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Hintergrund
der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft allgemein Gaserzeugung, wie sie beim Aufblasen
aufblasbarer Kraftfahrzeug-Airbag-RÜckhaltekissen auftritt, und
spezieller gaserzeugender Materialien, die Metallkomplexe von Guanylharnstoffnitrat
enthalten.
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Es
ist bekannt, einen Fahrzeuginsassen unter Verwendung eines Kissens
oder Beutels, zum Beispiel eines „Airbag-Kissens", das mit Gas aufgeblasen
oder ausgedehnt wird, wenn das Fahrzeug einer plötzlichen Entschleunigung unterliegt,
wie im Fall eines Zusammenstoßes,
zu schützen.
In solchen Systemen ist das Airbag-Kissen normalerweise in einem
unaufgeblasenen und gefalteten Zustand enthalten, um die Raumerfordernisse
zu minimieren. Solche Systeme enthalten typischerweise auch einen
oder mehrere Aufprallsensoren, die auf oder an dem Rahmen oder Chassis
des Fahrzeugs befestigt sind, um plötzliche Entschleunigungen des
Fahrzeugs festzustellen und eine Aktivierung des Systems elektronisch
auszulösen.
Bei einer Systemaktivierung beginnt das Kissen in nicht mehr als
einigen Millisekunden mit Gas, das von einer Vorrichtung, bezeichnet
als eine „Aufblaseinrichtung", produziert oder
zugeführt
wird, aufgeblasen zu werden.
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Gaserzeugende
Zusammensetzungen, die üblicherweise
beim Aufblasen von aufblasbaren Kraftfahrzeug-Airbag-Rückhaltekissen
benutzt wurden, verwendeten bisher am typischsten Natriumazid oder
beruhten auf diesem. Solche Zusammensetzungen auf Azidbasis erzeugen
oder bilden normalerweise Stickstoffgas beim Zünden. Obwohl die Verwendung
von Natriumazid und bestimmter anderer gaserzeugender Materialien auf
Azidbasis derzeitigen Industriespezifikationen, -richtlinien und
-standards genügen,
kann eine solche Verwendung Befürchtungen
aufkommen oder sich verstärken
lassen bezüglich
sicherer und effektiver Handhabung, Zufuhr und Entsorgung solcher
gaserzeugender Materialien.
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Im
Hinblick hierauf wurden signifikante Bemühungen auf eine Minimierung
oder ein Vermeiden der Verwendung von Natriumazid in Kraftfahrzeug-Airbag-Aufblaseinrichtungen
gerichtet. Durch solche Bemühungen
wurden verschiedene Kombinationen von Nicht-Azidtreibstoffen und
Oxidationsmitteln für
die Verwendung in gaserzeugenden Zusammensetzungen vorgeschlagen.
Diese Nicht-Azidbrennstoffe werden allgemein erwünschtermaßen weniger giftig bei der
Herstellung und Verwendung sein im Vergleich mit Natriumazid und können daher
leichter entsorgt werden und erwiesen sich wenigstens teilweise
als annehmbarer seitens der Allgemeinheit. Weiterhin ergeben Nicht-Azidbrennstoffe,
die aus Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffatomen
aufgebaut sind, typischerweise alle gasförmige Produkte bei der Verbrennung.
Wie für
den Fachmann auf der Hand liegen wird, sind Brennstoffe mit hohen
Stickstoff- und Wasserstoffgehalten und mit niedrigem Kohlenstoffgehalt
allgemein attraktiv für
die Verwendung in solchen aufblasbaren Rückhaltevorrichtungen infolge
ihres relativ hohen Gasausstoßes
(wie gemessen in Mol Gas, das je 100 g des gaserzeugenden Materials
erzeugt werden).
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Zusätzlich zu
niedriger Toxizität
und hohem Gasausstoß sind
Brennstoffkomponenten für
die Verwendung in gaserzeugenden Materialien erwünschtermaßen relativ billig, Wärmebeständig (d.
h. die erwünschte Zersetzung
tritt erst bei Temperaturen höher
als etwa 16°C
ein), und sie haben eine geringe Affinität zu Feuchtigkeit.
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Oxidationsmittel,
die in der Technik bekannt und üblicherweise
in solchen gaserzeugenden Zusammensetzungen verwendet werden, sind
Metalloxide oder Salze Sauerstoff enthaltender Anionen (zum Beispiel Nitrate,
Perchlorate, etc.). Während
der Verbrennung endet jedoch typischerweise die Metallkomponente
solcher Oxidationsmittel als ein Feststoff. So kann die Menge an
Oxidationsmittel, die in solchen gaserzeugenden Materialien enthalten
ist, signifikant die Gasmenge beeinflussen, die bei Verbrennung
des gaserzeugenden Materials erzeugt wird. Im Hinblick hierauf wurden
Bemühungen
unternommen, die auf das Reduzieren oder Minimieren der in solchen
gaserzeugenden Formulierungen erforderlichen Oxidationsmittelmenge
gerichtet waren. Ein Weg, der mit wenigstens einigem Erfolg beim
Reduzieren oder Minimieren der erforderlichen Oxidationsmittelmenge
beschritten wurde, schließt
die Einarbeitung von Sauerstoff in größeren relativen Mengen in die
Brennstoffkomponente der gaserzeugenden Zusammensetzung ein. So
können
erwünschte
Brennstoffe für
die Verwendung in solchen gaserzeugenden Zusammensetzungen vorzugsweise
einen relativ hohen Sauerstoffgehalt besitzen.
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Eine
zusätzliche
Komplikation entsteht aufgrund der Tatsache, daß wenigstens bestimmte übergangsmetallhaltige
Verbindungen oder Materialien, wie üblicherweise verwendete metallhaltige
Oxidationsmittel, unerwünscht
mit anderen Zusammensetzungsmaterialien unter Bildung von Metallderivaten
hochexplosiver Natur reagieren können
und somit ungeeignet für
verschiedene allgemeine Verwendungen, wie in einem aufblasbaren
Kraftfahrzeug-Rückhaltesystem
oder einer gaserzeugenden Vorrichtung, die in einem solchen Sicherheitssystem
verwendet wird, reagieren können.
Wenn man übergangsmetallhaltige
Verbindungen oder Materialien in solchen Rezepturen einschließt, muß somit
Sorge getragen werden, daß die
Rezeptur nicht auch ein Material enthält, welches unerwünscht mit
solchen Materialien reagiert, um solche explosiven Metallderivate zu
bilden.
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Die
US-Patentschrift 6,024,812 beschreibt Treibmittelformulierungen,
die Nitroaminoguadinin als eine Hauptkomponente, einen Sekundärbrennstoff
oder explosiven Bestandteil, wie Dicyandiamidinnitrat (auch bekannt
als „Guanylharnstoffnitrat") und ein Oxidationsmittel
enthalten. Diese Patentschrift offenbart, daß Oxidationsmittel, die in
ihrer Treibmittelformulierung brauchbar sind, Nitrate von Alka li-
und Erdalkalielementen, Perchlorate von Alkali- und Erdalkalielementen,
Ammoniumnitrat, Ammoniumperchlorat oder Gemische dieser Verbindungen
enthalten.
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Für den Fachmann
wird es auf der Hand liegen, daß Nitroaminoguanidin
in einer Form existiert, die Säureeigenschaften
hat und metallische Derivate hochexplosiver Natur bilden kann. Somit
sind Verbindungen oder Materialien, die ein Übergangsmetall enthalten, unverträglich mit
Nitroaminoguanidin für
die Anwendung in bekannten aufblasbaren Automobil-Rückhaltesystemen
mit Gaserzeugung.
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Zusätzlich zu
den oben aufgezeigten erwünschten
Eigenschaften und Charakteristiken müssen gaserzeugende Materialien
für die
Verwendung in aufblasbaren Kraftfahrzeug-Rückhalteeinrichtungen genügend reaktiv
sein, so daß bei
geeigneter Einleitung ihrer Reaktion das resultierende Gas einer
ausreichend raschen Erzeugungs- oder Gewinnungsreaktion unterliegt,
so daß ein
entsprechendes aufblasbares Airbag-Kissen geeignet aufgeblasen wird,
um einen Schlagschutz für
einen damit verbundenen Fahrzeuginsassen zu liefern. Im allgemeinen
kann die Brenngeschwindigkeit für
eine gaserzeugende Zusammensetzung durch die nachfolgende Gleichung
(1) wieder gegeben werden: Rb = Bpn (1)worin
Rb
= Brenngeschwindigkeit (linear)
B = Konstante
P = Druck
n
= Druckexponent, wobei der Druckexponent die Schleife der Kurve
des log des Druckes entlang der x-Achse gegen den log der Brenngeschwindigkeit
entlang der y-Achse
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Guanidinnitrat
(CH6N4O3)
ist ein Nicht-Azid-Brennstoff mit vielen der oben genannten erwünschten Brennstoffeigenschaften
oder -charakteristiken. Beispielsweise ist Guanidinnitrat im Handel
erhältlich,
relativ billig, nicht giftig, ergibt ausgezeichneten Gasausstoß infolge
eines hohen Gehaltes an Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff und
eines niedrigen Kohlenstoffgehaltes und hat ausreichend Wärmebeständigkeit,
um ein Sprühtrocknen
zu gestatten. Als ein Ergebnis fand Guanidinnitrat verbreitete Verwendung
in der Automobil-Airbag-Industrie.
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Leider
leidet Guanidinnitrat unter einer geringeren Brenngeschwindigkeit
als erwünscht
sein kann. Weiterhin kann Guanidinnitrat bei Kombination mit bestimmten
anderen üblichen
Gaserzeugungsrezepturkomponenten unerwünscht eutektische Gemische
bilden. Die mit solchen eutektischen Gemischen verbundenen niedrigeren
Schmelzpunkte können
ihrerseits Befürchtungen
bezüglich
der Alterungscharakteristiken und -eigenschaften der gaserzeugenden
Formulierung verstärken.
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So
bleibt ein Bedarf für
ein Azid-freies gaserzeugendes Material, welches effektiver ein
oder mehrere der oben beschriebenen Probleme oder Nachteile überwinden
kann. Insbesondere besteht ein Bedarf für gaserzeugende Materialien,
die, obwohl sie bei der Überwindung
eines oder mehrerer der Probleme oder Nachteile oben identifiziert
wurden, auch eine erwünscht
schnelle Brenngeschwindigkeit liefern oder ergeben, wie sie für spezielle
Anwendungen erforderlich oder erwünscht ist, während auch
eine Bildung unerwünschter eutektischer
Gemische vermieden wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
allgemeines Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Gaserzeugung
zu bekommen und spezieller verbesserte gaserzeugende Zusammensetzungen
sowie verbundene Einrichtungen, die gaserzeugende Zusammensetzung
enthalten, und Verfahren zur Gaserzeugung zu erhalten.
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Ein
spezielleres Ziel der Erfindung ist es, ein oder mehrere der oben
beschriebenen Probleme zu überwinden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann die allgemeine Aufgabe der Erfindung wenigstens
teilweise durch eine gaserzeugende Zusammensetzung gelöst werden,
welche einen Komplex von Guanylharnstoffnitrat mit wenigstens einem
Metallelement mit einer Atomzahl von 21–30 und 39–50 einschließt. Die
gaserzeugende Zusammensetzung enthält auch genügend Oxidationsmittel, so daß bei Einleitung
der Verbrennungsreaktion der gaserzeugenden Zusammensetzung Reaktionsprodukte
einschließlich
einer Menge von Stickstoffgas erzeugt werden.
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Der
Stand der Technik liefert allgemein gaserzeugende Materialien, die,
obwohl den sie Einschluß von oder
das Vertrauen auf Azid oder Materialien auf Azidbasis vermeiden,
auch zweckmäßig ausgewählte Kriterien
erfüllen,
wie bezüglich
der Herstellung und Leistung. Insbesondere haben gaserzeugende Materialien nach
dem Stand der Technik und solche, wie sie in gaserzeugenden Vorrichtungen
verwendet werden, die beispielsweise in aufblasbaren Automobil-Rückhaltesystemen
benutzt werden, allgemein keine erwünscht hohen Brenngeschwindigkeiten,
obwohl unerwünschte
Bildung von Eutektika vermieden wird und auch verschiedene Herstellungs-
und Leistungskriterien erfüllt
werden, wie effektiv erwünscht
ist. Beispielsweise und, wie in größeren Einzelheiten hier beschrieben,
können
solche Herstellungs- und Leistungskriterien folgende einschließen:
- a) Vermeidung des Einschlusses von oder des
Vertrauens auf Azid oder Materialien auf Azidbasis,
- b) Kosten,
- c) Sicherheit,
- d) Gasausstoß,
- e) Wärmebeständigkeit,
- f) Ausflußtoxizität und
- g) Leichtigkeit der Herstellung oder Produktion durch Verarbeitung
auf Wasserbasis.
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Die
Erfindung umfaßt
weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer gaserzeugenden Zusammensetzung.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
dieses Aspekts der Erfindung besteht ein solches Verfahren darin,
daß man
eine Menge von Guanylharnstoffnitrat mit einer ausreichenden Menge
eines komplexbildenden Mittels, das wenigstens ein Metallelement
mit einer Atomzahl von 21–30
und 39–50
enthält,
behandelt, um einen Komplex von Guanylharnstoffnitrat zu bilden,
der wenigstens ein Metallelement enthält.
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Wie
in weiteren Einzelheiten nachfolgend beschrieben und gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
eines solchen Aspekts der Erfindung, kann eine solche Behandlung
erwünschtermaßen in einem
wäßrigen Schlamm
bei erhöhter
Temperatur durchgeführt
werden. Weiterhin können
zusätzliche
gaserzeugende Zusammensetzungsmaterialien oder -komponenten, wie
Oxidationsmittel, Co-Brennstoffe,
Additive oder deren Kombinationen erwünschtermaßen in solchen gaserzeugenden
Zusammensetzungen über
die Zugabe derselben zu einem solchen Schlammgemisch hinzugefügt werden.
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Die
Erfindung umfaßt
weiterhin nach noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung ein
Verfahren zur Erzeugung von Gas, wobei eine gaserzeugende Zusammensetzung,
die einen Komplex von Guanylharnstoffnitrat mit wenigstens einem
Metallelement mit einer Atomzahl von 21–30 und 39–50 sowie genügend Oxidationsmittel
enthält,
derart umgesetzt werden, daß bei
Einleitung der Verbrennungsreaktion der gaserzeugenden Zusammensetzung
Reaktionsprodukte, die eine Menge Stickstoffgas enthalten, erzeugt
werden.
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Wie
hier verwendet, sollen Bezugnahmen auf eine spezielle Zusammensetzung,
Komponente, oder ein spezielles Material, wie einen „Brennstoff" so verstanden werden,
daß sie
sich auf eine Chemikalie beziehen, die allgemein nicht genügend Sauerstoff
enthält,
um vollständig
zu CO2, H2O und
N2 zu verbrennen.
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Entsprechend
sollen hier Bezugnahmen auf eine spezifische Zusammensetzung, Komponente
oder ein spezielles Material als ein „Oxidationsmittel" so verstanden werden,
daß sie
bzw. es eine Chemikalie ist, die allgemein mehr als genügend Sauerstoff
besitzt, um vollständig
zu CO2, H2O und
N2 zu verbrennen.
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Guanylharnstoffnitrat
(NH2C(NH)NHC(O)NH2·HNO3) ist auch allgemein als Dicyandiamidin
und Amidinoharnstoff bekannt.
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Andere
Ziele und Vorteile werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten
Beschreibung offensichtlich, die in Verbindung mit den beigefügten Ansprüchen und
Zeichnungen zu sehen ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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Die
Figur ist eine vereinfachte schematische, teilweise weggebrochene
Darstellung, welche die Entfaltung eines Airbag-Kissens aus einer
Airbagmodulanordnung in einem Fahrzeuginneren gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung erläutert.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende liefert gaserzeugende Materialien, die beim Aufblasen
aufblasbarer Einrichtungen, wie eines Fahrzeugsinsassen-Rückhalte-Airbag-Kissens
verwendet werden kann. Solche gaserzeugenden Materialien schließen typischerweise
wenigstens einen Komplex von Guanylharnstoffnitrat mit wenigstens
einem Metallelement mit einer Atomzahl von 21–30 und 39–50 und ausreichend Oxidationsmittel
ein, so daß bei Einleitung
einer Verbrennungsreaktion der gaserzeugenden Zusammensetzung Reaktionsprodukte
erzeugt werden, die eine Menge Stickstoffgas einschließen.
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Aus
Gründen,
wie den Kosten, der Verfügbarkeit
und der niedrigen Toxizität
schließen
bevorzugte Metallelemente für
die Verwendung in der Praxis der Erfindung Mangan, Zink und insbesondere
Kupfer ein.
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In
gaserzeugenden Zusammensetzungen nach der Erfindung dient der Metallkomplex
von Guanylharnstoffnitrat typischerweise oder primär als ein
Brennstoffmaterial. In der Praxis enthalten bevorzugte gaserzeugende
Zusammensetzungen nach der Erfindung Brennstoffkomponente im Bereich
von etwa 20 bis etwa 70 Gewichtsprozent der Zusammensetzung. Gaserzeugende
Zusammensetzungen nach der Erfindung können zusätzlich ein oder mehrere weitere
Nicht-Azidbrennstoffmaterialien enthalten. Beispielsweise enthalten gemäß bestimmten
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung gaserzeugende Zusammensetzungen Guanidinnitrat zusätzlich zu
einem oder mehreren Metallkomplexen von Guanylharnstoffnitrat, wie
oben beschrieben. So bestehen in der allgemeinen Praxis der Erfindung
etwa 10 und bis zu 100 Prozent der Brennstoffmaterialkomponente
aus einem oder mehreren solchen Metallkomplexen von Guanylharnstoffnitrat.
Die Fachleute auf diesem Gebiet, die durch die hier vorgesehene
Technik geleitet werden, werden in der Lage sein, die genaue relative
Menge von Metallkomplex von Guanylharnstoffnitrat für gaserzeugende
Zusammensetzungen zu bestimmen, je nach Faktoren, wie der erwünschten
relativen Brenngeschwindigkeit und dem Gasausstoß. Besonders können durch
den Gehalt einer größeren relativen
Menge von solchem Metallkomplex von Guanylharnstoffnitrat Zusammensetzungen
realisiert werden, die höhere
relative Brenngeschwindigkeiten haben. Andererseits können jedoch
gaserzeugende Zusammensetzungen mit erhöhten Gehalten von solchem Metallkomplex
von Guanylharnstoffnitrat wenigstens etwas reduzierten Gasausstoß haben.
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Verschiedene
Oxidationsmittel, die im Stand der Technik bekannt sind, können entweder
alleine oder in verschiedenen Kombinationen bei der Praxis der Erfindung
benutzt werden. Beispielsweise und ohne unnötige Beschränkung auf die breitere Praxis
der Erfindung können
Oxidationsmittel verwendet werden, die beispielsweise aus der Gruppe
ausgewählt
werden, welche aus Alkalimetallnitraten, -chloraten und -perchloraten, Erdalkalimetallnitraten,
-chloraten und -perchloraten, Übergangsmetalloxiden,
basischen Nitraten, Amminnitrat-, -chlorat- und -perchloratkomplexen,
Ammoniumnitraten, entweder mit oder Phasenstabilisierung, und Gemische
oder Kombinationen zweier oder mehrerer solcher Oxidationsmittel,
entweder aus der gleichen oder einer anderen derartiger Gruppen,
verwendet werden.
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Gemäß bestimmten
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung bestehen etwa 30 bis etwa 80 Gewichtsprozent dieser
gaserzeugenden Zusammensetzungen allgemein aus einer solchen Oxidationsmittelkomponente.
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Gaserzeugende
Zusammensetzungen gemäß der Erfindung
können
auch erwünschtermaßen ein oder
mehrere Zusatzstoffe enthalten, wie in der Technik bekannt ist.
Solche Additive haben typischerweise die Funktion, eine oder mehrere
der folgenden Bedingungen zu erfüllen:
Steigerung der Verbrennungsgeschwindigkeit der gaserzeugenden Zusammensetzung,
Verbesserung der Handhabung oder anderer Materialeigenschaften der
Schlacke, die nach der Verbrennung oder Reaktion des gaserzeugenden
Materials zurückbleibt, die
Funktion, die bei der Reaktion gebildeten Produkte zu kühlen und
entweder die Fähigkeit,
das gaserzeugende Material zu handhaben oder zu verarbeiten. Beispielsweise
können
gaserzeugende Zusammensetzungen nach der Erfindung ein oder mehrere
Additive, wie Kieselsäure
und Aluminiumoxid, in einer relativen Menge zwischen etwa 0 und
etwa 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise in einer Menge von etwa 2
bis etwa 5 Gewichtsprozent, wo solche Gewichtsprozentsätze auf
der Basis der gesamtgaserzeugenden Materialzusammensetzung sind.
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Obwohl
die breitere Praxis der Erfindung notwendigerweise durch die Art
und Weise oder Technik beschränkt
ist, durch welche ein solcher Metallkomplex von Guanylharnstoffnitrat
oder eine damit verbundene gaserzeugende Zusammensetzung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hergestellt oder gebildet wird, kann der vorliegende
Metallkomplex von Guanylharnstoffnitrat durch Umsetzung von Guanylharnstoffnitrat
mit einem geeigneten komplexbildenden Mittel gebildet werden, welches
wenigstens ein Metallelement mit einer Atomzahl von 21–30 und
39–50
enthält,
wie ein Übergangsmetallcarbonat
oder ein basisches Metallcarbonat, wie basisches Kupfercarbonat,
in einem wäßrigen Schlamm
bei erhöhter
Temperatur (zum Beispiel T > 50°C). Eine
solche Reaktion wird, wie angenommen wird, durch die Reaktion (2)
nachfolgend wiedergegeben: Cu(OH)2CuCO3 + 4(C2H7N5O4) ⇔ 2Cu(C2H6N4O)2(NO3)2 +
2H2O + CO2 (2)
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Der
Kupferkomplex von Guanylharnstoffnitrat, der spezieller als Kupfer(II)-Bisguanylharnstoffdinitrat und
gewöhnlich
als CuGUN bezeichnet, kann in guter Ausbeute gebildet werden, wenn
das Abziehen von freigesetztem CO2 das Reaktionsgleichgewicht
zur weiteren Bildung des Komplexproduktes zwingt.
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Nach
einer bevorzugten Praxis zur Herstellung oder Bildung einer gaserzeugenden
Zusammensetzung, die einen solchen oder ähnlichen Metallkomplex von
Guanylharnstoffnitrat bildet, können
ein oder mehrere Oxidationsmittel, wie oben beschrieben, zu einem
solchem Schlammgemisch zugesetzt werden. Weiterhin können, wenn
erwünscht,
ein oder beide oder mehr zusätzliche
Brennstoffmaterialien (zum Beispiel ein oder mehrere „Co-Brennstoffe"), wie oben beschrieben,
zugegeben werden, und ein oder mehrere Additive, wie oben auch beschrieben,
können
auch zu einem solchen Schlamm zugesetzt werden, um eine gaserzeugende
Zusammensetzung mit speziell erwünschten
Leistungen oder Parametern zu bilden.
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Fachleute
und durch die hier vorgesehene technische Lehre angeleitete Personen
werden es begrüßen, daß die Möglichkeit,
eine gaserzeugende Zusammensetzung herzustellen, die das Oxidationsmittel
enthält,
beispielsweise durch eine Verarbeitung auf Wasserbasis, verschiedene
praktische und kommerzielle Vorteile hat. Beispielsweise können durch
die Verwendung einer Bearbeitung auf Wasserbasis die Komponenten mit
größerer Gleichmäßigkeit
vermischt oder anderweitig verarbeitet werden, so daß das erwünschte Ergebnis hinsichtlich
der Variierbarkeit der Bestandteile geringer ist. Es ist jedoch
zu verstehen, daß ein
oder mehrere Metallkomplexe von Guanylharnstoffnitrat gemäß der Erfindung
in verschiedenen erwünschtermaßen gebildeten
oder produzierten gaserzeugenden Zusammensetzungen eingearbeitet
werden können
oder in verschiedenen erwünschtermaßen gebildeten
oder produzierten gaserzeugenden Zusammensetzungen eingeschlossen
werden können,
so daß die
breitere Praxis der Erfindung nicht notwendigerweise auf eine solche
Methode der gaserzeugenden Bildung auf einen solchen Schlamm auf
Wasserbasis beschränkt
ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Praxis der Erfindung kann durch den Einschluß oder die
Verwendung eines solchen Metallkomplexes von Guanylharnstoffnitrat
in gaserzeugenden Materialien auf den Einschluß oder die Verwendung von Natriumazid
oder anderer ähnlicher
Azidmaterialien vermieden werden, während das Verwenden erwünscht ausreichender
hoher oder verbesserter Brenngeschwindigkeiten und Überwindung
eines oder mehrerer der Probleme, Nachteile oder Beschränkungen,
wie bezüglich
der Kosten, der kommerziellen Verfügbarkeit, der niedrigen Toxizität, der Wärmebeständigkeit
und der geringen Affinität
zu Feuchtigkeit vorgesehen werden.
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Wie
auf der Hand liegt, können
gaserzeugende Zusammensetzungen gemäß der Erfindung in einer Vielzahl
unterschiedlicher Strukturen, Anordnungen und Systeme eingearbeitet,
benutzt oder praktiziert werden. Als repräsentativ erläutert die
Figur ein Fahrzeug 10 mit einem Inneren 12, worin
ein aufblasbares Fahrzeuginsassen-Sicherheitsrückhaltesystem positioniert
ist, welches allgemein mit dem Bezugszeichen 14 gekennzeichnet
ist. Das Sicherheitsrückhaltesystem 14 des
Fahrzeuginsassen enthält
einen offenmundigen Reaktionskanister 16, der ein Gehäuse für eine aufblasbare
Fahrzeuginsassen-Rückhalteeinrichtung 20,
zum Beispiel ein aufblasbares Airbag-Kissen, und eine Apparatur,
die allgemein mit dem Bezugszeichen 22 versehen ist, zur
Erzeugung oder Zufuhr von Aufblasgas für das Aufblasen einer damit
verbundenen Insassen-Rückhalteeinrichtung.
Wie oben gesagt, wird eine solche gaserzeugende Einrichtung üblicherweise
als eine Aufblaseinrichtung bezeichnet.
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Die
Aufblaseinrichtung 22 enthält eine Menge einer gaserzeugenden
Zusammensetzung gemäß der Erfindung,
wie oben beschrieben. Die Aufblaseinrichtung 22 enthält auch
einen Zünder,
wie er im Stand der Technik bekannt ist, um eine Verbrennung der
gaserzeugenden Zusammensetzung in Zündverbindung mit der gaserzeugenden
Zusammensetzung einzuleiten. Wie auf der Hand liegt, bildet die
spezielle Konstruktion der Aufblaseinrichtung nicht eine Beschränkung der
breiteren Praxis nach der Erfindung, und somit können solche Aufblaseinrichtungen
variabel konstruiert werden, wie auch in der Technik bekannt ist.
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In
der Praxis sorgt das Airbag-Kissen 20 bei Entfaltung erwünschtermaßen für den Schutz
eines Fahrzeuginsassen 24 durch Rückhalten einer Bewegung des
Insassen in einer Richtung zur Vorderseite des Fahrzeugs hin, d.
h. in Richtung nach rechts, wie in der Figur zu sehen ist.
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Die
vorliegende Erfindung wird in weiteren Einzelheiten in Verbindung
mit den folgenden Beispielen beschrieben, die verschiedene Aspekte
erläutern
oder simulieren, die in der Praxis der Erfindung auftreten. Es ist
verständlich,
daß alle
Veränderungen,
die unter den Erfindungsgedanken fallen erwünschtermaßen geschützt sind, und somit ist die
Erfindung nicht als auf diese Beispiele beschränkt anzusehen.
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Beispiele
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Vergleichsbeispiel 1 und
Beispiele 1–3
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In
jedem dieser Tests wurde gaserzeugendes Materialpulver mit der in
Tabelle 1 gezeigten speziellen Zusammensetzung hergestellt, wobei
sich die numerischen Werte auf Gewichtsprozente beziehen. Die Proben
einer jeden dieser speziellen Zusammensetzungen wurden bei 5443
kg (12.000 lbs) Kraft zu Rohlingen mit einer kompakten zylindrischen
Form mit einem Durchmesser von 1,27 cm (0,5 Inch) preßgeformt.
Diese gaserzeugenden Materialrohlinge wurden dann jeweils hinsichtlich der
Brenngeschwindigkeit sowie bezüglich der
Brenngeschwindigkeitsabstufung und -konstante bewertet. Die Ergebnisse
einer solchen Bewertung sind in der Tabelle 2 nachfolgend gezeigt.
Tabelle 2 enthält
auch Dichtewerte und thermochemische Daten (zum Beispiel Gasausbeute
in Mol je 100 Gramm gaserzeugende Zusammensetzung, Gasausbeute in
Mol je Kubikzentimeter gaserzeugende Zusammensetzung und Flammentemperatur
(Tc) in Kelvin), welche in jedem Fall unter
Verwendung der im Handel erhältlichen
Softwareprogramme „PEP
1" (Antrieb-Bewertungs-Programm), übertragen
von Martin Marietta, erhalten werden.
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Diskussion der Ergebnisse
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Wie
die Werte in Tabelle 2 zeigen, führte
das Einschließen
und die Verwendung des Kupferkomplexes von Guanylharnstoffnitrat
(CuGUN) als gaserzeugendes Mittel gemäß der Erfindung zu Zusammensetzungen mit
erhöhten
Brenngeschwindigkeiten. Außerdem
führte
der Gehalt der Rezeptur und die Verwendung eines solchen Metallkomplexes
von Guanylharnstoffnitrat zu Rezepturen mit dem zusätzlichen
Vorteil verminderter Flammentemperatur. As ein Ergebnis hiervon
würde man
bei solchen Formulierungen erwarten, daß sie zu verbesserten Ausläufen, zum
Beispiel zu einem Auslauf mit einem verminderten NOx-Gehalt.
Weiterhin wurde als ein Ergebnis der größeren Dichte der Zu sammensetzungen,
die den Kupferkomplex von Guanylharnstoffnitrat, CuGUN, enthielten,
einen vergleichbaren volumetrischen Gasausstoß ergaben.
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So
liefert die Erfindung eine gaserzeugende Zusammensetzung, wie sie
in gaserzeugenden Vorrichtungen verwendet wird, welche in aufblasbaren
Automobil-Rückhaltesystemen
verwendet wird, und gaserzeugende Materialien enthalten, während ein
Einschluß vermieden
wird oder ein Vertrauen auf Azid oder Materialien auf Azidbasis
vermieden wird, Herstellungs- und Leistungskriterien erfüllt werden,
wie Kosten, Sicherheit, Gasausstoß, Wärmebeständigkeit, Ausflußtoxizität und Leichtigkeit
der Herstellung bei der Produktion über das Verfahren auf Wassergrundlage,
wie beispielsweise in einer effektiven Weise, während man hohe Brenngeschwindigkeiten
bekommt.
