DE60112231T2 - Kohlenwasserstoffbindemittel enthaltende pyrotechnische gaserzeugende Zusammensetzungen und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung - Google Patents

Kohlenwasserstoffbindemittel enthaltende pyrotechnische gaserzeugende Zusammensetzungen und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der pyrotechnischen Erzeugung von Gasen, welche insbesondere in Systemen benutzt werden können, welche dem Schutz von Insassen eines Automobils mittels Kissen dienen, welche durch die Verbrennungsgase einer pyrotechnischen Ladung aufgeblasen werden. Genauer gesagt betrifft die Erfindung pyrotechnische Zusammensetzungen; welche bei Temperaturen, welche für die Sicherheit des Automobils annehmbar sind, saubere und nicht-toxische Gase erzeugen. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren im kontinuierlichen Maßstab zur Herstellung dieser Zusammensetzungen.
  • Wegen verschiedener pyrotechnischer Erfordernisse und insbesondere um ein korrektes Aufblasen der Schutzkissen zu gewährleisten, müssen die pyrotechnischen Gaserzeuger in äußerst kurzen Zeiten, d. h. in der Größenordnung von 30 Millisekunden, saubere Gase liefern, d. h. Gase, die frei sind von festen Partikeln, welche heiße Punkte bilden können, die die Wand des Kissens beschädigen könnten, und Gase, die nicht giftig sind, d. h. einen geringen Gehalt an Stickstoffoxiden, Kohlenstoffoxiden und chlorierten Produkten aufweisen.
  • Verschiedene Familien von pyrotechnischen Zusammensetzungen sind mit diesem Ziel entwickelt worden.
  • Ein erste Familie betrifft Zusammensetzungen auf der Basis von alkalischen oder Erdalkaliaziden in Gegenwart eines anorganischen Oxidationsmittel wie Kaliumnitrat oder einem Metalloxid. Diese Zusammensetzungen, die ggf. ein Bindemittel enthalten können, weisen größere Nachteile auf.
  • Einerseits produzieren sie während ihrer Verbrennung viel Staub der durch relativ aufwendige Filtrationssysteme filtriert werden muss, was sowohl das Gewicht als auch den Preis des Generators erhöht. Andererseits sind die Azide sehr giftige Produkte, die überdies die Möglichkeit einschließen, Azide des Bleis oder anderer Schwermetalle zu bilden, die primäre Explosionsstoffe sind. Diese Zusammensetzungen sind somit nur schwer unter guten Bedingungen während mehrere Jahre in einem Automobil aufzubewahren.
  • Eine zweite Familie betrifft Zusammensetzungen auf der Basis von Nitrozellulose und Nitroglycerin. Diese Verbindungen, die auch bekannt sind unter der Bezeichnung „Pulver auf doppelter Basis" (poudres à double base), sind sehr interessant, da sie sehr schnell brennen ohne Staub zu produzieren. Sie weisen allerdings den Nachteil auf, über die Zeit und bei hohen Temperaturen nicht ganz stabil zu sein.
  • Eine dritte Familie betrifft Zusammensetzungen, die „Komposits" (composites) genannt werden, die sich in erster Linie zusammensetzen aus einem organischen Bindemittel und einer oxidierenden anorganischen Ladung wie insbesondere einem anorganischen Perchlorat. Diese Zusammensetzungen sind à priori sehr interessant, da sie eine gute Brandgeschwindigkeit und eine ausgezeichnete Alterungsbeständigkeit aufweisen.
  • So wurden im Patent FR-A-2 137 619 oder in seinem korrespondierenden US-Patent US-A-3,723,205 Zusammensetzungen vorgeschlagen, worin das Bindemittel ein Polyvinylchlorid ist und die oxidierende Ladung ein Ammoniumperchlorat in Gegenwart von Natriumnitrat als interner Chlorfänger. Nichtsdestoweniger ist die Verwendung eines chlorhaltigen Bindemittels in Gegenwart von energieaufweisenden Ladungen ein schwieriges Unterfangen, insbesondere in Hinsicht auf die Sicherheit und die Ungiftigkeit der erzeugten Gase.
  • Es sind auch schon zusammengesetzte Zusammenstellungen vorgeschlagen worden, die aus einem Silikonbindemittel, das bei Umgebungstemperatur vernetzbar ist, auch bekannt unter der Bezeichnung Bindemittel „RTV" (Room Temperature Vulcanisable) und Kaliumperchlorat bestehen, wobei das Kaliumatom die Rolle eines internen Chlorfängers spielt. Solche Zusammensetzungen werden z. B. in den Patenten FR-A-2 190 776 und FR-B-2 213 254 oder in ihren amerikanischen korrespondierenden US-A-3,986,908 und US-A-3,964,256 beschrieben. Diese Zusammensetzungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie Gase erzeugen, die sehr reich an Sauerstoff sind und von den Konstrukteuren der Automobilindustrie nicht sehr geschätzt sind.
  • Es gibt auch zusammengesetzte Komposits, die aus einem Silikonbindemittel und einem Gemisch aus Ammoniumperchlorat und Natriumnitrat bestehen. Solche Zusammensetzungen enthalten kein Lösungsmittel. Sie werden z. B. beschrieben in dem französischen Patent FR-A-2 728 562 oder in dem amerikanischen korrespondierenden US-A-5 610 444. Diese Komposits erzeugen wohl saubere Gase, die reich sind an Stickstoff und nicht giftig sind, die aber den Nachteil aufweisen, dass sie bei sehr hohen Temperaturen brennen und einen hohen Anteil an festen Rückständen produzieren.
  • Die bestehenden Verfahren, Zusammensetzungen herzustellen, erfordern die Gegenwart eines Lösungsmittels, um die Viskosität einzustellen. Die Verwendung eines Lösungsmittels stellt zahlreiche Nachteile dar, insbesondere wenn es sich um industrielle Anwendungen handelt. Das Lösungsmittel muss aus der Zusammensetzung entfernt werden, und diese Maßnahme birgt die Gefahr in sich, dass Porositäten in der pyrotechnischen Ladung erzeugt werden.
  • Der Fachmann ist deshalb immer noch auf der Suche nach pyrotechnischen gaserzeugenden Zusammensetzungen, die kein Lösungsmittel enthalten und die bei Temperaturen, die für die Autoindustrie akzeptabel sind, saubere, nicht-toxische Gase erzeugen und dabei nur sehr wenig feste Rückstände bilden. Der Fachmann ist gleichzeitig auf der Suche nach einem kontinuierlichen Herstellungsverfahren für solche Zusammensetzungen insbesondere in Form von Blöcken.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, solche Zusammensetzungen zur Verfügung zu stellen sowie ein Verfahren, das die Herstellung derselben erlaubt.
  • Die Erfindung betrifft deshalb eine gasbildende pyrotechnische Zusammensetzung, welche ein Bindemittel, eine organische Stickstoffverbindung, Zusätze und eine oxidierende Ladung enthält, die Ammoniumperchlorat und einen Chlorfänger umfasst, wobei das Bindemittel ein Kohlenwasserstoffbindemittel aus mindestens zwei Komponenten ist, wobei einer der Komponenten ein Kautschuk ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gummi ein Polyestergummi ist, der zusammen mit einem Polyesterharz vorhanden ist und der, wenn der Gummi ein Acrylgummi ist, zusammen mit einem seiner Weichmacher vorhanden ist.
  • Unter Gummi ist im Rahmen der Erfindung ein Polymer zu verstehen, dessen Molekülmasse über 200000 ist, die Acrylgummi, welche verwendet werden, werden auch Acrylkautschuk oder Polyacrylate genannt. Diese Gummi können reaktive Enden aufweisendes Typs Chlor/Carboxyl, Chlor, Hydroxyl oder Epoxy.
  • Die Polyestergummi, die verwendet werden, sind Kautschuke, die Esterglieder im Molekül aufweisen und die reaktive Endungen des Typs Hydroxyl besitzen können.
  • Man nennt Harz ein Kohlenwasserstoffpolymer, wenn die Molekülmasse zwischen 100 und 10000 liegt.
  • Entsprechend einer ersten bevorzugten Ausführungsform besteht das Bindemittel aus einer Zusammensetzung eines Acrylgummis und eines seiner Weichmacher. Der Weichmacher wird ausgewählt aus der Gruppe, die aus Dioctyladipat und Dioctylazelat besteht.
  • Im Allgemeinen befindet sich ein Vernetzungsmittel im Bindemittel.
  • Entsprechend einer zweiten bevorzugten Ausführungsform besteht das Bindemittel aus einer Zusammensetzung, die Polyestergummi und ein Polyesterharz enthält. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform enthält die Zusammensetzung u. a. ein Vernetzungsmittel des Typs Isocyanat.
  • Entsprechend einer dritten bevorzugten Ausführungsform ist der Gewichtsanteil der Ladungen höher oder gleich 85% des Gesamtgewichts der Zusammensetzung. Unter Ladungen sind zu verstehen sowohl die oxidierenden Ladungen, die organischen Stickstoffverbindungen und die anderen Zusätze.
  • Die oxidierende Zusammensetzung umfasst Ammoniumperchlorat und einen Chlorfänger. Der Chlorfänger ist ausgewählt aus der Gruppe, die sich zusammensetzt aus Natriumnitrat, Calziumcarbonat, Lithiumcarbonat, Kaliumnitrat, Strontiumnitrat, Bariumnitrat, Kaliumchlorat, Kaliumperchlorat und Kupferoxid.
  • Ein bevorzugter Chlorfänger ist das Natriumnitrat.
  • Die Zusammensetzung umfasst ebenfalls eine organische stickstoffhaltige Verbindung. Die organische stickstoffhaltige Verbindung ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nitroguanidin, Guanidinnitrat, Aminoguanidinnitrat, Oxamid, Dicyandiamid, Guanylharnstoffdinitramid und metallische Cyanamiden. Bevorzugt ist der Gewichtsanteil dieser stickstoffhaltigen Verbindung zwischen 3 und 15 Gew.-% der gesamten Zusammensetzung.
  • Entsprechend einer vierten bevorzugten Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung u. a. einen ballistischen Katalysator, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Titanoxid, Kupferoxid, basischem Kupfernitrat, Kupferchromit und Eisenoxid. Der bevorzugte ballistische Katalysator ist Eisenoxid. Der gewichtsmäßige Anteil des ballistischen Katalysators liegt vorzugsweise zwischen 0 und 4% des Gesamtgewichts der Zusammensetzung.
  • Er erlaubt u. a. die Verbrennungsgeschwindigkeit zu verbessern.
  • Entsprechend einer fünften bevorzugten Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung u. a. ein Netzmittel. Dieses Netzmittel ist ausgewählt aus der Gruppe, die sich zusammensetzt aus Organosilanen, Titanaten und Aziridinen. Die bevorzugten Organosilane sind die Trialkylsilane, dessen funktionelle Gruppe eine Vinylgruppe, Epoxy-, Amin- oder Methacrylgruppe ist.
  • Der gewichtsmäßige Anteil des Netzmittels liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 Gew.-% der gesamten Zusammensetzung.
  • Dieser Bestandteil erlaubt es die Restporosität des Produktes zu reduzieren.
  • Der ballistische Katalysator und das Netzmittel stellen die bevorzugten Zusätze der Zusammensetzung gemäß der Erfindung dar.
  • Die Erfindung betrifft ebenfalls ein kontinuierlich und ohne Lösungsmittel arbeitendes Herstellungsverfahren solcher Verbindungen in einem Zweischnecken-Mischextruder, das dadurch gekennzeichnet ist:
    • • dass der Zweischnecken-Mischextruder eine Kammer zum Mischen und Kneten, eine Druckkammer und einen Extrusionsaufsatz aufweist und
    • • dass die festen und flüssigen Bestandteile in die Misch- und Knetkammer durch zwei unterschiedliche Einspeiseöffnungen eingeführt werden, eine Öffnung für das Einführen der Feststoffe und eine Öffnung für das Einführen der Flüssigkeiten, und dass sie in dieser Kammer transportiert und geknetet werden und
    • • dass dann die homogene Paste, die so gebildet worden ist, in der Druckkammer entgast wird, dann mittels eines Extrusionsaufsatzes in Form von Stangen extrudiert wird und dass schließlich
    • • die so gebildeten Stangen zu Ladungen mit Hilfe eines Schneidapparates geschnitten werden und dass diese Ladungen zwecks Vernetzung auf eine Temperatur zwischen 100 und 150°C gebracht werden.
  • Entsprechend einer bevorzugten Variante der Erfindung wird die organische stickstoffhaltige Verbindung und das Gummi vorgemischt und in die Misch- und Knetkammer durch die Öffnung zum Einspeisen der Feststoffe eingeführt.
  • Entsprechend einer anderen bevorzugten Variante der Erfindung ist der Druck in der Druckkammer niedriger als 50 × 103 Pa, also 500 mbar.
  • Die Temperatur der Misch- und Knetkammer liegt zwischen 15°C und 75°C.
  • Der Druck am Extrusionskopf liegt zwischen 6 × 106 Pa und 15 × 106 Pa, d. h. zwischen 60 bar und 150 bar.
  • Die grundlegende besondere Eigenart der Erfindung liegt in der Tatsache begründet, dass das Kohlenwasserstoffbindemittel einerseits ein Gummi umfasst und andererseits einen festen Bestandteil, der entweder ein Harz oder ein Weichmacher ist. Man erhält also einen pastöses Bindemittel. Wenn man in dieses Bindemittel die oxidierende Ladung, die stickstoffhaltige organische Verbindung und die verschiedenen Zusätze einverleibt, hat dieses Bindemittel genügend Zusammenhalt, um in Form von Stangen extrudiert zu werden. Es ist also weder nötig ein Verdickungsmittel noch ein Lösungsmittel einzusetzen.
  • Die Stangen werden anschließend in Ladungen zerschnitten, und die Struktur des Bindemittels wird definitiv fest in Folge Vernetzung in einem Ofen bei einer Temperatur zwischen 100°C und 150°C.
  • Es wird nun eine detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gegeben, wobei Bezug genommen wird auf 1, die schematisch in Form eines Teilausschnitts eine Anlage zeigt, welche die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung erlaubt.
  • Der Zweischnecken-Mischextruder 1 umfasst einen stromaufwärts liegenden Teil 2, in welchem die Vorgänge des Mischens und des Knetens der Zusammensetzung ablaufen, einen stromabwärts befindlichen Teil 3, in welchem der Entgasungsschritt der Zusammensetzung stattfindet, und einen Extrusionskopf 4.
  • Bei Betrieb bildet sich ein Materialstopfen, der den oberen Teil 2 von dem unteren Teil 3 trennt.
  • Im Verlaufe der vorliegenden Beschreibung wird der obere Teil 2 Misch- und Knetkammer genannt und der untere Teil 3 Druckkammer.
  • Das Gummi und die stickstoffenthaltende organische Verbindung werden vorgemischt.
  • Vorzugsweise liegt das Gummi als Acrylgummi vor, und die stickstoffhaltige Verbindung ist Guanidinnitrat.
  • In der Anfangsphase werden zunächst die inerten Bestandteile eingeführt, d. h. der Weichmacher und die verschiedenen Additive. Sodann werden die oxidierenden Ladungen und das Gemisch Gummi/stickstoffenthaltende Verbindung eingeführt. Wenn die Anfangsphase beendet ist, werden die verschiedenen Konstituenten kontinuierlich in die Misch- und Knetkammer eingeführt. Die Feststoffe A werden ohne Lösungsmittel mit Hilfe eines Trichters eingeführt. Die Flüssigkeiten B werden ohne Lösungsmittel mit Hilfe einer Dosierpumpe 6 eingeführt. Die Flüssigkeiten B bestehen aus dem Weichmacher und dem Netzmittel. Die Feststoffe A sind das Gemisch Acrylgummi/Guanidinnitrat, die oxidierende Ladung, welche Ammoniumperchlorat und die übrigen Additive außer dem Netzmittel umfasst.
  • Es werden Ammoniumperchloratpartikel mit zwei unterschiedlichen Korngrößen verwendet. Die Korngrößen liegen zwischen 10 μm und 50 μm.
  • Da das Ammoniumperchlorat durch Verbrennung chlorierte Derivate produziert, wird ihm ein Chlorfänger beigemischt. Der bevorzugte Chlorfänger ist im Rahmen der Erfindung das Natriumnitrat, das das Chlor in Form von Natriumchlorid mit submikroskopischen Maßen festhält, d. h. es besteht keine Gefahr die Wände des aufblasbaren Kissens zu beschädigen.
  • Das Natriumnitrat wird ebenfalls durch die Einspeiseöffnung für die festen Stoffe A eingeführt. Das Verhältnis zwischen Ammoniumperchlorat und Natriumnitrat liegt zwischen 1 und 2.
  • Der Anteil der oxidierenden Ladungen ist vorzugsweise ungefähr 80% des Gesamtgewichts der Zusammensetzung, um so eine genügend ausgewogene Zusammensetzung, was das Sauerstoffgleichgewicht betrifft, zu haben.
  • Der Gewichtsanteil der Ladungen (d. h. oxidierende Ladung, organische stickstoffhaltige Verbindung und Zusätze) ist höher oder gleich 85% des Gesamtgewichts der Zusammensetzung. Es sind also Zusammensetzungen mit einem stark geladenen Bindemittel. Der Gehalt der Zusammensetzung an Bindemittel und Vernetzungsmittel ist vorteilhaft in der Gegend von 15%.
  • Die bevorzugten Zusätze sind das Netzmittel und der ballistische Katalysator. Der ballistische Katalysator ist vorzugsweise das Eisenoxid.
  • Die Bestandteile werden transportiert und in der Misch- und Knetkammer 2 geknetet.
  • Die Bestandteile werden mit Hilfe von Knetelementen 7 geknetet, um eine homogene Paste zu bilden. Die Temperatur inmitten dieser Kammer liegt zwischen 15°C und 75°C.
  • Die in der Misch- und Knetkammer 2 gebildete Paste wird sodann in der Druckkammer 3 unter einem Druck unterhalb 30 × 103 Pa, d. h. 300 mbar entgast.
  • Diese Paste wird sodann mittels eines Extrusionskopfs 4 in Form von Stangen 8 extrudiert. Der Druck im Extrusionskopf ist vorzugsweise in der Gegend von 100 bar.
  • Die Stangen werden sodann zu Ladungen 9 mit Hilfe eines Schneidapparates 10 geschnitten. Diese Ladungen 9 werden auf einem Förderband 11 aufgenommen und zu einem Trockenofen 12 weitergeleitet. Dieser Trockenofen 12 wird auf eine Temperatur zwischen 100 und 150°C erhitzt. Vorzugsweise wird dieser Trockenofen auf 120°C aufgeheizt. Die Ladungen bleiben etwa 3 Stunden in diesem Trockenofen, um die Vernetzung der Bestandteile des Bindemittels abzuschließen und so die Struktur der Ladungen 9 zu festigen.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform haben die Ladungen 9 die Form von zylindrischen Hohlblöcken, die meistens axiale Kanäle aufweisen.
  • Diese Ladungen, die so gebildet worden sind, finden vorzugsweise Anwendung als pyrotechnische Ladungen in Gasgeneratoren, die dazu bestimmt sind, Schutzkissen für Benutzer eines Automobils aufzublasen. In der Tat entsprechen die Brenngeschwindigkeit dieser Ladungen als auch der Anteil der gebildeten festen Überresten, und der Anteil an Kohlenstoffmonoxid und Stickstoffoxiden, die sich während des Brennens bilden, besonders gut den Sicherheitsanforderungen, die man bei Automobilen stellt.
  • Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung bestimmter Möglichkeiten von Ausführungsformen der Erfindung, ohne diese jedoch zu beschränken.
  • Beispiel 1
  • Entsprechend einem Verfahren, wie es in 1 dargestellt wird, wurden folgende gaserzeugende Zusammensetzungen hergestellt:
    • • Acrylgummi: 5,5 Gew.-% der Gesamtgewichtzusammensetzung
    • • Weichmacher (Dioctyladipat oder Dioctylazelat): 6,5 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung
  • Der Gehalt an Bindemittel ist also 12 Gew.-% der Gesamtgewichtzusammensetzung.
    • • Ammoniumperchlorat in bigranulometrischer Form, deren Größe nicht über 50 μm geht: 60,5 Gew.-%, feines Perchlorat im gewichtsmäßigen Überschuss bezogen auf das Perchlorat mit der größeren Korngröße.
    • • Natriumnitrat: 20 Gew.-%
  • Der Gehalt an oxidierenden Ladungen ist 80,5 Gew.-%.
    • • Guanidinnitrat: 5 Gew.-%
    • • Eisenoxid: 1,5 Gew.-%
    • • Netzmittel (Vinylsilan): 1 Gew.-%
  • Der gewichtsmäßige Anteil der Ladungen ist 88%.
  • Die Verbrennungstemperatur dieser Zusammensetzung ist in der Größenordnung von 2400°C.
  • Die Brenngeschwindigkeit ist 33 mm/s unter 20 Mpa.
  • Die charakteristischen Daten des Verbrennungsgases von 18 g einer solchen Zusammensetzung sind die folgenden:
    • • Gesamtgehalt an Gas in festen Rückständen bei der Verbrennungstemperatur: 15,5%
    • • Gasgehalt an Kohlenstoffmonoxid für ein Volumen von 60 Liter: 4500 ppm
    • • Gasgehalt an Stickstoffoxiden für ein Volumen von 60 Liter: 1000 ppm.
  • Beispiel 2
  • Es wurde entsprechend dem Verfahren, wie es in der 1 dargestellt ist, folgende gaserzeugende Zusammensetzung hergestellt:
    • • Acrylgummi: 6,6 Gew.-% der Gesamtgewichtzusammensetzung
    • • Weichmacher (Dioctyladipat oder Dioctylazelat): 5,5 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung
  • Der Gehalt an Bindemittel ist also 12,1% der Gesamtgewichtzusammensetzung.
    • • Ammoniumperchlorat in bigranulometrischer Form, d. h. eine Größe von 50 μm wird nicht überschritten: 58,5 Gew.-%, das Perchlorat mit den größeren Korngrößen liegt im Überschuss im Verhältnis zu dem feinkörnigen Perchlorat vor.
    • • Natriumnitrat: 15,9 Gew.-%
    • • Basisches Kupfernitrat: 6,5 Gew.-%.
  • Der Gehalt an oxidierenden Ladungen ist 80,9%.
    • • Netzmittel (Vinylsilan): 1 Gew.-%
    • • Guanidinnitrat: 6 Gew.-%
  • Der gewichtsmäßige Anteil der Ladungen ist 87,9%.
  • Die Verbrennungstemperatur dieser Zusammensetzung ist in der Größenordnung von 2400°C.
  • Die Brenngeschwindigkeit ist 43 mm/s unter 20 Mpa.
  • Die Daten der Verbrennungsgase einer 18 g Zusammensetzung sind die folgenden:
    • • Gesamtgehalt an Gas in festen Rückständen bei der Verbrennungstemperatur: 14,6%
    • • Gasgehalt an Kohlenstoffmonoxid für ein Volumen von 60 Liter: 4500 ppm
    • • Gasgehalt an Stickstoffoxiden für ein Volumen von 60 Liter: 1000 ppm.
  • Beispiel 3
  • Es wurde entsprechend dem Verfahren, wie es in 1 dargestellt, folgende gasbildende Zusammensetzung hergestellt:
    • • Polyestergummi: 3,46 Gew.-%
    • • Polyesterharz: 8,76 Gew.-%
    • • Vernetzungsmittel (Dicyclohexylmethylendiisocyanat): 2,78 Gew.-%
  • Der Gehalt an Bindemittel und Vernetzungsmittel ist also 15 Gew.-%.
    • • Ammoniumperchlorat in bigranulometrischer Form, d. h. mit Körnern nicht größer als 50 μm: 54 Gew.-%, wobei das Perchlorat mit der größeren Korngröße im Überschuss im Verhältnis zu dem Perchlorat in feiner Form vorhanden ist.
    • • Natriumnitrat: 15,5 Gew.-%,
    • • Kupferoxid: 7 Gew.-%
  • Der Gehalt an oxidierenden Ladungen ist 76,5 Gew.-%
    • • Guanidinnitrat: 8,5 Gew.-%
  • Der gewichtsmäßige Anteil der Ladung ist 85%.
  • Die Verbrennungstemperatur dieser Zusammensetzung ist in der Größenordnung von 2400°C.
  • Die Brenngeschwindigkeit ist 20 mm/s unter 20 Mpa.
  • Die Daten des Verbrennungsgases von 18 g einer solchen Zusammensetzung sind die folgenden:
    • • Globaler Gehalt an Gas in festen Rückständen bei einer Temperatur der Verbrennung: 16,3%
    • • Gasgehalt an Kohlenstoffmonoxid bezogen auf ein Volumen von 60 Liter: 4500 ppm
    • • Gasgehalt an Stickoxiden für ein Volumen von 60 Liter: 800 ppm.

Claims (14)

  1. Pyrotechnische Gas-erzeugende Zusammensetzung, welche ein Bindemittel, eine organische Stickstoffverbindung, Additive und eine Ammoniumperchlorat und einen Chlorfänger enthaltende oxydierende Ladung enthält, wobei das Bindemittel ein bituminöses Bindemittel mit mindestens zwei Komponenten ist, wovon die eine der Komponenten sich aus einem Kautschuk aus Polyester oder Acryl zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Kautschuk ein Polyesterkautschuk ist, er zusammen mit einem Polyesterharz enthalten ist, und wenn der Gummi ein Acrylkautschuk ist, er zusammen mit einem seiner Weichmacher enthalten ist.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Weichmacher für den Acrylkautschuk ausgewählt ist aus der Gruppe Dioctyladipat und Dioctylazelat.
  3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich das Bindemittel aus der Vereinigung eines Polyesterkautschuks und eines Polyesterharzes zusammensetzt, die Zusammensetzung noch ein Vernetzungsmittel vom Isocyanattyp enthält.
  4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil der sich aus der organischen Stickstoffverbindung, den Additiven und der oxydierenden Ladung zusammensetzenden Füllungen größer oder gleich 85% des Gesamtgewichts der Zusammensetzung ist.
  5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Chlorfänger ausgewählt ist aus der Gruppe Natriumnitrat, Calciumcarbonat, Lithiumcarbonat, Kaliumnitrat, Strontiumnitrat, Bariumnitrat, Kaliumchlorat, Kaliumperchlorat und Kupferoxid.
  6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Chlorfänger Natriumnitrat ist.
  7. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Stickstoffverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe Nitroguanidin, Guanidinnitrat, Aminoguanidinnitrat, Oxamid, Dicyandiamid, Guanylharnstoffdinitramid und Metall-Cynamide.
  8. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie noch einen ballistischen Katalysator umfasst, der ausgewählt ist aus der Gruppe Titanoxid, Kupferoxid, basisches Kupfernitrat, Kupferchromit und Eisenoxid.
  9. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie noch ein Netzmittel umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe Organosilane, Titanate und Aziridine.
  10. Verfahren zur kontinuierlichen, lösungsfreien Herstellung von pyrotechnischen Zusammensetzungen nach jedem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Doppelschneckenextruder (1), dadurch gekennzeichnet, dass: – der Doppelschneckenextruder (1) ein Kompartiment zum Mischen und Kneten (2), ein Kompartiment zum Komprimieren (3) sowie einen Extrusionskopf (4) aufweist, und dadurch dass – die festen Komponenten (A) und die flüssigen Komponenten (B) über zwei unterschiedliche Einspeisungsöffnungen, eine Zuführungsöffnung für die festen und eine Zuführungsöffnung für die flüssigen Stoffe, in das Kompartiment zum Mischen und Kneten (2) eingeführt werden und dass sie in diesem Kompartiment befördert und geknetet werden und dann dadurch, dass – die so gebildete homogene Masse im Kompartiment für das Komprimieren (3) entgast und sodann mit Hilfe eines Extrusionskopfes (4) in die Form von Stangen (8) extrudiert wird, und schließlich dadurch, dass – die so geformten Stangen (8) mit Hilfe eines Schneidapparates (10) zu Ladungen (9) zerschnitten werden, und dadurch, dass diese Ladungen (9) bei einer Temperatur zwischen 100°C und 150°C zum Vernetzen gebracht werden
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Stickstoffverbindung und der Kautschuk vorgemischt und in das Kompartiment zum Mischen und Kneten (2) durch die Zuführungsöffnung für die Feststoffe eingeführt werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Kompartiment für das Komprimieren (3) unter 50 × 103 Pa liegt.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Kompartiments zum Mischen und Kneten (2) zwischen 15°C und 75°C liegt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Extrusionskopf (4) zwischen 6 × 106 und 15 × 106 Pa liegt.
DE60112231T 2000-12-22 2001-12-14 Kohlenwasserstoffbindemittel enthaltende pyrotechnische gaserzeugende Zusammensetzungen und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung Expired - Lifetime DE60112231T2 (de)

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FR0016879A FR2818636B1 (fr) 2000-12-22 2000-12-22 Compositions pyrotechniques generatrices de gaz a liant hydrocarbone et procede de fabrication en continu
FR0016879 2000-12-22

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