazid und ein Metalloxid. Das Alkalimetallazid kann aus Natrium-, Kalium- und Lithiumazid sowie Gemischen davon und das Metalloxid aus Eisen-, Kupfer(II)-, Mangan-, Zinn-, Titan- und Nickeloxid sowie Gemischen davon ausgewählt werden.

Die Teilchen der für die Erfindungszwecke ausgewählten Azidzusammensetzung können klein sein, das heißt einen Durchmesser von unter 30 µm aufweisen oder grob, das heißt größer als 30 µm sein. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann ein grobkörniges Azidmaterial gewählt werden, das mit dem gewählten Metalloxid gemischt wird. Eine Aufschlämmung, das heißt eine Dispersion dieser Feststoffe kann dann durch Zugabe eines flüssigen Dispergators mit den Eigenschaften eines Lösungsmittels für die in Frage kommende gaserzeugende Zusammensetzung wie Wasser, in dem das Azid lediglich teilweise löslich ist, hergestellt werden. Diese teilweise Löslichkeit bewirkt, daß die Teilchengröße des groben Azids vermindert wird, wodurch die Brenngeschwindigkeit des aus diesen Stoffen hergestellten porösen Treibstoffkorns erhöht wird. Die Erhöhung der Brenngeschwindigkeit ist aufgrund der auf dem Gebiet der Treibmittel allgemein bekannten Lehre, daß kleinere Teilchengrößen eine größere Brennoberfläche erzeugen und damit eine Erhöhung der Brenngeschwindigkeit begünstigen, zweifellos zu erwarten, wobei alle übrigen Faktoren gleich bleiben.

Es wurde jedoch festgestellt, daß für die meisten technischen Anwendungen, bei denen das erfindungsgemäße poröse Korn zu verwenden ist, die Wirkung der Kornporosität an sich schon die Verbrennungsoberfläche ausreichend erhöht und damit die Geschwindigkeit der Gaserzeugung, was die Bildung der gewünschten Menge Gas innerhalb der erforderlichen Zeitdauer ermöglicht. Eine Verminderung der Teilchengröße der Azidkomponente würde daher lediglich eine zusätzliche Verbesserung der Brenngeschwindigkeit hervorrufen.

Außerdem würde sich bei der oben beschriebenen Ausführungsform im Hinblick auf die Metalloxidkomponente eine Verminderung der Teilchengröße nicht einstellen, da diese Stoffe in Lösungsmitteln wie Wasser nicht löslich sind. Wenn man sich daher an die oben beschriebene allgemeine Lehre im Hinblick auf die Teilchengröße hält, wäre es günstig, das Metalloxid in geringer Teilchengröße, wie oben beschrieben, zu verwenden.

Vorzugsweise wird der Zusammensetzung eine Menge an Metalloxid zugesetzt, die einen geringen Überschuß in bezug auf die stöchiometrisch erforderliche Menge darstellt, um die Bildung von Alkalimetallen zu verhindern, die aufgrund ihrer Entzündlichkeit im Interesse der Sicherheit der Autoinsassen vermieden werden sollten. Gegebenenfalls kann in die Trockenmischung mit dem Alkalimetallazid und dem Metalloxid ein zusätzliches Oxidationsmittel eingearbeitet werden, das ein Alkalimetallnitrat, -chlorat oder -perchlorat oder Gemische davon sein kann. Außerdem können dem Gemisch auch noch zusätzliche, allgemein bekannte Brenngeschwindigkeitskatalysatoren zugesetzt werden.

Die durch die oben beschriebene Trockenmischung hergestellte homogenen Zusammensetzung kann dann mit einer ausreichenden Menge eines flüssigen Dispergators zur Bildung einer Aufschlämmung gemischt werden, deren Konsistenz natürlich von der Menge des dem Gemisch zugesetzten Dispergators abhängt. Dieser sollte, wie oben beschrieben, eine flüssige Zusammensetzung sein, welche die Feststoffe der Aufschlämmung gleichmäßig zu verteilen vermag und geeignet ist für die Behandlung mit Mikrowellenstrahlen. Die in Frage kommenden Dispergatoren umfassen zum Beispiel aliphatische organische Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel aliphatische Alkohole, d. h. Ethanol, Methanol, Propanol usw., oder Lösungsmittel wie z. B. Wasser.

Wahlweise kann die Trockenmischung in eine Flüssigkeitsmenge gegeben werden, die ausreicht, um alle Feststoffe zu benetzen, wonach ein Härter wie Natriumsilikat zugesetzt werden kann, um die Herstellung der Aufschlämmung fertigzustellen. Bei einer anderen Ausführungsform können die brennbaren Reagentien zusammen mit dem flüssigen Dispergator zugesetzt und in einer einzigen Stufe zu einer Aufschlämmung gemischt werden.

Die Aufschlämmung kann dann entweder zur Trocknung unter Verleihung einer vorgegebenen Form extrudiert werden oder zuerst in eine Kunststofform oder eine Verbrennungsschale aus Kunststoff von dem Typ, wie er üblicherweise verwendet wird, um das Gaserzeugungsmittel in einer Gaserzeugungsvorrichtung von Autos zu halten, gepackt werden. In jedem Falle wird dann die Aufschlämmung einer vorgegebenen Menge Mikrowellenstrahlung ausgesetzt, die ausreicht, um die flüssige Komponente einer "Schnelltrocknung" zu unterziehen.

Aufgrund der erregenden Wirkung der Schnelltrocknung auf die Teilchen der Treibmittelaufschlämmung kann ein Teil oder sogar das ganze Aufschlämmungsgemisch aus der Form oder der Verbrennungsschale ausgestoßen werden, wenn das Gemisch übererregt wird. Um diesen unerwünschten Effekt zu verhindern, muß die Dauer der Einwirkung der Mikrowellenstrahlung auf die Aufschlämmung genau gesteuert werden. Verwendet man zum Beispiel einen Mikrowellenofen mit 500 Watt und 2450 MHz und arbeitet mit Aufschlämmungen, wie sie in Tabelle III angegeben sind, ist eine Gesamtbestrahlungsdauer von ca. 3 bis 5 Minuten wirksam, um ein ausreichend trockenes poröses Korn herzustellen. Außerdem sollte die Bestrahlungsdauer ca. 30 Sekunden nicht übersteigen, wenn ein derartiger Ofen zur Schnelltrocknung verwendet wird, um eine Übererregung der Aufschlämmungsteilchen zu verhindern. Zur Schnelltrocknung der Aufschlämmung können natürlich auch andere allgemein bekannte Typen von Mikrowellenöfen verwendet werden. Der geeignete Erwärmungsbereich, der an den konkreten Ofen, wie er in solchen Fällen verwendet wird, am besten angepaßt ist, kann durch Routineversuche rasch festgestellt werden.

Nach dem oben beschriebenen Verfahren konnte ein poröses Einzelkorntreibmittel hergestellt werden, das abriebfest und beständig gegenüber Bruch infolge der Zündung ist. Dieses Treibmittelkorn hat "wurmstichiges" Aussehen und zeigt eine Vielzahl poröser Kanäle, die sich durch das gesamte Korn erstrecken. Unter "wurmstichig" ist hier eine steuerbare Zahl von willkürlich ausgerichteten porösen Kanälen von unterschiedlichem Durchmesser zu verstehen, wobei Zahl und Durchmesser dieser Kanäle durch die Menge der der Aufschlämmung zugesetzten Flüssigkeit gesteuert wird.

Diese Kanäle gewährleisten ein Korn mit einer porösen Brennoberfläche, die eine ausreichende Menge an gasförmigem Produkt zu erzeugen vermag, um einen Luftsack für ein Auto innerhalb von ca. 30 bis 60 Millisekunden nach Enpfang des Zündungssignals vollständig zu füllen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Signal durch einen elektrisch aktivierten Zünder erzeugt, obwohl bei anderen Ausführungsformen auch andere Mittel wie chemische und thermische Aktivierungsvorrichtungen verwendet werden können. Die Möglichkeiten des vorliegenden Treibmittelkorns stehen somit im Gegensatz zu den Körnern mit großer Brennoberfläche, wie sie durch andere bekannte Verfahren hergestellt wurden, das heißt zu Treibmittelkörnern mit Wagenradkonfiguration und Körnern mit einem einzigen zentralen Hohlraum, die für eine vollständige Verbrennung zwischen 100 Millisekunden und 2 bis 3 Sekunden benötigen.

Es wurde ein Verfahren zur Herstellung einzelner Körner einer gaserzeugenden Zusammensetzung mit steuerbarer Porosität entwickelt, wobei diese Zusammensetzung eine Brennoberfläche zeigt, die der Summe einer Vielzahl von Pellets, wie sie derzeit in vielen gaserzeugenden Vorrichtungen verwendet werden, entspricht. Außerdem haben diese Körner aufgrund der Einarbeitung eines Härters, wie Natriumsilikat, trotz ihrer Porosität die physikalische Integrität, um normale Handhabung und normalen Gebrauch auszuhalten. Dies gewährleistet eine definierte Brennoberfläche, wenn das Korn mit einem damit verbundenen vorhersagbaren ballistischen Verhalten gezündet wird. Ein Korn ohne diese Integrität wäre während des Gebrauchs und der Zündung dem Abrieb ausgesetzt oder könnte brechen. Aufgrund einer stark erhöhten Brennoberfläche könnte dies zu einem starken und fast augenblicklichen Druckaufbau führen und zum verhängnisvollen Versagen der für einen speziellen Anwendungsfall ausgewählten Gaserzeugungsvorrichtung.

Das derzeit bevorzugte Verfahren zur Füllung von Luftsäcken für Autos erfordert die Verwendung von Stickstoffgas, das durch die Verbrennung eines Treibmittels auf der Basis eines Alkalimetallazids erzeugt wird. Der übliche Bewegungsbegrenzungssack zum Schutz von Autofahrern hat ein Volumen von ca. 60 bis 65 Liter, während der Bewegungsbegrenzungssack für den Schutz der Insassen auf den Vordersitzen ca. 180 bis 195 Liter Gas für eine weitgehende Füllung erfordert. Diese Säcke werden aufgrund von Signalverzögerungen ca. 30 bis 60 Millisekunden, nachdem die Gaserzeugungsvorrichtung angesprochen hat, aufgeblasen.

Zur praktisch vollständigen Füllung eines Luftsackes innerhalb der oben angegebenen Zeit- und Volumenparameter muß eine Gaserzeugungsvorrichtung einen sehr hohen Gasmassenfluß gewährleisten. So zum Beispiel muß in einer Füllvorrichtung für den seitlichen Luftsack für den Fahrer der innere Massenfluß zwischen 1000 und 3000 g/s liegen. Dieser Massenfluß (w) folgt der Gleichung w=ρ r _b A _s , in welcher ρ die Dichte, r _b die Brenngeschwindigkeit und A _s die Brennoberfläche des Treibmittels bedeuten.

Bei den oben beschriebenen Treibmitteln auf Azidbasis, die derzeit von den meisten Herstellern von passiven Bewegungsbegrenzungssystemen für Automobile bevorzugt werden, liegt die durchschnittliche Dichte dieser Treibmittel im Bereich von etwa 2,1 bis 2,4 g/cm³ und die durchschnittliche Brenngeschwindigkeit bei etwa 2 bis 5 cm/s, gemessen mit einer Crawford-Bombe. Diese Apparatur zur Messung der Brenngeschwindigkeit ist dem Fachmann auf dem Gebiet der Treibmitteltechnik wohl bekannt. Um einen hohen Massenfluß zu erzeugen, ist daher eine Brennfläche von mindestens 300 cm² erforderlich. Wie bereits oben erwähnt, wurde diese große Brennfläche von den Luftsackherstellern bisher dadurch erreicht, daß sie ihre Gaserzeugungsvorrichtungen mit 40 bis 200 Treibmittelpellets füllten.

Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen porösen Einzelkorntreibmittels besteht darin, daß zuerst ein Gemisch aus brennbaren Treibmittelzusammensetzungen hergestellt wird. Was die Bestandteile dieses Gemisches von brennbaren Stoffen betrifft, so wird ein Gemisch aus vorzugsweise ca. 40 bis 80 Gewichtsprozent eines Alkalimetallazids und ca. 20 bis 60 Gewichtsprozent eines Metalloxids eines Metalls, das in der elektrochemischen Reihe unter dem Alkalimetallazid steht, bevorzugt. Da es aber zu einer spontanen Verbrennung kommt, wenn Alkalimetalle mit Luft in Berührung kommen, darf das Metall des Metalloxids kein Alkalimetall sein.

Bevorzugte Alkalimetallazide sind die Azide von Natrium, Kalium und Lithium, und bevorzugte Metalloxide sind die Oxide von Eisen, Kupfer(II), Mangan, Zinn, Titan und Nickel. Besonders bevorzugt für die Verwendung bei Luftsäcken für Automobile ist Natriumazid und als Metalloxidkomponente entweder Kupfer(II)-Oxid oder Eisenoxid oder ein Gemisch aus Kupfer(II)-Oxid und Eisenoxid. Anstelle der oben beschriebenen Zusammensetzungen können für die verschiedenen, oben erörterten erfindungsgemäßen Anwendungszwecke auch verschiedene andere Treibmittelkomponenten, wie sie dem Fachmann auf dem Gebiet der Treibmittelherstellung bekannt sind, verwendet werden.

Es ist ferner anzumerken, daß es bei Vorhandensein eines Überschusses an Azid im Gemisch zu keiner vollständigen Reaktion kommt und ein Alkalimetall, dessen Anwesenheit aus den oben genannten Gründen unerwünscht ist, gebildet wird. Um eine vollständige Reaktion des Azids sicherzustellen, enthält das Gemisch das Metalloxid vorzugsweise in einem leichten stöchiometrischen Überschuß, das heißt von einigen wenigen Prozenten. Unter einem Gemisch, das einen stöchiometrischen Überschuß an Metalloxid enthält, ist ein Gemisch zu verstehen, in welchem die Menge des Metalloxids jene Menge übersteigt, die die theoretische stöchiometrische Menge darstellt. Verwendet man aber eine Metalloxidmenge, die die eingesetzte stöchiometrische Menge um mehr als einige wenige Prozent übersteigt, so sinkt die Effektivität der Reaktion, und es wird folglich weniger Gas pro Gewichtseinheit der Treibmittelzusammensetzung erzeugt. Zusätzlich können dem Trockengemisch noch Oxydationsmittel, ausgewählt aus Katalysatoren zur Beschleunigung der Brenngeschwindigkeit wie zum Beispiel Alkalimetallnitrate, -chlorate und -perchlorate oder Gemisch davon, in stöchiometrischen Mengen zugesetzt werden.

Beispiele für verschiedene Trockenmischungen von brennbaren Zusammensetzungen, die erfindungsgemäß hergestellt werden können, sind in der nachstehenden Tabelle I aufgeführt:

Tabelle I

Trockenmischungen

Die erhaltene Trockenmischung von brennbaren Stoffen wird anschließend in eine dicke Aufschlämmung vorzugsweise durch Zugabe einer vorgegebenen Menge einer Lösung von Wasser oder Wasserglas (d. h. einer Natriumsilikatlösung) überführt. Als Alternative kann jedoch auch eine vorgegebene Menge an Wasser der Trockenmischung zugesetzt werden, wonach solange gerührt wird, bis alle Feststoffteilchen mit Flüssigkeit überzogen sind, worauf die gewünschte Menge der Silikatlösung zugesetzt werden kann. Die Natriumsilikatlösung kann durch andere Härter wie zum Beispiel durch flüssige Kunststoffkomponenten ersetzt werden. Diese Mittel haben die Aufgabe, dem Treibmittelkorn zusätzliche Festigkeit zu verleihen, um es während der Handhabung oder Zündung vor Abrieb oder vollständigem Zerfall zu schützen, was zu einer wesentlichen Oberflächenvergrößerung führen und die Möglichkeit einer explosionsartigen Entzündung steigern würde. Nach einem wahlweisen Verfahren zur Herstellung der Treibmittelaufschlämmung werden die brennbaren Reagentien in einem einzigen Verfahrensschritt mit der flüssigen Komponente gemischt.

Außerdem kann die Konsistenz der Aufschlämmung variiert werden, je nachdem, für welche Weiterverarbeitung die Aufschlämmung vorgesehen ist. Wenn zum Beispiel die Aufschlämmung vor der Schnelltrocknung geformt werden soll, so genügt es, wenn soviel Lösungsmittel zugesetzt wird, daß eine Aufschlämmung mit lockerer Konsistenz, das heißt mit der Konsistenz von nassem Kaffeesatz entsteht. Andererseits müssen Aufschlämmungen, die vor der Schnelltrocknung extrudiert werden sollen, eine deutlich höhere Viskosität, das heißt die Viskosität eines Dichtungskitts aufweisen.

In der nachfolgenden Tabelle II wird eine Reihe von Aufschlämmungszusammensetzungen beschrieben, die als Oxidationsmittel nur nadelförmiges Eisenoxid (Sicotrans 2175) verwenden. Unter "nadelförmig" ist Eisenoxid in Form von Nadeln zu verstehen, wobei die Länge der Nadel größer als deren Breite ist. Wie bereits in Tabelle I vermerkt, weist Sicotrans 2175 eine Teilchengröße von etwa 2 µm auf. Diese Aufschlämmungen, das heißt die Aufschlämmungen A bis E, wurden hergestellt um zu erforschen, wie die Festteilchen am besten zu benetzen sind, und um festzustellen, wieviel Flüssigkeit notwendig ist, um eine bearbeitbare Aufschlämmung zu erhalten. Bei Aufschlämmung A, B und C wurde das Natriumsilikat mit einer vorgegebenen Menge Wasser verdünnt, wonach das flüssige Gemisch der Trockenmischung zugesetzt wurde. Diese Aufschlämmungen erforderten die Zugabe von etwa 34 bis 45% Wasser, um die entsprechende Konsistenz zu erreichen. Bei Aufschlämmung D und E wurde das Wasser dem Feststoff zugesetzt, wonach gerührt wurde, bis alles gut gemischt war, und danach wurde eine vorgegebene Menge an Natriumsilikatlösung zugesetzt. Durch dieses Verfahren wurden adäquate Aufschlämmungen hergestellt, die weniger als 20% Wasser enthielten.

Tabelle II

Aufschlämmungen

Danach wurde eine weitere Reihe von Aufschlämmungen hergestellt, wobei trocken gemischte Zusammensetzungen verwendet wurden, die Gemische von Eisen(III)- und Kupfer(II)-oxid, wie sie in Tabelle I genannt sind, enthielten. Die Formulierungen dieser Aufschlämmungen sind aus der nachfolgenden Tabelle III ersichtlich.

Tabelle III

Aufschlämmungen

Die in Tabelle III angeführten Aufschlämmungen wurden, wie oben beschrieben, hergestellt, indem man die erforderliche Menge Wasser dem Trockengemisch zusetzte, um eine Mischung mit pastenartiger Konsistenz zu erhalten, die erhaltene Paste dann rührte und ihr eine vorgegebene Menge einer 45%igen Natriumsilikatlösung zusetzte.

Noch im Zustand der Aufschlämmung kann die Substanz in eine Kunststofform oder in die als Form verwendete Kunststoffschale eines Vergasungsbrenners eingebracht werden. Die Schale des Vergasungsbrenners sollte vorzugsweise jenem Typ entsprechen, der üblicherweise bei Gaserzeugungsvorrichtungen für Luftsäcke von Automobilen für die Aufnahme des gaserzeugenden Mittels verwendet wird. Die Aufschlämmung wird dann einer Schnelltrocknung unterzogen, um dem Gemisch die Feuchtigkeit zu entziehen. Form und Vergasungsbrennerschale sind vorzugsweise aus Kunststoff gestaltet, da Werkstoffe auf Metallbasis im allgemeinen nicht mit Erfolg in Mikrowellenöfen eingesetzt werden können.

Das bevorzugte Verfahren zur Schnelltrocknung der Aufschlämmung besteht darin, daß man die mit der Aufschlämmung gefüllte Vergasungsbrennerschale in einen Mikrowellenofen stellt, in welchem sie entsprechend lang der in diesem Ofen erzeugten Mikrowellenstrahlung ausgesetzt wird. Entsprechend einer Verfahrensvariante wird für die Schnelltrocknung der Aufschlämmung ein 500-Watt-2450-MHz-Mikrowellenofen verwendet. Eine solche Mikrowellenbestrahlung führt dazu, daß das Wasser im Korn äußerst schnell verkocht und dabei eine Vielzahl poröser Kanäle verschiedener Größe hinterläßt und dadurch eine Brennfläche erzeugt, die wesentlich größer ist als jene von normal gepreßten Einzelkörnern, das heißt bei Körnern, die auf bekannte Weise hergestellt werden und die nur über ein Viertel jener Brennfläche verfügen, die erforderlich ist, um die gewünschte Menge an Gas zu erzeugen, um eine Luftsackvorrichtung eines Automobils unter Verwendung eines einzelnen Treibmittelkorns praktisch vollständig zu füllen.

Die Rohdichte des Einzeltreibmittelkorns kann durch die Formel Dichte=Masse/Volumen bestimmt werden. So beträgt zum Beispiel rechnerisch die Dichte eines standardmäßigen, das heißt eines nicht porösen, aus einem Gemisch aus Natriumazid und Kupferoxid bereiteten Treibmittelkorns 2,3 g/cm³, während die Dichte des erfindungsgemäßen porösen Korns im Bereich von etwa 0,85 bis 1,45 g/cm³ liegt. Teilt man nun die Rohdichte des erfindungsgemäßen Korns durch die "Standard"-Dichte, d. h. 2,3 g/cm³, so liegt der prozentuale Feststoffanteil des erfindungsgemäßen Treibmittelkorns rechnerisch im Bereich von 37 bis 63% und der prozentuale Anteil an Poren bzw. Hohlräumen im Korn somit im Bereich von etwa 63 bis 37%. Diese Poren sind es, die das Mehr an Fläche im Korn liefern, das erforderlich ist, um eine ausreichend schnelle Verbrennung zu unterstützen.

Obgleich sich das Schnelltrocknungsverfahren als eine ausgezeichnete Methode erwiesen hat, um das Wasser aus der Aufschlämmung zu entfernen, muß die Zeit für die Mikrowellenbestrahlung genau geregelt werden. Es wurde nämlich festgestellt, daß die Mikrowellentechnik die Tendenz zeigt, Teilchen oder sogar das ganze Korn aus der Vergasungsbrennerschale bzw. der Form zu stoßen, wenn zu lange Bestrahlungszeiten angewendet werden. In bezug auf das für diese Beispiele beschriebene Verfahren wurde daher festgestellt, daß die optimale Bestrahlungsdauer bei der im oben beschriebenen Ofen erzeugten Strahlung auf etwa 30 Sekunden je Bestrahlung zu begrenzen ist. Um das fertige Korn des Beispiels zu trocknen, wurde eine Bestrahlungsdauer von insgesamt 4 Minuten benötigt, die sich aus acht Intervallen zu je einer halben Minute zusammensetzte. Die so erhaltenen Körner wogen je ca. 80 g und hatten in etwa das Aussehen und die Festigkeit von gebranntem Ton.

In Fällen, in denen zur Schnelltrocknung des Treibmittelkorns andere Mikrowellenbestrahlungsquellen verwendet werden, können die Bestrahlungszeiten leicht bestimmt werden. Wahlweise kann auch jede andere Schnelltrocknungstechnik, die dem Fachmann wohl bekannt ist, anstelle des oben beschriebenen Mikrowellenverfahrens verwendet werden. In den Fällen jedoch, in denen andere Dispergatoren als Wasser eingesetzt werden, muß die Wellenlänge der für die Trocknung des Pellets verwendeten Mikrowellenstrahlung so eingestellt werden, daß die Flüssigkeit genügend erregt wird, um sie schnell zum Kochen und zum Entweichen aus dem Treibmittelkorn zu bringen und somit die Porosität der Körner auf ein annehmbares Maß zu steigern und eine gleichmäßige Verteilung der entstehenden porösen Kanäle zu gewährleisten.

Die porösen Körner werden vorzugsweise in Form von ringförmigen Scheiben mit einem Durchmesser von etwa 5,6 cm und einer Länge von 2,6 cm hergestellt, durch deren mittleren Abschnitt sich ein zylinderförmiger Kanal mit einem Durchmesser von 1,25 cm von der Unter- bis zur Oberseite des Pellets erstreckt. Der Kanal umgibt vollständig die Außenfläche der Zündkammer in der Gaserzeugungsvorrichtung entsprechend der bei solchen Vorrichtungen üblichen Konstruktion. Nach einer weiteren Gestaltungsvariante können auch Einzelkörner hergestellt werden, die eine Vielzahl zylinderförmiger, das Korn von oben bis unten durchziehender Kanäle aufweisen, um das resultierende Brennverhalten besser steuern zu können.

Eine weitere Verfahrensvariante zur Herstellung des erfindungsgemäßen porösen Einzelkorntreibmittels betrifft die Verwendung eines Extruders. Ein Vorrat an Aufschlämmung, die die erforderliche Konsistenz besitzt, kann auf den Extruder aufgegeben werden, um ein Korn zu extrudieren, das die gewünschte Form besitzt, wie zum Beispiel ein Korn, das den Verbrennungsteil einer Luftsackfüllvorrichtung für Automobile vollständig ausfüllt. Dieses Korn wird dann in der oben beschriebenen Weise einer Schnelltrocknung unterzogen und so zum fertigen Produkt.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten porösen Einzelkorntreibmittel haben die Struktur eines wurmstichigen Materials, das heißt sie besitzen eine Vielzahl von offenen röhrenförmigen Kanälen, die durch das schnelle Verkochen des flüssigen Anteils der Aufschlämmung während des Schnelltrocknungsverfahrens erzeugt werden und die zugängliche Brennfläche wesentlich vergrößern. Die Größe dieser Kanäle kann von einem submikroskopischen bis zu einem mit dem bloßen Auge sichtbaren Durchmesser reichen, je nachdem, welches Volumen für den flüssigen Bestandteil der Aufschlämmung gewählt worden war. Diese Kanäle haben jedoch eine Größe, die ausreicht, um einen Kontakt zwischen der herannahenden Flammenfront und der innenseitigen Brennfläche des Treibmittelkorns zu ermöglichen. Dadurch wird es möglich, daß sich eine ausreichende Menge an gasförmigem Produkt bildet, um den Luftsack eines Automobils in 30 bis 60 Millisekunden praktisch vollständig zu füllen.

Claims (41)

1. Poröses Treibmittelkorn, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vielzahl willkürlich ausgerichteter, radial und longitudinal miteinander verbundener poröser Kanäle aufweist, die unterschiedlichen Durchmesser besitzen und sich durch das gesamte Korn erstrecken, um die Brennoberfläche des Korns zu erhöhen.

2. Poröses Treibmittelkorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Korns zwischen ca. 0,85 und 1,45 g/cm³ liegt.

3. Poröses Treibmittelkorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es während der Beschickung einer Gaserzeugungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge und nach seiner Zündung abrieb- und bruchfest ist.

4. Poröses Treibmittelkorn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es in Form eines flachen Ringes hergestellt ist.

5. Poröses Treibmittelkorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner noch einen zentralen zylindrischen Kanal aufweist, der sich von der unteren bis zur oberen Oberfläche erstreckt und so gestaltet ist, daß er vollständig einen Zündungsabschnitt für eine Gaserzeugungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge umgibt.

6. Poröses Treibmittelkorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein homogenes Gemisch aus wenigstens zwei brennbaren Reagentien darstellt, das eine Vielzahl willkürlich ausgerichteter poröser Kanäle mit unterschiedlichem Durchmesser enthält, die gleichmäßig darin verteilt sind und radial und longitudinal miteinander verbunden sind, um eine ausreichende Brennoberfläche für die rasche Erzeugung einer großen Menge eines gasförmigen Produktes nach der Zündung des Treibmittels zu gewährleisten.

7. Poröses Treibmittelkorn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reagentien eine Azidverbindung und das Oxid eines Übergangsmetalles umfassen, wobei das Oxid in einem Überschuß in bezug auf die stöchiometrisch erforderliche Menge vorliegt.

8. Verfahren zur Herstellung eines porösen Treibmittelkorns, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorgegebene Menge von wenigstens zwei brennbaren Stoffen, die unter Bildung eines gasförmigen Produktes rasch zu reagieren vermögen, mit einem flüssigen Dispergator unter Bildung einer Aufschlämmung gemischt wird und die Aufschlämmung zur weitgehenden Verdampfung des Dispergators und Bildung eines porösen Treibmittelkorns einer Schnelltrocknung unterzogen wird.

9. Verfahren zur Herstellung eines porösen Treibmittelkorns, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorgegebene Menge von wenigstens zwei brennbaren Stoffen unter Bildung eines homogenen Gemisches gemischt wird, wobei diese Stoffe unter Bildung eines nicht toxischen, nicht schädlichen Gases rasch zu reagieren vermögen, eine vorgegebene Menge eines flüssigen Dispergators dem Gemisch unter Bildung einer Aufschlämmung zugesetzt wird und die Aufschlämmung zur Verdampfung des Dispergators und zur Bildung eines porösen Treibmittelkorns mit einer Brennoberfläche, die eine gewünschte Menge eines gasförmigen Produktes erzeugen kann, so daß ein Luftsack eines Autos in ca. 30 bis 60 Millisekunden praktisch vollständig gefüllt wird, einer Schnelltrocknung unterzogen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die brennbaren Stoffe wenigstens ein Alkalimetallazid und ein Metalloxid umfassen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetallazid Natrium-, Kalium- oder Lithiumazid oder ein Gemisch davon ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Azid Natriumazid ist und in einer Menge von etwa 40 bis 80 Teile pro 100 Gewichtsteile der Gesamtzusammensetzung zugesetzt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid dem Azid in einem geringen Überschuß gegenüber der stöchiometrisch erforderlichen Menge zugesetzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid ein Eisen(III)-, Kupfer(II)-, Mangan-, Zinn-, Titan- oder Nickeloxid oder ein Gemisch davon ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem noch eine stöchiometrische Menge wenigstens eines Oxidationsmittels dem Gemisch zugesetzt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel ein Alkalimetallnitrat, Alkalimetallchlorat oder Alkalimetallperchlorat oder ein Gemisch davon ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischen durch Trockenmischen der brennbaren Reagentien durchgeführt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Dispergator eine Lösung von Natriumsilikat in Wasser darstellt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozentgehalt an Natriumsilikat in der Lösung zwischen etwa 10 und 70 Gewichtsprozent liegt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Dispergator Wasser ist und es außerdem noch die Zugabe einer vorgegebenen Menge Natriumsilikatlösung zur Aufschlämmung umfaßt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Dispergator eine aliphatische Kohlenwasserstoffverbindung ist.

22. Verfahren zur Herstellung eines porösen Treibmittelkorns, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus ca. 40 bis 80 Gewichtsprozent Natriumazid und ca. 20 bis 60 Gewichtsprozent eines Gemisches aus Eisen(III)-Oxid und Kupfer(II)-Oxid, wobei das Metalloxid in einem leichten Überschuß in bezug auf die stöchiometrisch erforderliche Menge zugesetzt wird, mit einem Oxidationsmittel, ausgewählt aus der Gruppe Alkalimetallnitrat, Alkalimetallchlorat, Alkalimetallperchlorat und Gemische davon, zur Bildung eines homogenen Gemisches einer Trockenmischung unterzogen wird,
dem Gemisch zur Bereitung einer Aufschlämmung eine vorgegebene Menge einer Lösung von Natriumsilikat in Wasser zugesetzt wird und
die Aufschlämmung zur Verdampfung des Wassers und Bildung einer porösen Einzelkorntreibmittelzusammensetzung mit einer ausreichenden Brennoberfläche, die eine gewünschte Menge gasförmiges Produkt zur praktisch vollständigen Füllung eines Luftsacks für Autos in ca. 30 bis 60 Millisekunden zu erzeugen vermag, einer Schnelltrocknung unterzogen wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung durch Einwirken einer vorgegebenen Menge an Mikrowellenstrahlung während einer vorgegebenen Zeitdauer zur praktisch vollständigen Entfernung des Wassers einer Schnelltrocknung unterzogen wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß ferner einer bestimmten Menge der Aufschlämmung vor der Schnelltrocknung durch Formpressen eine vorgegebene Gestalt verliehen wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner die Füllung einer Verbrennungsschale aus Kunststoff mit einer vorgegebenen Menge an Aufschlämmung umfaßt, wodurch der Aufschlämmung, bevor diese der Mikrowellenbestrahlung ausgesetzt wird, eine vorgegebene Gestalt verliehen wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung ca. 30 Sekunden während jeweils einer Bestrahlungsperiode bestrahlt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdauer, während der die Aufschlämmung der Strahlung ausgesetzt wird, ca. 4 Minuten beträgt, um praktisch daraus die gesamte Flüssigkeit zu entfernen.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner das Extrudieren einer bestimmten Menge an Aufschlämmung in eine vorgegebene Gestalt vor der Schnelltrocknung des Extrudats umfaßt.

29. Verfahren zur Herstellung eines porösen Treibmittelkorns, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
40 bis 80 Gewichtsprozent eines Alkalimetallazids, ausgewählt aus der Gruppe Natrium-, Kalium- und Lithiumazid und Gemischen davon mit ca. 20 bis 60 Gewichtsprozent eines Metalloxids, ausgewählt aus der Gruppe Eisen-, Kupfer(II)-, Mangan-, Zinn-, Titan- und Nickeloxid und Gemische davon, wobei die Menge an Metalloxid einen geringen Überschuß in bezug auf die stöchiometrisch erforderliche Menge darstellt, und ein zusätzliches Oxidationsmittel, ausgewählt aus der Gruppe Alkalimetallnitrat, -chlorat und -perchlorat sowie Gemischen davon, zur Bildung eines homogenen Gemischs einer Trockenmischung unterzogen werden,
eine vorgegebene Menge einer Natriumsilikatlösung in Wasser dem Gemisch zur Bildung einer Aufschlämmung zugesetzt wird, wobei der Prozentgehalt an Natriumsilikat im Bereich von 10 bis 70 Gewichtsprozent liegt,
die Aufschlämmung in eine Verbrennungsschale einer Gaserzeugungsvorrichtung eines Autos in einer Menge gegeben wird, die ausreicht, um die Schale praktisch voll zu füllen, um der Aufschlämmung eine vorgegebene Form zu verleihen und
die Aufschlämmung mit einer Mikrowellenstrahlungsquelle während einer Zeitdauer von ca. 3 bis 5 Minuten bestrahlt wird, wobei die Gesamtdauer aus einer Vielzahl einzelner Strahlungsbehandlungen zusammengesetzt ist, von denen jede ca. 30 Sekunden dauert, um praktisch das gesamte Wasser aus der Aufschlämmung zu verdampfen und ein poröses Einzelkorntreibmittel zu bilden, das eine Brennoberfläche aufweist, die eine gewünschte Menge eines gasförmigen Produktes erzeugen kann, so daß ein Luftsack eines Autos in ca. 30 bis 60 Millisekunden praktisch vollständig gefüllt ist.

30. Verfahren zur raschen Erzeugung einer bestimmten Menge eines gasförmigen Produktes, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröses Treibmittelkorn dadurch hergestellt wird, daß eine vorgegebene Menge von wenigstens zwei brennbaren Stoffen, die unter Bildung eines gasförmigen Produktes rasch zu reagieren vermögen, mit einem flüssigen Dispergator zur Bildung einer Aufschlämmung gemischt wird,
die Aufschlämmung zur praktisch vollständigen Verdampfung des Dispergators einer Schnelltrocknung unterzogen wird, um das poröse Korn zu bilden, und
das Korn gezündet wird, um eine gewünschte Menge des gasförmigen Produktes zu erzeugen.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem noch das Einbringen des porösen Korns in Verbrennungsmittel vor der Zündungsstufe umfaßt.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbrennungsmittel eine Kammer ist, die einen Teil einer Gaserzeugungsvorrichtung bildet.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner noch den Einbau einer Gaserzeugungsvorrichtung in ein Kraftfahrzeug als ein Teil eines passiven Bewegungsbegrenzungssystems für Autoinsassen umfaßt.

34. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner die praktisch vollständige Füllung einer expandierbaren Sicherheitsvorrichtung mit dem gasförmigen Produkt umfaßt.

35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierbare Sicherheitsvorrichtung unter einem Flugzeugrettungsschlitten, einer aufblasbaren Rettungsinsel und einem Luftsack für Autos ausgewählt wird.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß es die Verwendung des gasförmigen Produktes für den Antrieb von Geschossen umfaßt.

37. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die brennbaren Stoffe wenigstens ein Alkalimetallazid und ein Metalloxid umfassen.

38. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner die Trockenmischung der brennbaren Stoffe zur Bildung eines homogenen Gemisches und die nachfolgende Zugabe einer vorgegebenen Menge eines flüssigen Dispergators zur Bildung der Aufschlämmung umfaßt.

39. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung des porösen Korns auf chemischem, elektrischem oder thermischem Wege erfolgt.

40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung auf elektrischem Wege durch einen elektrisch aktivierten Zünder erfolgt.

41. Verfahren zur raschen Erzeugung einer bestimmten Menge eines gasförmigen Produktes, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, zur praktisch vollständigen Füllung eines Luftsacks für Autos während ca. 30 bis 60 Millisekunden, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröses Treibmittelkorn dadurch hergestellt wird, daß eine vorgegebene Menge wenigstens eines Alkalimetallazids und eines Metalloxids, wobei das Azid und das Oxid rasch zu reagieren vermögen, um ein nicht schädliches, nicht toxisches gasförmiges Produkt zu erzeugen, mit einem wäßrigen Dispergator zur Bildung einer Aufschlämmung gemischt wird,
die Aufschlämmung zur praktisch vollständigen Verdampfung des Dispergators einer Schnelltrocknung unterzogen wird, wodurch das poröse Korn gebildet wird,
das poröse Korn in einen Verbrennungskammerabschnitt einer Gaserzeugungsvorrichtung eines Luftsacks für Automobile gegeben wird und
das poröse Korn zur Erzeugung des Gases gezündet wird.