DE4311703C2

DE4311703C2 - Gaserzeugende Zusammensetzung und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE4311703C2
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: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2013-04-09
Also published as: US5563367A; US5470406A; FR2689884B1; FR2689884A1; DE4311703A1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer gaserzeugenden 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.

In der DE 39 35 869 C1 ist eine gaserzeugende Masse, insbesondere zum Aufblasen von Luftsäcken für Insassenschutzvorrichtungen in Kraftfahrzeugen beschrieben, welche aus einem Alkali- oder Erdalkaliazid, Schwefel in mindestens einer zur Oxidation des Alkali- bzw. Erdalkalimetalls des Alkali- bzw. Erdalkaliazids stöchiometrischen Menge sowie gegebenenfalls einen Schlackenbild ner besteht. Als gasbildendes Oxid ist Siliciumoxid, Aluminium oxid und/oder Boroxid angegeben. Als Schlackenbildner wird Bornitrid, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid und/oder ein Über gangsmetall-Nitrid eingesetzt.

Aus der DE-AS 24 10 093 ist ein gasbildendes Gemisch bekannt, welches wenigstens eine Metallazidverbindung, wenigstens ein Oxidations mittel oder eine wenigstens ein Oxidationsmittel und wenigstens ein Reduktionsmittel enthaltende Mischung enthält. Ferner enthält sie Verbindungen mit Lithium, Natrium, Kalium, Strontium, Magnesium oder Calcium.

In der DE-AS 23 36 853 ist eine gaserzeugende Masse auf der Basis von Alkali- und Erdalkalimetallaziden und anorganischen Oxidations mitteln angegeben, wobei sie ein Oxid aus der Gruppe von Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Zinnoxid, Zinkoxid und/oder mit einer wasserstoffabstoßenden Verbindung überzogenes, gebranntes Siliciumdioxid und/oder ein Metall aus der Gruppe von Silicium, Aluminium, Zinn und/oder Zink in einer zur Umsetzung mit dem Rückstand aus der Reaktion zwischen Aziden und an organischen Oxidationsmitteln ausreichenden Menge enthält.

In der DE-AS 23 27 741 ist ein festes Mittel zur Gaserzeugung in Form eines Gemisches aus einem Alkalimetallazid und einer damit reagierenden Metall-Sauerstoff-Verbindung bekannt. Die Metall- Sauerstoff-Verbindung ist Kupferoxid, Chromoxid, Bleioxid, Zinkoxid, Titandioxid, Zinn(IV)-Oxid oder Eisenoxid.

Aus der DE-AS 22 36 175 ist ein Treibmittel zur Erzeugung ungiftiger Treibgase auf der Basis von Metallaziden der ersten und zweiten Hauptgruppe des Periodensystems und anorganischen Oxidations mitteln, wie Nitraten, Perchloraten, Chromaten, Perioxiden bekannt. Das Treibmittel besteht aus verpreßten Mischungen der stabilen Metallazide und der bei der Ummsetzung mit Metallaziden elektronenaufnehmenden Metallverbindungen sowie Siliciumdioxid und/oder Boroxiden oder Methaphosphaten, deren Gesamtmetallionen verhältnis, bezogen auf die beim Abbrand entstehenden Metall oxide, die Bildung glasartiger Schmelzen gewährleistet.

Beispielsweise beschreibt die JP-B-20920/1983 eine gaserzeugende Zusammensetzung, welche ein Metallazid und ein Oxidationsmittel umfaßt. Diese Zusammensetzung enthält Siliciumdioxid 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 der US-A-4,547,235 ist eine Zusammensetzung beschrieben, welche 60 bis 68 Massen-% Natriumazid, 18 bis 24 Massen-% Silici umdioxid, 8 bis 20 Massen-% Kaliumnitrat, 2 bis 20 Massen-% Molyb dändioxid und 2 bis 4 Massen-% Schwefel umfaßt. Es ist dort angegeben, daß die Zusammensetzung zur Gaserzeugung geeignet ist, wenn sie in einen Behälter eingebracht wird, da der Rückstand sich leicht sammeln läßt und die Brenngeschwindigkeit steuerbar ist.

In der JP-B-1076/1978 ist ferner ein Beispiel einer gaserzeugenden Zusammensetzung beschrieben, welche ein feinkörniges Eutektoid umfaßt, welches man dadurch erhalten kann, daß man feinkörniges Siliciumdioxid 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 Brenneigenschaften zu beeinträchtigen, da die Komponenten der Zusammensetzung homogen gemischt sind.

Jedoch ergeben sich bei den gaserzeugenden Zusammensetzungen gemäß der in der JP-B-20920/1983 und der US-A-4,547,235 angege benen Form Schwierigkeiten dahingehend, daß das Siliciumdi 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 ergibt. Um hierfür einen Ausgleich zu schaffen, ist ein starkes Oxidationsmit tel, wie Kaliumnitrat, erforderlich. Wenn jedoch eine gas erzeugende Zusammensetzung ein derartiges Oxidationsmittel, wie Kaliumnitrat enthält, erhält man eine hohe Brenntemperatur und es werden heiße Gase erzeugt. Da ferner das Mischungsverhältnis von Siliciumdioxid 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 Siliciumdioxid 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 es 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.

Die gaserzeugende Zusammensetzung nach der JP-B-1076/1978 enthält eine kleine Menge Siliciumdioxid, 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 Eutektoids, das man durch Vermischen des Gemisches aus feinkörnigem Siliciumdioxid, einem Azid und einem Nitratsalz oder einem Perchlorat mit einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel erhält, kleiner als 70% und die Ausbeute ist sehr klein.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine gaserzeugende Zusammensetzung für Airbags zur Verfügung zu stellen, bei der der Rückstand mit einer kleinen Menge eines Zusatzes gesammelt werden kann, sowie ein Verfahren zur Her stellung einer solchen Zusammensetzung anzugeben.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit der im Patentanspruch 1 angegebenen gaserzeugenden Zusammensetzung gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der gaserzeugenden Zusammen setzung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 wiedergegeben.

Ein Verfahren zur Herstellung einer gaserzeugenden Zusammen setzung ist im Anspruch 7 angegeben.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 8 bis 13 wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von bevorzugten Aus führungsformen und Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

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

Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammen hangs zwischen der Brenntemperatur und der spezifischen Oberfläche von Magnesiumaluminat, 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 gaserzeugende Zusammensetzung weist Natriumazid und ein Oxidationsmittel als Hauptkomponenten sowie 2 bis 8 Massen-% an Magesiumaluminat auf. Natriumazid ist die typischste Hauptkomponente der gaserzeugenden Zusammensetzung, welche in einen Behälter für den Gaserzeuger eingebracht wird. Die erwünschte, mittlere Teilchengröße von Natriumazid beläuft sich auf 20 µm oder kleiner, um eine hohe 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 Mangandioxid aufgrund der niedrigen Brenntemperatur, der hohen Brenngeschwindigkeit und der guten chemischen Stabili tät bevorzugt, wenn es mit Natriumazid vermischt wird. Fer ner ist Mangandioxid kostengünstig und billig. Mangandi oxid hat vorzugsweise eine Teilchengröße von 10 µm oder kleiner, um eine hohe Brenngeschwindigkeit 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 Mangandioxid auf indu strielle Weise hergestellt. Es ist jedoch erwünscht, daß das Mangandioxid in ausreichender Weise aus den vorstehend ge nannten Gründen gereinigt ist. Beim Verfahren zum Reinigen von Mangandioxid wird Mangandioxid im allgemeinen zwischenzeitlich zu Manganmonoxid 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 gaserzeugende Zusammensetzung, welche Mangandioxid, das gemäß dem voranstehend beschriebenen Reinigungsverfahren hergestellt wurde, und Natriumazid als Hauptkomponenten enthält, hat eine relativ hohe Brenngeschwindigkeit und eine ausgezeichnete Wärmestabilität, aber diese Zusammensetzung hat einen Nachteil dahingehend, daß nach dem Verbrennen derselben Gas gebildet wird, welches eine große Menge an schädlichem Ammoniakgas enthält.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wird Mangandioxid 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 Mangandioxid zu Dimangantrioxid (Mn₂O₃) unter Freisetzung von Sauer stoff zersetzt, obgleich Wasser nahezu vollständig entfernt werden kann. Dieses Dimangantrioxid arbeitet weniger gut als Oxidationsmittel als Mangandioxid, 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 Massen-% zu gegeben, während Natriumazid in einer Menge von 40 bis 75 Massen-% zugegeben wird.

Magnesiumaluminat (MgAl₂O₄) wird auf die nachstehend beschriebene Weise zubereitet. Nach einer Vor bestimmung von verschiedenen Parametern, wie pH, Temperatur und Rührgeschwindigkeit 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 Massen-% betragen. Wenn der Gehalt an Magnesiumaluminat kleiner als 2 Massen-% 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 Massen-% ist, wird die Brenngeschwindigkeit schnell kleiner.

Wenn die Brenngeschwindigkeit zu niedrig ist, ist es erforderlich, die Oberfläche der pelletisierten gaserzeugenden Zusammensetzung 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 Zusammensetzung, 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 der Gehalt an Magnesiumalu minat innerhalb des vorstehend angegebenen Bereiches von 2 bis 8 Massen-% 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, bei der gaserzeugenden Zusammensetzung zeigt in auffälliger 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 gaserzeugende Zusammensetzung, welche 2 bis 8 Massen-% an Magne siumaluminat enthält, hat abgesehen von der hohen Sammel effektivität beim Sammeln des Rückstands die nachstehend angegebenen Vorteile. Wenn die gaserzeugende Zusammensetzung 2 bis 8 Massen-% an Magnesiumaluminat enthält, tritt kaum ein Zuset zen der Filtereinrichtung durch den Rückstand auf. Daher wird der Brenndruck auf einem Wert gehalten, welcher niedriger als jener einer Zusammensetzung ist, welche ande re Zusätze zum Sammeln des Rückstandes, wie Siliciumdioxid oder Silikatsalz enthält.

Die vorstehend genannten Zielsetzungen lassen sich in effektiverer Weise erreichen, wenn die gas erzeugende Zusammensetzung 4 bis 10 Massen-% an Siliciumdioxid, gewonnen aus einem kolloidalen Siliciumdioxid, zusätzlich zu Natriumazid und einem Oxidationsmittel als Hauptkomponenten sowie 2 bis 6 Massen-% an Magnesiumaluminat enthält.

Das kolloidale Siliciumdioxid ist eine stabile wäßrige Dispersion aus amorphem Siliciumdioxid, welches eine Teil chengröße von etwa 5 bis 100 µm (1 µm = 1/1000 µ) hat. Dies wird dadurch erhalten, daß Siliciumdioxid, gewonnen durch Hydrolyse oder dergleichen aus Wasserglas, einem Silicium säureester oder einem Siliciumhalid, derart behandelt wird, daß die kolloidalen Partikel größer werden.

Die Menge an kolloidalem Siliciumdioxid, welche mit der gaserzeugenden Zusammensetzung zu vermischen ist, liegt in einem Bereich von 4 bis 10 Massen-% bezogen auf Siliciumdioxid oder auf das Trockengewicht, wenn das kolloidale Silicium dioxid zu Siliciumdioxid getrocknet wird. Wenn diese Mi schungsmenge weniger als 4 Massen-% ausmacht, läßt sich der Rückstand nicht in zufriedenstellender Weise sammeln. Wenn andererseits das Mischungsverhältnis größer als 10 Massen-% wird, 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 sind in der Kombination aus Magnesiumaluminat und kolloidalem Silicium dioxid zu sehen, welche 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 Magnesiumsiliciumdioxid oder kolloidales Silicium dioxid einzeln eingesetzt wird. In diesem Fall beläuft sich die Gesamtmenge an Magnesiumaluminat und Siliciumdioxid, gewonnen aus kolloidalem Siliciumdioxid, vorzugsweise auf 6 bis 12 Massen-%, und das Verhältnis des erstgenannten zum zweitgenann ten beträgt vorzugsweise 1 : 1 zu 1 : 3.

Das nachstehend angegebene Verfahren zur Herstellung der gaserzeugenden Zusammensetzung wird als bevorzugt angesehen.

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

Bei dem vorliegenden Verfahren zum Herstellen einer gaser zeugenden Zusammensetzung jedoch, werden die gaserzeugenden Zusammensetzungen mit einer hohen Ausbeute hergestellt, während zugleich die Gelbildung unterdrückt wird. Um dies zu errei chen, ist es als erstes erforderlich, ein kolloidales Sili ciumdioxid mit einer Siliciumdioxidkonzentration von 3 bis 15 Massen-% zuzubereiten. Da die Konzentration von Siliciumdi oxid bei einem im Handel erhältlichen kolloidalen Silicium dioxid im allgemeinen 20 bis 40 Massen-% beträgt, wird dieses kolloidale Siliciumdioxid mit einem deionisierenden Wasser oder dergleichen verdünnt, um das vorstehend angegebene kolloidale Siliciumdioxid mit einer Siliciumdioxidkonzen tration von 3 bis 15 Massen-% bereitzustellen. Bei diesem ver dünnten kolloidalen Siliciumdioxid wird der Rest der zuzumi schenden Komponenten, insbesondere Natriumazid, ein Oxida tionsmittel und Magnesiumaluminat zugegeben und ver mischt, um eine im wesentlichen homogene Aufschlämmung zu erhalten.

Wenn die Siliciumdioxidkonzentration im kolloidalen Silici umdioxid 15 Massen-% überschreitet, wird die Viskosität der auf diese Weise zubereiteten Aufschlämmung schnell größer und nähert sich einem Gelzustand an. Hierdurch wird die Ausbeute an gaserzeugender Zusammensetzung in unerwünschter Weise vermindert. Wenn hingegen die Siliciumdioxidkonzentration im kolloidalen Siliciumdioxid kleiner als 3 Massen-% ist, sepa riert sich die Aufschlämmung auf einfache Weise in eine Feststoffkomponente und eine Flüssigkomponente. Hierdurch wird die Ausbeute an gaserzeugender 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 Siliciumdioxid 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-Wert von größer als 10 wird das kolloidale Siliciumdioxid in uner wünschter Weise zu einer Lösung aus Alkalisilikat umgewan delt.

Innerhalb des vorstehend angegebenen pH-Bereichs hat die Oberfläche jedes Siliciumdioxidteilchens im kolloidalen Siliciumdioxid 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 Siliciumdioxids beeinträchtigt wird. Dies bedeutet, daß eine Substanz, wie Mangandioxid, welche in Wasser bei dem vorstehend angege benen pH-Bereich nicht negativ geladen wird, bevorzugt wird.

Die gaserzeugende Zusammensetzung 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 gaserzeugende 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 der gaserzeugenden Zusammensetzung 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 wird zuerst eine gegebene Wassermenge einem Behäl ter zugeführt, welcher zur Zubereitung einer gaserzeugenden Aufschlämmung eingesetzt wird. Die Wassermenge wird derart bestimmt, daß die Summe aus diesem Wasser und dem Wasser im kolloidalen Siliciumdioxid, welches anschließend zuzugeben wird, bewirkt, daß das kolloidale Siliciumdioxid eine Silici umdioxidkonzentration von 3 bis 15 Massen-% 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 gaserzeugende Aufschlämmung, 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 gaserzeugenden Zusammensetzung.

Die Teilchengröße des so hergestellten gaserzeugenden Pulvers ist 50 bis 300 µm und die Menge an dem darin enthaltenen Restwasser beläuft sich auf 1 Massen-% oder weniger. Die Aus beute ist 90% oder größer, was beträchtlich hoch ist. Das gaserzeugende Pulver 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 welchen die gaserzeugende Zusammensetzung 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 gaserzeugende 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 gaserzeugende 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 gaserzeugende Zusammensetzung umfaßt Natriumazid und ein Oxidationsmittel als Hauptkomponenten und 2 bis 8 Massen-% an Magnesiumaluminat. Magnesiumaluminat reagiert mit dem Rück stand der verbrannten gaserzeugenden 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 gaserzeugende Zusammensetzung gemäß einer weiteren Ausführungsform weist Natriumazid und ein Oxidationsmittel als Hauptkomponenten, 2 bis 8 Massen-% an Magnesiumaluminat und 4 bis 10 Massen-% an Siliciumdioxid gewonnen aus kolloidalem Siliciumdioxid, auf.

Da das kolloidale Siliciumdioxid die Form einer aktiven feinen Körnung annimmt, kann es seine bestimmungsgemäße Verwendung in ausreichender Weise erfüllen, wenn es mit 4 bis 10 Massen-% bezogen auf Siliciumdioxid 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 gaserzeugende Zusammensetzung, welche sowohl Magne siumaluminat als auch kolloidales Siliciumdioxid aufhält, kann ermöglichen, daß der Rückstand in effizienterer Weise gefiltert wird, ohne daß der Brenndruck ansteigt, und zwar im Vergleich zu einer gaserzeugenden Zusammensetzung, welche lediglich Magnesiumaluminat enthält.

Obgleich Magnesiumaluminat und kolloidales Siliciumdioxid bei der gaserzeugenden Zusammensetzung 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 notwendigerweise 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 genden Zusammensetzung das kolloidale Sili ciumdioxid in homogener Weise mit anderen Komponenten ohne die Gefahr einer Gelbildung gemischt werden. Gemäß diesem Verfahren läßt sich eine große Menge an gaserzeugender 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 "Massenpro zent" die Einheit für die Mengen der jeweils enthaltenen Komponenten 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% Mangandioxid und 2% Magnesiumaluminat enthält, und das erhaltene Gemisch wurde etwa 20 Minuten lang durchgemischt. Das erhaltene nasse Mittel wurde durch ein Seidennetz mit einer lichten Maschenweite von 0,5 mm 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 einen 60-Liter-Behälter eingebracht 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, welche 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 das Magnesiumaluminat in der Größenordnung von 2% in der gaserzeugenden 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 gaserzeugende 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 erzeugende 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 abgegeben, sondern auch die Brennzeit wurde länger.

Die mittlere Teilchengröße von diesem Natriumazid in Tabelle 1 war 9,6 µm. Ferner wurde ein elektrolyti sches Mangandioxid eingesetzt. Die mittlere Teilchengröße von Magnesiumaluminat belief sich auf 3,2 µm, und die spezifische Oberfläche hier von wurde nach dem Gasanlagerungsverfahren nach Brunauer, Emmet und Teller mit 170 m²/g gemessen.

Beispiel 4

Eine geeignete Menge eines Wasser/Aceton-Gemisches wurde einer Zusammensetzung zugegeben, welche 58% Natriumazid, 34% Mangandioxid und 8% Magnesiumaluminat enthält, das eine spezifische Oberfläche von 127 m²/g hat, und das erhal tene Gemisch wurde etwa 20 Minuten durchgemischt. Das erhaltene nasse Mittel wurde durch ein Seidensieb mit einer lichten Maschenweite von 0,5 mm 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, wurden gaserzeugende 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 gaserzeugende 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.

Die mittlere Teilchengröße von diesem Natriumazid in Tabelle 2 belief sich auf 9,6 µm. Ein elektrolyti sches Mangandioxid wurde eingesetzt. Die mittlere Teilchengröße von Magnesiuma luminat belief sich auf 3,2 µm und die spezifische Oberflä che hiervon wurde nach dem Gasanlagerungsverfahren nach Brunauer, Emmet und Teller gemessen.

Beispiel 7

Eine geeignete Menge eines Wasser/Aceton-Gemisches wurde einer 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 durchgemischt. Das erhaltene nasse Mittel wurde durch ein Seidensieb mit einer lichten Maschenweite von 0,5 mm 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. 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% Siliciumdioxid enthält, und das erhal tene Gemisch wurde etwa 20 Minuten lang durchgemischt. Das erhaltene nasse Mittel wurde durch ein Seidensieb mit einer lichten Maschenweite von 0,5 mm 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 Mangandioxid, welche hierbei zum Einsatz kamen, waren die gleichen wie jene beim Beispiel 1.

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 einer Zusammensetzung zugegeben, welche 58% Natriumazid, 34% Mangandioxid und 8% Magnesiumaluminatsilikat enthält, und das erhaltene Gemisch wurde etwa 20 Minuten 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 Mangandioxid, welche hierbei zum Einsatz kamen, waren die gleichen wie jene beim Beispiel 1. 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, welcher höher als die entsprechenden Werte bei den Beispielen ist.

Beispiel 8

Ein 40%iges kolloidales Siliciumdioxid 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 Siliciumdioxid zuzubereiten. Das so zubereitete kolloidale Siliziumdioxid wurde zu vorbestimmten Mengen an Natriumazid, Mangandioxid und Magnesiumaluminat zugegeben. Das Verhältnis von Natriumazid/Mangandioxid/ Magnesiumaluminat/kolloidalem Siliciumdioxid 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 in einen 60-Liter-Behälter zu Testzwecken gebracht, 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 bar gezündet, und der Zeitpunkt, bei dem ein Durchschmelzen zum 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 erzeugende 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 Siliciumdioxids 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 gaserzeugende 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 Siliciumdioxids 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 Natriumazid mit einer mittleren Teilchengröße von 9,6 µm eingesetzt, und ein elektrolytisches Mangandioxid, welches bei 400°C drei Stunden lang in einem Elektroofen unter Atmosphärendruck gebrannt wurde. Die mittlere Teilchengröße des Magnesiumaluminats belief sich auf 3,2 µm, und die spezifische Oberfläche hier von wurde nach dem Gasanlagerungsverfahren nach Brunauer, Emmet und Teller mit 170 m²/g gemessen. Die Verhältnisse von Siliciumdioxid in den Tabellen sind ermittelt in Größen von Kieselsäureanhydrid.

Aus den Tabellen 3 und 4 ist zu ersehen, daß, wenn die Menge an Siliciumdioxid 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 Siliciumdioxid 10 % überschreitet, springt der Druck auf einen solchen Wert, der für einen praktischen Einsatz ungeeignet ist (siehe Vergleichsbeispiel 9). Wenn der Siliciumdioxidgehalt 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 Siliciumdioxid 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 Siliciumdioxid zuzubereiten. Zu diesem so zubereiteten kolloidalen Siliciumdioxid wurden vorbestimmte Mengen an Natriumazid, Mangandioxid und Magnesiumaluminat zugegeben. Das Verhältnis von Natriuma zid/Mangandioxid/Magnesiumaluminat/kolloidalem Silicium 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 gaserzeugende 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 Siliciumdioxids 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 gaserzeugende 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 Siliciumdioxids 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 Siliciumdioxid zugegeben wird, wird die abzugebende Natriummenge größer, was für den praktischen Einsatz nicht geeignet ist.

In Tabelle 5 wurde Natriumazid mit einer mittleren Teilchengröße von 70 µm eingesetzt. Das Kaliumperchlorat war durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,063 mm durchgegangen. Ferner wurde das gleiche Magnesiuma luminat und das gleiche kolloidale Siliciumdioxid wie beim Beispiel 1 ebenfalls eingesetzt.

Beispiel 16

Ein 40%iges kolloidales Siliciumdioxid 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 Siliciumdioxid zu erhalten. Dem so zube reiteten kolloidalen Siliciumdioxid wurden vorbestimmte Mengen an Natriumazid, Mangandioxid und Magnesiumaluminat zugegeben. Das Verhältnis von Natriumazid/Mangandioxid/ Magnesiumaluminat/Siliciumdioxid 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 gaserzeugende 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 Siliciumdioxids 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 Siliciumdioxid im kolloidalen Siliciumdioxid sich än dert, während die Zusammensetzung der gaserzeugenden Masse konstant bleibt, die Ausbeute an Gaserzeuger innerhalb des Silici umdioxidkonzentrationsbereichs von 3% bis 15% kleiner wird.

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Claims

1. Gaserzeugende Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie Natriumazid und ein Oxidationsmittel als Hauptkom ponenten sowie 2-8 Massen-% an Magnesiumaluminat und 4-10 Massen-% an Siliciumdioxid, gewonnen aus kolloidalem Siliciumdioxid, enthält.

2. Gaserzeugende Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge an Magnesiumaluminat und Siliciumdioxid, gewonnen aus kolloidalem Siliciumdioxid, 6 bis 12 Massen-% ausmacht.

3. Gaserzeugende Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das massenbezogene Verhältnis von Magnesiumaluminat zu Siliciumdioxid, gewonnen aus kolloidalem Siliciumdioxid, 1 : 1 bis 1 : 3 beträgt.

4. Gaserzeugende Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesiumaluminat eine spezifische Oberfläche von 100 bis 250 m²/g hat.

5. Gaserzeugende Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel Mangan dioxid (MnO₂) ist.

6. Gaserzeugende Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel Mangan dioxid ist, welches bei 250 bis 500°C gebrannt ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer gaserzeugenden Zusammen setzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist:
Zugeben von Natriumazid und einem Oxidationsmittel als Hauptkomponenten sowie 2-8 Massen-% an Magnesiumaluminat zu Siliciumdioxid, gewonnen aus kolloidalem Siliciumdioxid bis zu einer Siliciumdioxidkonzentration von 3 bis 10 Massen-%, und Durchmischen des erhaltenen Gemisches zur Bildung einer Aufschlämmung; und
Granulieren und Trocknen der Aufschlämmung zur Bildung der gaserzeugenden Zusammensetzung.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein pH-Wert in der Aufschlämmung 8 bis 10 eingestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gesamtmenge von Magnesiumaluminat und Siliciumdioxid, gewonnen aus kolloidalem Siliciumdioxid, mit 6 bis 12 Massen-% genommen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß massenbezogen ein Gehaltsverhältnis von Magnesiumaluminat zu Siliciumdioxid, gewonnen aus kolloida lem Siliciumdioxid, von 1 : 1 zu 1 : 3 eingestellt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxidationsmittel eine Substanz gewählt wird, welche in der Aufschlämmung negativ geladen ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel Mangandioxid (MnO₂) gewählt wird, welches bei 250 bis 500°C gebrannt worden ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Magnesiumaluminat ein solches mit einer spezifischen Oberfläche von 100 bis 250 m²/g gewählt wird.