DE4311703A1

DE4311703A1 - Gaserzeuger-Zusammensetzung und Verfahren zur Herstellung derselben

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Publication number: DE4311703A1
Application number: DE4311703A
Authority: DE
Inventors: Koji Ochi; Kazuyuki Narita; Kazunori Matsuda; Nobukazu Asano
Original assignee: NOF Corp
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1993-04-08
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2013-04-09
Also published as: US5563367A; DE4311703C2; FR2689884B1; FR2689884A1; US5470406A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Gaserzeuger-Zusammen setzung, welche beispielsweise in einen Behälter eines Gas erzeugers eingefüllt wird, um einen Airbag (Luftsack) eines Kraftfahrzeugs aufzublasen, sowie mit einem Verfahren zum Herstellen derselben.

Übliche bekannte Gaserzeuger zum Aufblasen eines Airbags enthalten hauptsächlich Natriumazid und verschiedene Arten von Oxidationsmitteln, und sie sind pelletisiert. Dieser Gaserzeuger wird in einen Behälter für die Gaserzeugung eingebracht, und es wird Stickstoffgas beim Verbrennen er zeugt. Dieser Gaserzeuger ist äußerst erwünscht, da beim Brennen nur ungefährliche bzw. unschädliche Gase erzeugt werden.

Jedoch sind die Rückstände von Natrium und Natriumverbindun gen, welche bei der Verbrennung entstehen, schädlich. Es ist daher erwünscht, Gaserzeuger zu entwickeln, welche eine Zusammensetzung haben, bei der der bei der Gaserzeugung entstehende Rückstand in ungefährliche und unschädliche Substanzen umgewandelt oder chemisch derart verändert werden kann, daß sich der Rückstand auf einfache Weise mittels einer "Filtereinrichtung", wie einem Drahtgewebe bzw. einem Drahtgeflecht, oder einem Filter sammeln läßt, welcher in den Behälter für den Gaserzeuger eingebaut ist.

Diesbezüglich wurden einige Anstrengungen unternommen, um Siliziumdioxid oder dergleichen in die Gaserzeuger-Zusammen setzung einzumischen, um den Rückstand zu ungefährlichen Silikaten umzuwandeln und zugleich in Glas mit einem niedri gen Schmelzpunkt umzuwandeln, welches sich auf einfache Weise mittels einer Filtereinrichtung sammeln läßt.

Beispielsweise beschreibt JP-B-20920/1983 einen Gaserzeuger, welcher ein Metallazid und ein Oxidationsmittel umfaßt. Dieser Gaserzeuger enthält Siliziumdioxid oder dergleichen, welches mit dem Nebenprodukt als Rückstand reagiert, um Glas mit niedrigem Schmelzpunkt zu bilden, so daß der Rückstand in ungefährliche Substanzen umgewandelt wird.

In US-A-4,547,235 ist eine Zusammensetzung beschrieben, welche 60 bis 68 Gew.-% Natriumazid, 18 bis 24 Gew.-% Silizi umdioxid, 8 bis 20 Gew.-% Kaliumnitrat, 2 bis 20 Gew.-% Molyb dändioxid und 2 bis 4 Gew.-% Schwefel umfaßt. Es ist dort angegeben, daß die Zusammensetzung als ein Gaserzeuger ge eignet ist, wenn sie in einen Behälter für den Gaserzeuger eingebracht wird, da der Rückstand sich leicht sammeln läßt und die Brenngeschwindigkeit bzw. Brennrate steuerbar ist.

In JP-B-1076/1978 ist ferner ein Beispiel eines Gaserzeugers beschrieben, welcher ein feinkörniges Eutectoid umfaßt, welches man dadurch erhalten kann, daß man feinkörniges Siliziumdioxid mit einer wäßrigen Lösung einer Zusammen setzung mischt, welche ein Azid und ein Nitratsalz oder ein Perchlorat enthält, und daß man dann das so erhaltene Ge misch mit einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel mischt. Es ist dort angegeben, daß bei dieser Zusammenset zung der Rückstand in effektiver Weise zu Glas mit niedrigem Schmelzpunkt umgewandelt werden kann, ohne die Brennbarkeit zu beeinträchtigen, da die Komponenten der Zusammensetzung homogen gemischt sind.

Jedoch ergeben sich bei den Gaserzeuger-Zusammensetzungen gemäß der in der JP-B-20920/198 und US-A-4,547,235 angege benen Form Schwierigkeiten dahingehend, daß das Siliziumdi oxid oder dergleichen mit einem hohen Mischungsverhältnis derart eingebracht werden muß, daß das Sammeln des Rückstan des erleichtert wird, wodurch sich eine Verminderung der Brenngeschwindigkeiten der Gaserzeuger ergibt. Um hierfür einen Ausgleich zu schaffen, ist ein starkes Oxidationsmit tel, wie Kaliumnitrat, erforderlich. Wenn jedoch ein Gas erzeuger ein derartiges Oxidationsmittel, wie Kaliumnitrat enthält, erhält man eine hohe Brenntemperatur und es werden heiße Gase erzeugt. Da ferner das Mischungsverhältnis von Siliziumdioxid groß gewählt ist, wird das Mischungsverhält nis von Natriumazid entsprechend kleiner, so daß die Menge der gaserzeugenden Masse, welche in einen einzigen Behälter für einen Gaserzeuger einzubringen ist, größer werden muß. Als Folge hiervon wird der Behälter schwerer und größer.

Wenn zusätzlich das zugegebene Siliziumdioxid mit dem durch die Reaktion zwischen Natriumazid und dem Oxidationsmittel erhaltenen Rest reagiert, wird klebriges Glas mit niedrigem Schmelzpunkt ähnlich Natriumsilikat gebildet. Obgleich sich dieses Glas mit niedrigem Schmelzpunkt auf einfache Weise mittels einer Filtereinrichtung sammeln läßt, so ist es jedoch leicht möglich, daß sich die Filtereinrichtung ört lich zusetzen kann.

Ein derartiges Zusetzen bewirkt einen Anstieg des Druckes im Behälter für den Gaserzeuger zu dem Zeitpunkt, wenn der Gaserzeuger brennt. Dieser Brenndruck kann zum abnormalen Brennen des Gaserzeugers selbst führen. Um diese Erscheinung zu unterdrücken, sollte die Filtereinrichtung eine speziell beschaffene Struktur haben. Diese Maßnahme verkompliziert das Verfahren zur Herstellung des Behälters für den Gaser zeuger. Wenn die Filtereinrichtung nicht in spezifischer Weise gestaltet ist, sollte das Gehäuse des Behälters für den Gaserzeuger eine so ausreichend hohe Druckwiderstands fähigkeit haben, daß er dem hohen Brenndruck standhalten kann. Dies führt zu einer Vergrößerung der Abmessungen und des Gewichts des Behälters für den Gaserzeuger und es können gewisse zusätzliche Maßnahmen beim Herstellungsverfahren erforderlich sein.

Der Gaserzeuger, welcher in JP-B-1076/1978 beschrieben ist, enthält eine kleine Menge Siliziumdioxid, so daß der Rück stand in effektiver Weise ohne eine so starke Verminderung der Brenngeschwindigkeit in zweckmäßiger Weise gesammelt werden kann. Andererseits ist das Verhältnis des feinkörni gen Eutectoids, das man durch Vermischen des Gemisches aus feinkörnigem Siliziumdioxid, einem Azid und einem Nitratsalz oder einem Perclorat mit einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel erhält, kleiner als 70% und die Ausbeute ist sehr klein.

Die Erfindung wurde in Kenntnis der vorstehend genannten Schwierigkeiten geschaffen, und die Erfindung zielt haupt sächlich darauf ab, eine Gaserzeuger-Zusammensetzung bereit zustellen, bei der der Rückstand in effektiver Weise mit einer kleinen Menge eines Zusatzes gesammelt werden kann, während man zugleich eine hohe Brenngeschwindigkeit beibe halten kann und bei der nicht die Gefahr einer Zunahme des Brenndruckes selbst dann nicht vorhanden ist, wenn keine speziell ausgelegte Filtereinrichtung eingesetzt wird.

Ferner soll nach der Erfindung eine Gaserzeuger-Zusammen setzung bereitgestellt werden, welche dazu beitragen kann, daß sich die Abmessungen und das Gewicht des Behälters für den Gaserzeuger reduzieren lassen und welche sich mit einer hohen Ausbeute herstellen läßt. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Gaserzeuger-Zusammensetzung bereitgestellt werden.

Nach der Erfindung zeichnet sich eine Gaserzeuger-Zusammen setzung dadurch aus, daß sie Natriumazid und ein Oxidations mittel als Hauptkomponenten aufweist und 2 bis 8 Gew.-% Ma gnesiumaluminat aufweist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevor zugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht zur Verdeutlichung eines Behälters für einen Gaserzeuger, welcher mit einer Gaserzeu ger-Zusammensetzung nach der Erfindung gefüllt ist,

Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammen hangs zwischen der Brenntemperatur und der spezifischen Oberfläche bezüglich Magnesiumaluminat, welches bei der Erfindung eingesetzt wird, und

Fig. 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Brenndruck- Wellenmusters beim Arbeiten des Behälters für den Gaserzeu ger und zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen der Zeit und dem Brenndruck.

Die Gaserzeuger-Zusammensetzung nach der Erfindung weist Natriumazid und ein Oxidationsmittel als Hauptbestandteile sowie 2 bis 8 Gew.-% Magesiumaluminat auf. Natriumazid ist die typischste Hauptkomponente des Gaserzeugers, welcher in einen Behälter für den Gaserzeuger eingebracht wird. Die erwünschte, mittlere Teilchengröße von Natriumazid beläuft sich auf 20 µm oder kleiner, um eine hohe Brennrate bzw. Brenngeschwindigkeit zu erzielen.

Als Oxidationsmittel wird zusammen mit Natriumazid ein an sich übliches eingesetzt. Beispielsweise wird ein Perchlorat, wie Kaliumperchlorat und Ammoniumperchlorat, ein Nitrat, wie Kaliumnitrat und Natriumnitrat, und ein Metalloxid, wie Kupferoxid, Eisenoxid und Mangandioxid in bevorzugter Weise eingesetzt. Unter den vorstehend genannten wird insbesondere Magnesiumdioxid aufgrund der niedrigen Brenntemperatur, der hohen Brenngeschwindigkeit und der guten chemischen Stabili tät bevorzugt, wenn es mit Natriumazid vermischt wird. Fer ner ist Magnesiumdioxid kostengünstig und billig. Mangandi oxid hat vorzugsweise eine Teilchengröße von 10 µm oder kleiner, um eine hohe Brenngeschwindigkeit bzw. Brennrate zu erzielen.

Es ist an sich bekannt, daß Natriumazid ein instabiles Schwermetallazid bildet, wenn es mit einem Schwermetall, wie Kupfer und Blei vermischt oder in Kontakt gebracht wird. Folglich sollte das Oxidationsmittel oder dergleichen, wel ches mit Natriumazid vermischt wird, so wenig wie möglich derartige Schwermetallverunreinigungen enthalten.

Heutzutage werden viele Arten von Magnesiumdioxid auf indu strielle Weise hergestellt. Es ist jedoch erwünscht, daß das Magnesiumdioxid, welches nach der Erfindung zum Einsatz kommen soll, in ausreichender Weise aus den vorstehend ge nannten Gründen gereinigt ist. Beim Verfahren zum Reinigen von Magnesiumdioxid wird Magnesiumdioxid im allgemeinen zwischenzeitlich zu Magnesiummonoxid reduziert, welches in Schwefelsäure löslich ist, und dann wird nur Mangan selektiv in einem Schwefelsäurebad oxidiert. Dieses Reinigungsver fahren wird bevorzugt, da sich die Schwermetallverunreinigungen auf eine Größe von 10 ppm oder niedriger reduzieren lassen. Der Einsatz des Schwefelsäurebades jedoch bewirkt, daß das gereinigte Erzeugnis in unvermeidbarer Weise 4 bis 5% Wasser enthält, wobei es sich um die Haftfeuchtigkeit und Bindewasser handelt.

Die Gaserzeuger-Zusammensetzung, welche Magnesiumdioxid, das gemäß dem voranstehend beschriebenen Reinigungsverfahren hergestellt wurde, und Natriumazid als Hauptbestandteile enthält, hat eine relativ hohe Brenngeschwindigkeit und eine ausgezeichnete Wärmestabilität, aber diese Zusammensetzung hat einen Nachteil dahingehend, daß nach dem Verbrennen desselben Gas gebildet wird, welches eine große Menge an schädlichem Ammoniakgas enthält.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wird Magnesiumdioxid in bevorzugter Weise bei 250 bis 500°C wenigstens zwei Stunden lang getrocknet bzw. gebrannt. Eine Brenntemperatur von niedriger als 250°C wird nicht bevorzugt, da Wasser nicht in ausreichender Weise entfernt werden kann. Wenn die Brenntemperatur 500°C überschreitet, wird Magnesiumdioxid zu Dimagnesiumtrioxid (Mn₂O₃) unter Freisetzung von Sauer stoff zersetzt, obgleich Wasser nahezu vollständig entfernt werden kann. Dieses Dimagnesiumtrioxid arbeitet weniger gut als Oxidationsmittel als Magnesiumdioxid, und man kann nicht ausreichend hohe Brenngeschwindigkeiten bereitstellen, wenn man dies mit Natriumazid vermischt. Daher ist eine Brenntem peratur von über 500°C nicht bevorzugt.

Das optimale Mischungsverhältnis von Oxidationsmittel zu Natriumazid ändert sich in Abhängigkeit von der Art des eingesetzten Oxidationsmittels. Das Oxidationsmittel wird in geeigneter Weise in einem Bereich von 25 bis 60 Gew.-% zu gegeben, während Natriumazid in einer Menge von 40 bis 75 Gew.-% zugegeben wird.

Magnesiumaluminat (MgAl₂O₄) bei der Erfindung wird auf die nachstehend beschriebene Weise zubereitet. Nach einer Vor bestimmung von verschiedenen Parametern, wie pH, Temperatur und Rührrate wird Magnesiumaluminat aus einer wäßrigen Lö sung eines Aluminiumsalzes und eines Magnesiumsalzes mit ausgefällt. Das mitausgefällte Produkt wird mit Wasser gewa schen, getrocknet und dann zu einer gewünschten Teilchen größe gemahlen bzw. pulverisiert. Das erhaltene Magnesiuma luminat hat vorzugsweise eine Teilchengröße von 10 µm oder kleiner.

Der Gehalt an Magnesiumaluminat muß 2 bis 8 Gew.-% betragen. Wenn der Gehalt an Magnesiumaluminat kleiner als 2 Gew.-% ist, ist das Verhältnis von Magnesiumaluminat zu dem nach der Reaktion erhaltenen Rückstand zu klein, um den Rückstand in ausreichender Weise sammeln zu können. Wenn hingegen der Gehalt größer als 8 Gew.-% ist, wird die Brennrate schnell kleiner.

Wenn die Brennrate zu niedrig ist, ist es erforderlich, die Oberfläche des pelletisierten Gaserzeugers zu vergrößern, um für die vorhandene Reduktion eine Kompensation zu schaffen. Die Vergrößerung der spezifischen Oberfläche der Pellets bringt den Zwang mit sich, daß die Pellets dünner gemacht werden müssen, wodurch die Pelletfestigkeit herabgesetzt wird. Die Pellets mit verminderter Pelletfestigkeit können Risse bekommen oder in Stücke brechen, wenn der Gaserzeuger behälter starken Schwingungen in einem Fahrzeug beispiels weise ausgesetzt wird und wenn er ungünstigen Umgebungsbe dingungen mit einer großen Temperaturdifferenz über die Jahre hinweg ausgesetzt wird. Dies führt zu einem unerwartet hohen Druck in der Brennkammer des Gaserzeugerbehälters, wenn der Gaserzeuger brennt.

Wenn ferner das Mischungsverhältnis von Natriumazid kleiner wird, wird die Menge an gaserzeugender Masse, welche pro Behälter benötigt wird, größer, um eine vorbestimmte Menge an Natriumazid bereitzustellen. Dies würde zu einer Vergrö ßerung des Gewichts und der Abmessungen des Gaserzeugerbe hälters führen. Aus den vorstehend genannten Ausführungen ist somit zu ersehen, daß die Gemischmenge an Magnesiumalu minat innerhalb des vorstehend angegebenen Bereiches von 2 bis 8 Gew.-% liegen sollte.

Selbst wenn Magnesiumaluminat eine konstante Teilchengröße hat, ändert sich die spezifische Oberfläche desselben in starkem Maße in Abhängigkeit von der Kristallstruktur. Fig. 2 zeigt die Änderung der spezifischen Oberfläche, wenn Ma gnesiumaluminat mit einer mittleren Teilchengröße von 3,2 µm bei unterschiedlichen Temperaturen gebrannt wird. Ein Spit zenwert bei der spezifischen Oberfläche tritt bei einer Brenntemperatur in einem Bereich von 300 bis 900°C auf. Es wird angenommen, daß diese Erscheinung auftritt, da die Kristallstruktur temporär einen amorphen Zustand beim Über gang von der Bialitstruktur zu der Spinellstruktur einnimmt.

Magnesiumaluminat, das bei der Gaserzeuger-Zusammensetzung nach der Erfindung zum Einsatz kommt, zeigt in auffälligerer Weise wenn es den amorphen Zustand einnimmt, d. h., wenn die spezifische Oberfläche 100 bis 250 m²/g beträgt. Dieser Bereich der spezifischen Oberfläche ist erreichbar, wenn die Teilchengröße von Magnesiumaluminat 10 µm oder kleiner ist.

Mit einer spezifischen Oberfläche von weniger als 100 m²/g ist die Effizienz zum Sammeln des Restes gering; wenn hin gegen dieser Wert größer als 100 m²/g ist, läßt sich die Effektivität in beträchtlicher Weise verbessern. Es ist schwierig, auf industrielle Weise Magnesiumaluminat herzu stellen, welches eine spezifische Oberfläche von größer als 250 m²/g hat. Wie sich aus den vorstehenden Ausführungen ergibt, liegt daher ein optimaler Bereich für die spezifi sche Oberfläche von Magnesiumaluminat in einem Bereich von 100 m²/g bis 250 m²/g.

Die Gaserzeuger-Zusammensetzung, welche 2 bis 8 Gew.-% Magne siumaluminat enthält, hat abgesehen von der hohen Sammel effektivität beim Sammeln des Rückstands die nachstehend angegebenen Vorteile. Wenn die Gaserzeuger-Zusammensetzung 2 bis 8 Gew.-% Magnesiumaluminat enthält, tritt kaum ein Zuset zen der Filtereinrichtung durch den Rückstand auf. Daher wird der Brenndruck auf einen Wert niedrig gehalten, welcher niedriger als jener einer Zusammensetzung ist, welche ande re Zusätze zum Sammeln des Rückstandes, wie Siliziumdioxid oder Silikatsalz enthält.

Die vorstehend genannten Zielsetzungen nach der Erfindung lassen sich in effektiverer Weise erreichen, wenn die Gas erzeuger-Zusammensetzung 4 bis 10 Gew.-% Siliziumdioxid er halten von einem kolloidalen Siliziumdioxid zusätzlich zu Natriumazid und ein Oxidationsmittel als Hauptbestandteile sowie 2 bis 6 Gew.-% Magnesiumaluminat enthält.

Das kolloidale Siliziumdioxid ist eine stabile wäßrige Dispersion aus amorphem Siliziumdioxid, welches eine Teil chengröße von etwa 5 bis 100 µm (1 µm = 1/1000 µ) hat. Dies wird dadurch erhalten, daß Siliziumdioxid, hergestellt durch Hydrolyse oder dergleichen aus Wasserglas, einem Silizium säureester oder einem Siliziumhalid, derart behandelt wird, daß die Größe der kolloidalen Abmessungen wächst.

Die Menge an kolloidalem Siliziumdioxid, welches mit der Gaserzeuger-Zusammensetzung zu vermischen ist, liegt in einem Bereich von 4 bis 10 Gew.-% bezogen auf Siliziumdioxid oder auf das Trockengewicht, wenn das kolloidale Silizium dioxid zu Siliziumdioxid getrocknet wird. Wenn diese Mi schungsmenge weniger als 4 Gew.-% beträgt, läßt sich der Rückstand nicht in zufriedenstellender Weise sammeln. Wenn andererseits das Mischungsverhältnis größer als 10 Gew.-% ist, fällt die Brenngeschwindigkeit plötzlich ab und das Mischungsverhältnis von Natriumazid wird entsprechend klei ner, wodurch der Brenndruck ansteigt sowie die vorstehend erörterten Probleme schwerwiegender werden.

Die wesentlichsten Merkmale nach der Erfindung sind in der Kombination aus Magnesiumaluminat und kolloidalem Silizium dioxid zu sehen, welcher der vorliegenden Zusammensetzung zugegeben werden, wodurch sich die Effizienz beim Sammeln des Rückstandes verbessern läßt, während eine Zunahme des Brenndruckes unterdrückt wird, wobei diese Stoffe in Kom bination eingesetzt werden und günstiger sind, als wenn entweder Magnesiumsiliziumdioxid oder kolloidales Silizium dioxid einzeln eingesetzt werden. In diesem Fall beläuft sich die Gesamtmenge an Magnesiumaluminat und Siliziumdioxid im kolloidalen Siliziumdioxid vorzugsweise auf 6 bis 12 Gew.-%, und das Verhältnis des erstgenannten zum zweitgenann ten beträgt vorzugsweise 1 : 1 zu 1 : 3.

Das nachstehend angegebene Verfahren zur Herstellung der Gaserzeuger-Zusammensetzung nach der Erfindung wird als geeignet angesehen.

Um ein kolloidales Siliziumdioxid in einem stabilen Zustand als Feststoffdispersion zu halten, sollten der pH, die Kon zentration, ebenfalls vorhandene Elektrolyte, usw. betrach tet werden. Wenn beispielsweise ein im Handel erhältliches kolloidales Siliziumdioxid mit einer Siliziumdioxidkonzentration von 20 bis 40 Gew.-% lediglich einem trockenen Gas erzeuger zugegeben wird, welcher Natriumazid und ein Oxida tionsmittel enthält, wird das kolloidale Siliziumdioxid momentan verfestigt (geliert).

Bei dem vorliegenden Verfahren zum Herstellen einer Gaser zeuger-Zusammensetzung nach der Erfindung jedoch, werden die Gaserzeuger mit einer hohen Ausbeute hergestellt, während zugleich die Gelbildung unterdrückt wird. Um dies zu errei chen, ist es als erstes erforderlich, ein kolloidales Sili ziumdioxid mit einer Siliziumdioxidkonzentration von 3 bis 15 Gew.-% zuzubereiten. Da die Konzentration von Siliziumdi oxid bei einem im Handel erhältlichen kolloidalen Silizium dioxid im allgemeinen 20 bis 40 Gew.-% beträgt, wird dieses kolloidale Siliziumdioxid mit einem deionisierenden Wasser oder dergleichen verdünnt, um das vorstehend angegebene kolloidale Siliziumdioxid mit einer Siliziumdioxidkonzen tration von 3 bis 15 Gew.-% bereitzustellen. Bei diesem ver dünnten kolloidalen Siliziumdioxid wird der Rest der zuzumi schenden Komponenten, insbesondere Natriumazid, ein Oxida tionsmittel und ggf. Magnesiumaluminat zugegeben und ver mischt, um eine im wesentliche homogene Aufschlämmung zu erhalten.

Wenn die Siliziumdioxidkonzentration im kolloidalen Silizi umdioxid 15 Gew.-% überschreitet, wird die Viskosität der auf diese Weise zubereiteten Aufschlämmung schnell größer und nähert sich einem Gelzustand an. Hierdurch wird die Ausbeute an der Gaserzeuger-Zusammensetzung in unerwünschter Weise vermindert. Wenn hingegen die Siliziumdioxidkonzentration im kolloidalen Siliziumdioxid kleiner als 3 Gew.-% ist, sepa riert sich die Aufschlämmung auf einfache Weise in eine Feststoffkomponente und eine Flüssigkomponente. Hierdurch wird die Ausbeute an Gaserzeuger-Zusammensetzung auf ähn liche Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel herabgesetzt und es werden in unerwünschter Weise Verände rungen bei den Eigenschaften verursacht.

Um ein kolloidales Siliziumdioxid in einem stabilen Fest stoffdispersionszustand zu halten, liegt der optimale pH- Wert der Aufschlämmung in einem Bereich von 8 bis 10. Mit einem pH von kleiner als 8 tritt leicht in unerwünschter Weise die Gelbildung der Aufschlämmung auf. Bei einem pH von größer als 10 wird das kolloidale Siliziumdioxid in uner wünschter Weise zu einer Lösung aus Alkalisilikat umgewan delt.

Innerhalb des vorstehend angegebenen pH-Bereichs hat die Oberfläche jedes Siliziumdioxidteilchens im kolloidalen Siliziumdioxid Hydroxiionen mit negativer Aufladung adsor biert. Daher wird im Grunde genommen eine Substanz als Oxi dationsmittel nicht bevorzugt, welche in Wasser elektrisch positiv geladen wird, wie Eisenoxid, da hierbei in ungün stiger Weise die Stabilität des kolloidalen Siliziumdioxids beeinträchtigt wird. Dies bedeutet, daß eine Substanz, wie Magnesiumdioxid, welche in Wasser bei dem vorstehend angege benen pH-Bereich nicht negativ geladen wird, bevorzugt wird.

Die Gaserzeuger-Zusammensetzung nach der Erfindung wird auf homogene Weise in Form einer Aufschlämmung gemischt, wobei beispielsweise eine Homogenisierungseinrichtung eingesetzt wird, bei der ein Strahlstrom zum Einsatz kommt. Die homoge nisierte Gaserzeuger-Zusammensetzung wird in einem späteren Verfahrensschritt pelletisiert. Um die Arbeitseffizienz beim Pelletisieren zu verbessern, muß die erhaltene Zusammen setzung granuliert und getrocknet werden. Um einen Auf schlämmungs-Gaserzeuger ähnlich jenem nach der Erfindung zu granulieren und zu trocknen, ist es besser, wenn man das Sprühgranuliertrocknen einsetzt, d. h. daß man die Auf schlämmung des Gaserzeugers in einer Tropfenform in eine Trockenkolonne sprüht, welcher Heißluft zugeführt wird, um gleichzeitig ein Granulieren und ein Trocknen der Aufschläm mung innerhalb einer kurzen Zeit zu bewerkstelligen. Dieses Granulations- und Trocknungsverfahren läßt sich in einfacher Weise unter Einsatz eines sogenannten Zerstäubungstrockners durchführen.

Bei der Durchführung des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung wird zuerst eine gegebene Wassermenge einem Behäl ter zugeführt, welcher zur Zubereitung einer Gaserzeugerauf schlämmung eingesetzt wird. Die Wassermenge wird derart bestimmt, daß die Summe aus diesem Wasser und dem Wasser im kolloidalen Siliziumdioxid, welches anschließend zuzugeben ist, bewirkt, daß das kolloidale Siliziumdioxid eine Silizi umdioxidkonzentration von 3 bis 15 Gew.-% hat.

Dann werden pulverisiertes Natriumazid, ein Oxidationsmittel und Magnesiumaluminat dem Wasser im Behälter zugegeben. Die erhaltene Zusammensetzung wird unter Einsatz eines Mischers, wie einer Homogenisierungseinrichtung, gemischt, um eine homogene Aufschlämmung zu erhalten. Zu diesem Zeitpunkt ist die Reihenfolge der Zugabe von Natriumazid, Oxidationsmittel und Magnesiumaluminat nicht besonders kritisch.

Die Gaserzeugeraufschlämmung, welche auf diese Weise gemischt ist, und im wesentlichen homogen ist, wird in eine Trocken kolonne eines Zerstäubungstrockners mittels einer Flüssig keitspumpe oder dergleichen eingebracht und wird in einer Tropfenform über eine Düse oder einen Rotationszerstäuber zerstäubt. Die Tropfen werden während des Verbleibs in der Trockenkolonne granuliert und getrocknet, und man erhält ein Pulver (Granulat) von der Gaserzeuger-Zusammensetzung.

Die Teilchengröße des so hergestellten Gaserzeugerpulvers ist 50 bis 300 µm und die Menge an dem darin enthaltenen Restwasser beläuft sich auf 1 Gew.-% oder weniger. Die Aus beute ist 90% oder größer, was beträchtlich hoch ist. Das Gaserzeugerpulver wird einem Kompressionsformvorgang ausge setzt, um die gewünschte Gestalt, beispielsweise Pelletform oder Scheibenform zu erreichen, bevor es in einen Behälter für den Gaserzeuger eingebracht wird.

Nachstehend wird ein Behälter für einen Gaserzeuger be schrieben, in welchem die Gaserzeuger-Zusammensetzung nach der Erfindung eingebracht wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine Zündkammer 2 in der Mitte eines Behälters für den Gaserzeuger 1 vorgesehen, wobei eine Brennkammer 3 die Zündkammer 2 umgibt. Eine Kühl kammer 4 ist ferner konzentrisch um die Brennkammer 3 ausge bildet. Ein Initialzünder 6, welcher mit den Leitungen 5 verbunden ist, ist feststehend in der Zündkammer 2 angeord net, wobei eine Zündeinrichtung 7 den oberen Teil dieser Kammer 2 ausfüllt. Eine pelletisierte Gaserzeuger-Zusammen setzung 8 wird in die Brennkammer 3 eingebracht, während ein ringförmiger Kühlfilter 9, welcher von einem Drahtgewebe oder einer anorganischen Faser gebildet wird, in der Kühl kammer 4 angeordnet ist.

Öffnungen 10, 11 sind vorgesehen, um eine kommunizierende Verbindung zwischen der Zündkammer 2 und der Brennkammer 3 und zwischen der Brennkammer 3 und der Kühlkammer 4 jeweils herzustellen. Auslaßöffnungen 12 sind um den oberen Umfang der Kühlkammer 4 vorgesehen. In der Brennkammer 3 an einem unteren Teil ist ein ringförmiger Filter 13 angeordnet, welcher den Öffnungen 11 zugewandt ist.

Wenn der Initialzünder 6 durch den Strom gezündet wird, welcher an diesen über die Leitung 5 angelegt wird, wird die Zündeinrichtung 7 gezündet. Die durch die Zündung erzeugte Flamme tritt über die Öffnungen 10 in die Brennkammer 3 ein. Folglich wird die Gaserzeuger-Zusammensetzung 8 verbrannt, um ein Stickstoffgas zu erzeugen. Das Stickstoffgas geht durch den Filter 13 und die Öffnungen 11 in die Kühlkammer 4 und wird von den Auslaßöffnungen 12 im gekühlten Zustand durch den Kühlfilter 9 ausgegeben. Das so ausgegebene Stick stoffgas bläst einen Airbag (Luftsack) (nicht gezeigt) auf.

Die Gaserzeuger-Zusammensetzung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung umfaßt Natriumazid und ein Oxidationsmittel als Hauptkomponenten und 2 bis 8 Gew.-% Magnesiumaluminat. Magnesiumaluminat reagiert mit dem Rück stand der verbrannten Gaserzeuger-Zusammensetzung, um ein Produkt mit einer großen Teilchengröße zu bilden, und wel ches nur wenig klebrig ist. Daher läßt sich der Rückstand auf einfache und gleichmäßige Weise mit Hilfe der Filter einrichtung sammeln, ohne daß sich die Filtereinrichtung zusetzen kann.

Die Gaserzeuger-Zusammensetzung gemäß einer weiteren bevor zugten Ausführungsform nach der Erfindung weist Natriumazid und ein Oxidationsmittel als Hauptbestandteile, 2 bis 8 Gew.-% Magnesiumaluminat und 4 bis 10 Gew.-% Siliziumdioxid abgeleitet von einem kolloidalen Siliziumdioxid, auf.

Da das kolloidale Siliziumdioxid die Form einer aktiven feinen Körnung annimmt, kann es seine bestimmungsgemäße Verwendung in ausreichender Weise erfüllen, wenn es in einer Menge von 4 bis 10 Gew.-% bezogen auf Siliziumdioxid im Ge gensatz zum Stand der Technik zugegeben wird. Der Großteil des mit Hilfe des Filters gesammelten Rückstandes wird in ungefährliche und unschädliche Substanzen umgewandelt. Da eine vorbestimmte Menge an Glas mit niedrigem Schmelzpunkt erzeugt wird, ist es möglich, daß man den Rückstand in phy sikalisch haftender Weise an der Oberfläche des Glases be lassen kann.

Die Gaserzeuger-Zusammensetzung, welche darin sowohl Magne siumaluminat als auch kolloidales Siliziumdioxid umfaßt, kann ermöglichen, daß der Rückstand in effizienterer Weise gefiltert wird, ohne daß der Brenndruck ansteigt, und zwar im Vergleich zu einer Gaserzeuger-Zusammensetzung, welche lediglich Magnesiumaluminat darin enthält.

Obgleich Magnesiumaluminat und kolloidales Siliziumdioxid bei der Gaserzeuger-Zusammensetzung nach der Erfindung ein gesetzt werden, sind ihre Mengen klein. Daher fällt die Brenngeschwindigkeit der Zusammensetzung kaum im Vergleich zu jener bei einer Zusammensetzung ab, welche diese Substan zen nicht enthält, und das Mischungsverhältnis von Natrium azid wird nicht so sehr viel kleiner. Daher braucht man nicht in notwendiger Weise ein starkes Oxidationsmittel, wie ein Sulfatsalz oder ein Perchlorat, einzusetzen, um die jeweils auftretende Verminderung der Brenngeschwindigkeit auszugleichen. Ferner wird eine große Gasmenge erzeugt.

Ferner kann bei dem Verfahren zum Herstellen der Gaserzeu ger-Zusammensetzung nach der Erfindung das kolloidale Sili ziumdioxid in homogener Weise mit anderen Komponenten ohne die Gefahr einer Gelbildung gemischt werden. Gemäß diesem Verfahren läßt sich eine große Menge der Gaserzeuger-Zusam mensetzung mit einer hohen Ausbeute dadurch herstellen, daß man die Zusammensetzung einem Sprühgranulationstrocknen aussetzt.

Beispiele

Beispiele nach der Erfindung werden nachstehend beschrieben und Vergleichsbeispielen gegenübergestellt. In der folgenden Beschreibung der einzelnen Beispiele bedeutet "Gewichtspro zent" die Einheit für die Mengen der jeweils enthaltenen Mittel und der Mischungsverhältnisse hiervon und dies wird nachstehend der Einfachheit halber abgekürzt mit "%".

(Beispiel 1)

Eine geeignete Menge eines Wasser/Aceton-Gemisches wurde einer Zusammensetzung zugegeben, welche 59% Natriumazid, 39% Magnesiumdioxid und 2% Magnesiumaluminat enthält, und das erhaltene Gemisch wurde etwa 20 Minuten lang mittels einer Shinagawa-Mischeinrichtung durchgemischt (hierbei handelt es sich um ein Erzeugnis von Kabushiki Kaisha Sanei Seisakusyo). Das erhaltene nasse Mittel wurde durch ein 32- Mesh-Seidennetz durchgeleitet, um ein granuliertes Mittel mit einer Teilchengröße von etwa 0,5 mm bereitzustellen. Nachdem das granulierte Mittel getrocknet war, wurden säu lenförmige Pellets mit einem Durchmesser von 7 mm und einer Dicke von 4 mm unter Verwendung einer Rotations-Tabletten herstellungsmaschine hergestellt. Als Magnesiumaluminat wurde natürlich ein solches eingesetzt, welches bei 400°C vier Stunden lang unter Atmosphärendruck gebrannt war.

Etwa 90 g Pellets wurden in die Brennkammer 3 des vorstehend beschriebenen Gaserzeugerbehälters 1 eingebracht, welcher in Fig. 1 gezeigt ist. Dieser Gaserzeugerbehälter 1 wurde in einem 60-Liter-Behälter angebracht und wurde in Betrieb gesetzt, um den Brenndruck und die Menge an Rückständen (Natrium) zu messen, welche in den Behälter ausgegeben wur den. Der Brenndruck ist der Druck in der Brennkammer 3, welcher mit Hilfe eines Drucksensors gemessen wurde, welcher an einer Befestigungsöffnung (nicht gezeigt) angebracht war, die in der Brennkammer 3 ausgebildet ist. Ferner wurde die Brennzeit aus dem Wellenmuster gemessen, welches die Ände rung des Brenndrucks mit der Zeit zeigt.

Ein typisches Brenndruck-Wellenmuster ist in Fig. 3 ge zeigt. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird der Brenndruck während der Brennperiode aufgezeichnet, welches sich von dem Beginn des Zündens bis zu dem Zeitpunkt erstreckt, an dem der Brenndruck auf 1/10 des maximalen Brenndrucks P abgefal len ist. Die Tabelle 1 zeigt die Meßergebnisse. Die Menge an nicht gesammeltem Rückstand belief sich auf nur 293 mg. Der Brenndruck belief sich auf 66 kg/cm².

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, reagiert der Magnesiumaluminatgehalt in der Größenordnung von 2% in der Gaserzeuger-Zusammensetzung bei diesem Beispiel in aus reichender Weise mit dem Rückstand, und das erhaltene Er zeugnis hat nur eine geringe Klebrigkeit. Der Rückstand läßt sich somit auf effiziente Weise über die Kühlfilter 8 und 9 sammeln, ohne daß die Gefahr eines Zusetzens besteht. Als Folge hiervon steigt der Brenndruck selbst dann nicht an, wenn man nicht eine speziell ausgelegte Filtereinrichtung einsetzt. Zusätzlich ist es möglich, daß man eine ausrei chende Menge an erzeugtem Gas bereitstellen kann und daß sich das Gewicht des Gaserzeugers reduzieren läßt, so daß man eine zweckmäßige Auslegung eines Behälters für den Gas erzeuger erhält. Dies leistet einen Beitrag zu der Reduzie rung der Abmessungen, des Gewichts und der Herstellungsko sten des Gaserzeugerbehälters. Ferner erleichtert die vor stehende Einzelheit die Herstellung des Gaserzeugerbehäl ters.

Infolge des niedrigen Brenndrucks - wie dies voranstehend angegeben ist - läßt sich die Druckwiderstandsfähigkeit des Gaserzeugerbehälters mit einem niedrigeren Wert wählen, wodurch man ebenfalls eine Verminderung des Gewichts bei dem Gaserzeugerbehälter erhält.

(Beispiele 2 und 3)

Nach den Zusammensetzungen gemäß den Beispielen 2 und 3, welche in der Tabelle 1 angegeben sind, wurden Gaserzeuger- Zusammensetzungen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 zubereitet, und die Eigenschaften der Zusammensetzungen wurden auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 ermittelt. Es ist noch zu erwähnen, daß die Pelletmenge, welche in den Gaserzeugerbehälter eingegeben wurde, auf eine solche Weise eingestellt wurde, daß die Menge an Natriumazid pro Behälter etwa konstant ist. Auch zeigt die Tabelle 1 die hierbei erhaltenen Ergebnisse. Während der Brenndruck geringfügig höher als bei dem Beispiel 1 ist, wird die Rückstandsmenge mit einem zunehmenden Größerwerden der Menge an zugegebenem Magnesiumaluminat reduziert.

(Vergleichsbeispiele 1 bis 3)

Nach den Zusammensetzungen gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 3, welche in der Tabelle 1 angegeben sind, wurden Gas erzeuger-Zusammensetzungen auf dieselbe Weise wie beim Bei spiel 1 zubereitet, und die Eigenschaften der einzelnen Zusammensetzungen wurden auf dieselbe Weise wie beim Bei spiel 1 ermittelt. Es ist noch zu erwähnen, daß die Menge der in den Gaserzeugerbehälter eingebrachten Pellets derart eingestellt wurde, daß die Menge an Natriumazid pro Behälter im wesentlichen konstant ist. Die Tabelle 1 zeigt auch die Ergebnisse, welche man hierbei erhält. Da Magnesiumaluminat bei jedem Vergleichsbeispiel in einer Menge außerhalb des Bereiches von 2 bis 8% zugegeben wurde, wurde nicht nur eine große Rückstandsmenge ausgegeben, sondern auch die Brennzeit wurde länger.

In der Tabelle 1 wurde ein Produkt von Toyo Kasei Kabushiki Kaisha (nachstehend bezeichnet mit Toyo Kasei Kogyo K.K.) als Natriumazid eingesetzt. Die mittlere Teilchengröße von diesem Natriumazid war 9,6 µm. Ferner wurde ein elektrolyti sches Magnesiumdioxid "FMH" (Warenzeichen hergestellt von Tosoh K.K.) als Magnesiumdioxid eingesetzt. Ferner wurde als Magnesiumaluminat ein Produkt von Tomita Seiyaku K.K. einge setzt. Die mittlere Teilchengröße von Magnesiumaluminat belief sich auf 3,2 µm, und die spezifische Oberfläche hier von wurde mittels der BET-Methode mit 170 m²/g gemessen.

(Beispiel 4)

Eine geeignete Menge eines Wasser/Aceton-Gemisches wurde einer Zusammensetzung zugegeben, welche 58% Natriumazid, 34% Magnesiumdioxid und 8% Magnesiumaluminat enthält, das eine spezifische Oberfläche von 127 m²/g hat, und das erhal tene Gemisch wurde etwa 20 Minuten mittels einer Shinagawa- Mischeinrichtung durchgemischt. Das erhaltene nasse Mittel wurde durch ein 32-Mesh-Seidensieb durchgeleitet, um ein granuliertes Mittel mit einer Teilchengröße von etwa 0,5 mm zu erhalten. Nach dem Trocknen des granulierten Mittels wur den säulenförmige Pellets mit einem Durchmesser von 7 mm und einer Dicke von 3,5 mm unter Verwendung einer Rotations-Ta blettenherstellungsmaschine hergestellt.

Etwa 92 g Pellets wurden in die Brennkammer 3 des Gaserzeu gerbehälters 1 eingebracht, welcher in Fig. 1 gezeigt ist. Anschließend wurden die Menge des Rückstands und der Brenn druck gemessen, um die Brennzeit aus dem Brenndruckwellenmu ster auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 zu bestimmen. Tabelle 2 zeigt die Meßergebnisse. Die einzelnen physikali schen Eigenschaften, wie die Menge des Rückstands, sind nahezu gleich mit ihren entsprechenden Eigenschaften bei dem Beispiel 2.

(Beispiele 5 und 6)

Unter Verwendung der gleichen Zusammensetzung wie beim Bei spiel 4 abgesehen davon, daß Magnesiumaluminat Werte einer spezifischen Oberfläche (Beispiele 5 und 6) hatte, wie dies in Tabelle 2 gezeigt ist, würden Gaserzeuger-Zusammensetzun gen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 4 zubereitet, um die Eigenschaften der einzelnen Zusammensetzungen auf ähn liche Weise zu bestimmen. Tabelle 2 zeigt auch die Ergeb nisse dieser Bestimmungen. Es wurde keine spezielle Verände rung festgestellt, abgesehen davon, daß die Menge des Rück stands mit einem Größerwerden der spezifischen Oberfläche kleiner wurde.

(Vergleichsbeispiel 4)

Bei der Zusammensetzung nach dem Beispiel 4 abgesehen davon, daß Magnesiumaluminat einen Wert für eine spezifische Ober fläche (Vergleichsbeispiel 4) hatte, welcher in Tabelle 2 gezeigt ist, wurde eine Gaserzeuger-Zusammensetzung auf die selbe Weise wie beim Beispiel 4 zubereitet, um die Eigen schaften der Zusammensetzung auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 4 zu ermitteln. Tabelle 2 zeigt auch die Ermitt lungsergebnisse hierbei. Die Menge des Rückstands beim Ver gleichsbeispiel 4 ist im Vergleich zu jener bei den Beispie len 4 bis 6 größer.

In Tabelle 2 wurde ein Erzeugnis von Toyo Kasei Kogyo K.K. als Natriumazid eingesetzt. Die mittlere Teilchengröße von diesem Natriumazid belief sich auf 9,6 µm. Ein elektrolyti sches Magnesiumdioxid "FMH" (Warenzeichen und hergestellt von Tosho K.K.) wurde als Magnesiumdioxid eingesetzt. Als Magnesiumaluminat wurde ein Erzeugnis von Tomita Seiyaku K.K. eingesetzt. Die mittlere Teilchengröße von Magnesiuma luminat belief sich auf 3,2 µm und die spezifische Oberflä che hiervon wurde mittels der BET-Methode gemessen.

(Beispiel 7)

Eine geeignete Menge eines Wasser/Aceton-Gemisches wurde ei ner Zusammensetzung zugegeben, welche 74% Natriumazid, 21% Kaliumperchlorat und 8% Magnesiumaluminat enthält, so daß es eine spezifische Oberfläche von 170 m²/g hat, und das erhaltene Gemisch wurde etwa 20 Minuten mittels einer Shina gawa-Mischeinrichtung durchgemischt. Das erhaltene nasse Mittel wurde durch ein 32-Mesh-Seidensieb durchgeleitet, um ein granuliertes Mittel mit einer Teilchengröße von etwa 0,5 mm zu erhalten. Nach dem Trocknen des granulierten Mittels wurden säulenförmige Pellets mit einem Durchmesser von 7 mm und einer Dicke von 4,5 mm mittels einer Rotations-Tablet tenherstellungsmaschine hergestellt. Das Natriumazid und das Magnesiumaluminat, welche hierbei zum Einsatz kamen, waren die gleichen wie jene beim Beispiel 1, und als Kaliumper chlorat wurde ein Erzeugnis von Nihon Karitto K.K. einge setzt. Das Kaliumperchlorat hatte eine mittlere Teilchen größe von 8,8 µm.

Etwa 72 g Pellets wurden in die Brennkammer 3 des Gaserzeu gerbehälters 1 nach Fig. 1 eingebracht. Die Vorgehensweisen des Beispiels 1 wurden in analoger Weise wiederholt, um die Menge des Rückstands, den Brenndruck und die Brennzeit aus dem Brenndruckwellenmuster zu messen. Wie in Tabelle 2 ge zeigt ist, waren die Ergebnisse ausgezeichnet: 121 mg Rück stand, Brenndruck 78 kg/cm² und Brennzeit 64 ms.

(Vergleichsbeispiel 5)

Eine geeignete Menge eines Wasser/Aceton-Gemisches wurde ei ner Zusammensetzung zugegeben, welche 58% Natriumacid, 34% Mangandioxid und 8% Siliziumdioxid enthält, und das erhal tene Gemisch wurde etwa 20 Minuten lang mittels einer Shina gawa-Mischeinrichtung durchgemischt. Das erhaltene nasse Mittel wurde durch ein Seidensieb mit 32 Mesh durchgeleitet, um ein granuliertes Mittel mit einer Teilchengröße von etwa 0,5 mm zu erhalten. Nach dem Trocknen des granulierten Mit tels wurden säulenförmige Pellets mit einem Durchmesser von 7 mm und einer Dicke von 4,0 mm mittels einer Rotations- Tablettenherstellungsmaschine hergestellt. Das Natriumazid und das Magnesiumdioxid, welche hierbei zum Einsatz kamen, waren die gleichen wie jene beim Beispiel 1, und als Silizi umdioxid wurde "AEROSIL-R972", ein Erzeugnis von Nippon Aerosil K.K. eingesetzt.

Etwa 92 g Pellets wurden in die Brennkammer 3 des Gaserzeu gerbehälters 1 eingebracht, welcher in Fig. 1 gezeigt ist. Die Vorgehensweisen des Beispiels 1 wurden in analoger Weise wiederholt, um die Menge des Rückstands, den Brenndruck und die Brennzeit zu messen. Obgleich die Ergebnisse ausgezeich net waren: 130 mg Rückstand und Brennzeit 59 ms, wie dies die Tabelle 2 zeigt, belief sich der Brenndruck auf 106 kg/cm², was höher als bei den entsprechenden Werten der Beispiele ist.

(Vergleichsbeispiel 6)

Eine geeignete Menge eines Wasser/Aceton-Gemisches wurde ei ner Zusammensetzung zugegeben, welche 58% Natriumazid, 34% Mangandioxid und 8% Magnesiumaluminatsilikat enthält, und das erhaltene Gemisch wurde etwa 20 Minuten mittels einer Shinagawa-Mischeinrichtung durchgemischt. Das erhaltene nasse Mittel wurde durch ein Seidensieb mit 32 Mesh durch geleitet, um ein granuliertes Mittel mit einer Teilchengröße von etwa 0,5 mm zu erhalten. Anschließend wurde das granu lierte Mittel getrocknet und dann wurden säulenförmige Pellets mit einem Durchmesser von 7 mm und einer Dicke von 4,0 mm mittels einer Rotations-Tablettenherstellungsmaschine hergestellt. Das Natriumazid und das Magnesiumdioxid, welche hierbei zum Einsatz kamen, waren die gleichen wie jene beim Beispiel 1. Ferner wurde als Magnesiumaluminatsilikat ein Erzeugnis von Tomita Seiyaku K.K. eingesetzt. Die mittlere Teilchengröße des Magnesiumaluminatsilikats belief sich auf 2,8 µm.

Etwa 92 g Pellets wurden in die Brennkammer 3 des Gaserzeu gerbehälters 1 eingebracht, welcher in Fig. 1 gezeigt ist. Die Vorgehensweisen des Beispiels 1 wurden in analoger Weise wiederholt, um die Menge des Rückstands, den Brenndruck und die Brennzeit zu messen. Obgleich die Ergebnisse ausgezeich net waren: 151 mg Rückstand und Brennzeit 62 ms, wie dies die Tabelle 2 zeigt, belief sich der Brenndruck auf 103 kg/cm², was höher als die entsprechenden Werte bei den Beispielen ist.

(Beispiel 8)

Ein 40%iges kolloidales Siliziumdioxid wurde in einen Be hälter eingebracht, welcher eine gegebene Menge an deioni siertem Wasser enthält und es wurde hierdurch verdünnt, um ein 4%iges kolloidales Siliziumdioxid zuzubereiten. Das so zubereitete kolloidale Siliziumdioxid wurde in vorbestimmten Mengen an Natriumazid, Magnesiumdioxid und Magnesiumaluminat zugegeben. Das Verhältnis von Natriumazid/Magnesiumdioxid/ Magnesiumaluminat/kolloidalem Siliziumdioxid ist in Tabelle 3 gezeigt. Das erhaltene Gemisch wurde mit Hilfe einer Homo genisierungseinrichtung durchgemischt, um eine homogene Aufschlämmung zu erhalten. Die Aufschlämmung wurde dann mittels einer Zerstäubungstrocknungseinrichtung behandelt, wobei ein Zerstäubungstrockner mit zwei Fluiden eingesetzt wurde, um ein granuliertes Mittel mit einer mittleren Teil chengröße von etwa 100 µm zu erhalten. Die Ausbeute belief sich auf etwa 97%. Pellets mit einem Durchmesser von 7 mm und einer Dicke von 4,9 mm wurden aus dem granulierten Mit tel unter Einsatz einer Rotations-Tablettenherstellungsma schine hergestellt. Anschließend wurden 92 g Pellets in den Gaserzeugerbehälter 1 eingebracht, welcher in Fig. 1 ge zeigt ist. Der Behälter wurde an einem 60-Liter-Behälter zu Testzwecken angebracht, um den Brenndruck und die Menge des während des Betriebs in dem Gaserzeugerbehälter abgegebenen Natriums zu bestimmen.

Andererseits wurde ein stabähnliches Formerzeugnis (nach stehend bezeichnet als "Strang") mit Abmessungen von 5 mm × 8 mm × 50 mm aus dem vorstehend angegebenen, granulierten Mittel unter Einsatz einer speziellen Form und einer manuell betreibbaren hydraulischen Preßmaschine zubereitet. Die Brenngeschwindigkeit wurde auf die nachstehend beschriebene Weise bestimmt. Die zylindrische Oberfläche des Stranges wurde mit einem Epoxyharz beschichtet, um ein Brennen über die gesamte Oberfläche hinweg zu verhindern, und es wurden zwei kleine Öffnungen in geeignetem Abstand in Längsrichtung unter Verwendung eines 0,5-mm-Bohrers vorgesehen, in welche Schmelzsicherungen zum Messen der Zündzeit eingeführt wur den. Diese Strangprobe wurde an einer gegebenen Halterung angebracht und mittels eines Nichromdrahtes an einem Ende unter einem Druck von 30 atm gezündet, und der Zeitpunkt, bei dem ein Durchschmelzen zu dem Zeitpunkt des Brennens der Oberfläche durch Durchschmelzen der Sicherungen auftrat, wurde auf elektrische Weise gemessen. Der Abstand zwischen den beiden Öffnungen wurde durch die Zeitdifferenz divi diert, um eine lineare Brenngeschwindigkeit zu erhalten. Die Tabelle 3 zeigt die hierbei erhaltenen Meßergebnisse.

(Beispiele 9 bis 13)

Mit den Zusammensetzungen nach den Beispielen 9 bis 13, welche in den Tabellen 3 und 4 angegeben sind, wurden Gas erzeuger-Zusammensetzungen auf dieselbe Weise wie beim Bei spiel 8 zubereitet, um die Eigenschaften der einzelnen Zu sammensetzungen auf die gleiche Weise wie beim Beispiel 8 zu bestimmen. Es ist noch zu erwähnen, daß die Konzentration des verdünnten kolloidalen Siliziumdioxids auf 3 bis 15% eingestellt war, und daß die Menge an Pellets, welche in den Gaserzeugerbehälter eingebracht wurde, derart eingestellt wurde, daß die Menge an Natriumazid pro Behälter im wesent lichen konstant war. Die Pelletdicke wurde auf die in Tabel le 3 gezeigten Werte nach Maßgabe der entsprechend zugeord neten Brenngeschwindigkeiten eingestellt. Die Tabellen 3 und 4 zeigen die bei den Ermittlungen erhaltene Ergebnisse.

(Beispiel 14 und Vergleichsbeispiele 7 bis 11)

Aus den Zusammensetzungen des Beispiels 14 und der Ver gleichsbeispiele 7 bis 11, welche in den Tabellen 3 und 4 angegeben sind, wurden Gaserzeuger-Zusammensetzungen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 8 zubereitet, um die Eigen schaften der einzelnen Zusammensetzungen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 8 zu ermitteln. Das Verhältnis von Fest stoffgehalt zu Wasser in der Gaserzeugeraufschlämmung wurde konstant mit 1 : 1 ausgedrückt in Gewichtsbezogenheit gehal ten, so daß die erhaltene Konzentration des verdünnten kol loidalen Siliziumdioxids sich auf 0 bis 12% belief. Es ist noch zu erwähnen, daß die Menge der in den Gaserzeugerbehäl ter eingebrachten Pellets derart eingestellt wurde, daß die Menge an Natriumazid pro Behälter im wesentlichen konstant war. Die Pelletdicke wurde auf die in den Tabellen 3 und 4 gezeigten Werte unter Zuordnung zu den entsprechenden Brenn geschwindigkeiten eingestellt. Die Tabellen 3 und 4 zeigen die hierbei erhaltenen Ergebnisse.

In den Tabellen 3 und 4 wurde ein Erzeugnis von Toyo Kasei Kogyo K.K., Ltd. mit einer mittleren Teilchengröße von 9,6 µm als Natriumazid eingesetzt, und als elektrolytisches Ma gnesiumdioxid wurde "FMH" (Warenzeichen, hergestellt von Tosoh K.K.) eingesetzt, welches bei 400°C drei Stunden lang in einem Elektroofen unter Atmosphärendruck gebrannt wurde. Dieses wurde als Magnesiumdioxid eingesetzt. Als Magnesiuma luminat wurde ein Erzeugnis von Tomita Seiyaku K.K. einge setzt. Die mittlere Teilchengröße des Magnesiumaluminats belief sich auf 3,2 µm, und die spezifische Oberfläche hier von wurde mittels der BET-Methode mit 170 m²/g gemessen. "Snowtex 40 (40%-Lösung)", ein Erzeugnis von Nissan Kagaku Kogyo K.K. wurde als kolloidales Siliziumdioxid eingesetzt. Die Verhältnisse von Siliziumdioxid in den Tabellen sind ermittelt in Größen von Kieselsäureanhydrid.

Aus den Tabellen 3 und 4 ist zu ersehen, daß, wenn die Menge an Siliziumdioxid größer wird, während die Menge an Magne siumaluminat konstant gehalten wird, die abzugebende Menge an Natrium kleiner wird und der Druck größer wird (siehe Beispiele 8, 9, 10 und 13 und Vergleichsbeispiele 9 und 10). Wenn der Gehalt an Siliziumdioxid 10 % überschreitet, springt der Druck auf einen solchen Wert, der für einen praktischen Einsatz ungeeignet ist (siehe Vergleichsbeispiel 9). Wenn der Siliziumdioxidgehalt kleiner als 4% ist, wird die abzugebende Menge an Natrium schnell größer, was beim praktischen Einsatz nicht geeignet ist (siehe Beispiel 10 und Vergleichsbeispiel 10). Wenn der Gehalt an Magnesiumalu minat kleiner als 2% ist, wird die abzugebende Natriummenge größer. Das Magnesiumaluminat kann in geeigneter Weise in einer Menge von 8% oder weniger eingesetzt werden.

(Beispiel 14)

Ein 40%iges kolloidales Siliziumdioxid wurde in einen Be hälter eingebracht, welcher eine gegebene Menge an deioni siertem Wasser enthält und es wurde hierdurch verdünnt, um ein 6%iges kolloidales Siliziumdioxid zuzubereiten. Zu diesem so zubereiteten kolloidalen Siliziumdioxid wurden vorbestimmten Mengen an Natriumazid, Magnesiumdioxid und Magnesiumaluminat zugegeben. Das Verhältnis von Natriuma zid/Magnesiumdioxid/Magnesiumaluminat/kolloidalem Silizium dioxid ist in Tabelle 5 gezeigt. Das erhaltene Gemisch wurde durch Rühren in einer Homogenisierungseinrichtung durchge mischt, um eine homogene Aufschlämmung zu erhalten. Diese Aufschlämmung wurde dann mittels Sprühgranulieren und Trock nen behandelt, wobei ein Zerstäubungstrockner der Zwei- Fluid-Düsenbauart eingesetzt wurde, um ein granuliertes Mit tel zu erhalten, welches eine mittlere Teilchengröße von etwa 90 µm hat. Die Ausbeute belief sich auf etwa 95%. Pellets mit einem Durchmesser von 7 mm und einer Dicke von 4,8 mm wurden aus dem granulierten Mittel unter Einsatz einer Rotations-Tablettenherstellungsmaschine hergestellt.

Nachdem 77 g Pellets in den Gaserzeugerbehälter 1, welcher in Fig. 1 gezeigt ist, eingebracht wurden, wurde der Behäl ter an einem 60-Liter-Behälter zu Testzwecken angebracht, um den Brenndruck und die Menge des in den Behälter während des Betriebs des Gaserzeugerbehälters abgegebenen Natriums zu bestimmen. Andererseits wurde ein Strang mit Abmessungen von 5 mm × 8 mm × 50 mm aus dem vorstehend angegebenen, granu lierten Mittel bzw. Granulat zubereitet, wozu eine spezielle Form und eine manuelle hydraulische Preßmaschine eingesetzt wurde. Die Brenngeschwindigkeit wurde als lineare Brenn geschwindigkeit auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 8 be stimmt. Die Tabelle 5 zeigt die Meßergebnisse.

(Beispiel 15)

Mit der Zusammensetzung des Beispiels 15 in Tabelle 5 wurde eine Gaserzeuger-Zusammensetzung auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 14 zubereitet, um die Eigenschaften der einzelnen Zusammensetzungen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 14 zu ermitteln. Es ist noch zu erwähnen, daß die Konzentration des verdünnten kolloidalen Siliziumdioxids auf 4% einge stellt wurde und daß die Pelletdicke auf 4,5 mm eingestellt wurde. Die Tabelle 5 zeigt die hierbei erhaltenen Ergebnis se.

(Vergleichsbeispiele 12 und 13)

Aus den Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 12 und 13, welche in Tabelle 5 angegeben sind, wurden Gaserzeuger-Zu sammensetzungen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 14 zubereitet, um die Eigenschaften der einzelnen Zusammenset zungen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 14 zu ermitteln. Das Verhältnis des Feststoffgehalts zu Wasser in der Gaser zeugeraufschlämmung wurde konstant mit 1 : 1 bezogen auf das Gewichtsverhältnis eingehalten, so daß die erhaltenen Kon zentrationen des verdünnten kolloidalen Siliziumdioxids 8% und 0% jeweils waren. Die Pelletdicke wurde auf Werte wie bei der Tabelle 5 nach Maßgabe der entsprechenden Brennge schwindigkeiten eingestellt. Tabelle 5 zeigt die hierbei erhaltenen Ergebnisse sowie die entsprechenden Vorgaben.

Wenn der Natriumazidgehalt 71% erreicht und entweder Magne siumaluminat oder Siliziumdioxid zugegeben wird, wird die abzugebende Natriummenge größer, was für den praktischen Einsatz nicht geeignet ist.

In Tabelle 5 wurde als Natriumazid ein Erzeugnis von Toyo Kagaku Kogyo K.K. mit einer mittleren Teilchengröße von 70 µm eingesetzt. Als Kaliumperchlorat wurde ein Erzeugnis von Nihon Karitto K.K. eingesetzt, welches durch ein 250-Mesh sieb durchgegangen ist. Ferner wurde das gleiche Magnesiuma luminat und das gleiche kolloidale Siliziumdioxid wie beim Beispiel 1 ebenfalls eingesetzt.

(Beispiel 16)

Ein 40%iges kolloidales Siliziumdioxid wurde in einen Be hälter eingebracht, welcher eine gegebene Menge an deioni siertem Wasser enthält und es wurde darin verdünnt, um ein 3%iges kolloidales Siliziumdioxid zu erhalten. Dem so zube reiteten kolloidalen Siliziumdioxid wurden vorbestimmte Mengen an Natriumazid, Magnesiumdioxid und Magnesiumaluminat zugegeben. Das Verhältnis von Natriumazid/Magnesiumdioxid/- Magnesiumaluminat/Siliziumdioxid ist in Tabelle 6 gezeigt. Das erhaltene Gemisch wurde durch Rühren in einer Homogeni sierungseinrichtung durchgemischt, um eine homogene Auf schlämmung zu erhalten. Diese Aufschlämmung wurde dann einer Sprühgranulation und einem Trocknen unter Einsatz eines Zer stäubungstrockners, der Zwei-Fluid-Düsenbauart ausgesetzt, um ein granuliertes Mittel bzw. ein Granulat mit einer mitt leren Teilchengröße von 100 µm zu erhalten. Die Ausbeute belief sich auf etwa 97%, was in Tabelle 6 gezeigt ist. Die Rohmaterialien, die hierbei zum Einsatz kamen, waren die gleichen, wie jene beim Beispiel 8.

(Beispiele 17 bis 19 und Vergleichsbeispiele 14 bis 17)

Aus den Zusammensetzungen der Beispiele 17 bis 19 gemäß der Tabelle 6 wurden Gaserzeuger-Zusammensetzungen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 6 zubereitet, um die Ausbeuten zu bestimmen. Es ist noch zu erwähnen, daß die Konzentrationen des verdünnten kolloidalen Siliziumdioxids auf Werte einge stellt wurden, welche in Tabelle 6 gezeigt sind. Die Meßer gebnisse sind ebenfalls in Tabelle 6 gezeigt.

Aus Tabelle 6 ist zu ersehen, daß, wenn die Konzentration von Siliziumdioxid im kolloidalen Siliziumdioxid sich än dert, während die Zusammensetzung des Gaserzeugers konstant bleibt, die Ausbeute des Gaserzeugers innerhalb des Silizi umdioxidkonzentrationsbereichs von 3% bis 15% kleiner wird.

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Claims

1. Gaserzeuger-Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaserzeuger-Zusammensetzung Natriumazid und ein Oxidationsmittel als Hauptbestandteile und 2 bis 8 Gew.-% Magnesiumaluminat aufweist.

2. Gaserzeuger-Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaserzeuger-Zusammensetzung Natriumazid und ein Oxidationsmittel als Hauptkomponenten, 2 bis 8 Gew.-% Magnesiumaluminat und 4 bis 10 Gew.-% Siliziumdioxid abgeleitet von kolloidalem Siliziumdioxid aufweist.

3. Gaserzeuger-Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesiumaluminat eine spezifische Oberfläche von 100 bis 250 m²/g hat.

4. Gaserzeuger-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel Magnesiumdioxid ist.

5. Gaserzeuger-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel Magnesiumdioxid ist, welches bei 250 bis 500°C ge brannt ist.

6. Gaserzeuger-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge des Magnesiumaluminats und des Siliziumdioxids abgeleitet von kolloidalem Siliziumdioxid sich auf 6 bis 12 Gew.-% beläuft.

7. Gaserzeuger-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Magnesiumaluminat zu Siliziumdioxid abgeleitet von kolloidalem Siliziumdioxid 1 : 1 bis 1 : 3 auf ein Gewichtsverhältnis bezogen sich verhält.

8. Verfahren zum Herstellen einer Gaserzeuger-Zusammen setzung, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist:
Zugeben von Natriumazid und eines Oxidationsmit tels zu einem kolloidalen Siliziumdioxid, welches eine Siliziumdioxidkonzentration von 3 bis 15 Gew.-% hat, und
Durchmischen des erhaltenen Gemisches zur Bildung einer Aufschlämmung; und
Granulieren und Trocknen der Aufschlämmung, um eine Gaserzeuger-Zusammensetzung zu erhalten.

9. Verfahren zum Herstellen einer Gaserzeuger-Zusammen setzung, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist:
Zugeben von Natriumazid, einem Oxidationsmittel und Magnesiumaluminat zu einem kolloidalen Siliziumdi oxid, welches eine Siliziumdioxidkonzentration von 3 bis 15 Gew.-% hat, und
Durchmischen des erhaltenen Gemi sches zur Bildung einer Aufschlämmung; und
Granulieren und Trocknen der Aufschlämmung, um eine Gaserzeuger-Zusammensetzung zu erhalten.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß der pH-Wert der Aufschlämmung 8 bis 10 be trägt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel eine Substanz ist, welche in der Aufschlämmung negativ geladen ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Siliziumdioxid abgeleitet von kolloidalem Siliziumdioxid zu Gaserzeu ger-Zusammensetzungen 4 bis 10 Gew.-% beträgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Magnesiumalumi nat zu Gaserzeuger-Zusammensetzungen 2 bis 8 Gew.-% beträgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge des Magnesiumalumi nats und des Siliziumdioxids abgeleitet von kolloidalem Siliziumdioxid 6 bis 12 Gew.-% beträgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verhältnis von Magnesiuma luminat zu Siliziumdioxid abgeleitet von kolloidalem Siliziumdioxid 1 : 1 zu 1 : 3 als Gewichtsverhältnis bezogen verhält.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel Magnesiumdi oxid ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel Magnesiumdi oxid ist, welches bei 250 bis 500°C gebrannt ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesiumaluminat eine spezifi sche Oberfläche von 100 bis 250 m²/g hat.