DE69114909T2

DE69114909T2 - Verfahren zum Kugeligglühen.

Info

Publication number: DE69114909T2
Application number: DE69114909T
Authority: DE
Inventors: George W Goetz; Leo S Knowlden; James M Kumkoski; Thomas H Vos
Original assignee: TRW Vehicle Safety Systems Inc
Current assignee: ZF Passive Safety Systems US Inc
Priority date: 1990-05-24
Filing date: 1991-02-27
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: US5084218A; EP0458439B1; DE69129598D1; EP0458439A3; JPH04228489A; DE69114909D1; EP0659528B1; EP0458439A2; EP0659528A1; DE69129598T2; JP2661812B2

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von gaserzeugendem Material und insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen von gaserzeugenden Formlingen aus gaserzeugendem Material.

Beschreibung des Standes der Technik

Die Herstellung von gaserzeugenden Materialien ist gut bekannt. Eine der einfachsten Vorgehensweisen ist in dem Deutschen Patent DE-B-24 59 667 dargestellt, welches eine Vorgehensweise zum Herstellen einer gaserzeugenden Zusammensetzung offenbart, enthaltend die Schritte des Trockenmischens der Bestandteile des gaserzeugenden Materials und danach des Zugebens von Flüssigkeit, um ein nasses gemischtes Material zu bilden. Dieses nasse Gemisch wird dann durch ein Sieb gezwungen, um nasse Körner zu bilden. Diese nassen Körner werden dann getrocknet und gesiebt, um die Körner in Partikelgruppen zu unterteilen, welche eine bekannte Verteilung der Partikelgröße haben. Solche Körner können dann dazu verwendet werden, beim Abbrennen Gas zu erzeugen.
Ein weiteres Verfahren zum Herstellen von gaserzeugenden Körnern ist in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 052 552 offenbart, in der eine Vorgehensweise für die Herstellung eines körnigen Treibpulvers offenbart ist, bei der die festen Basismaterialien zerkleinert und gemischt werden und diese zerkleinerten Materialien mit einem Lösungsmittel vermischt werden, um eine Paste zu bilden. Diese Paste wird dann agglomeriert und in Körner geformt. Diese Körner werden dann teilweise getrocknet und in einer Drehvorrichtung geformt, so daß Körner mit verschiedenen Größen gebildet werden, die dann getrocknet und gesiebt werden, um Partikel einer gewünschten Größe zu erhalten.
Alternativ wird ein gaserzeugender Formling (bekannt als ein "Korn") verwendet, um zum Entfalten eines Fahrzeuginsassen- Rückhaltesystems, beispielsweise eines Airbags, Gas zu erzeugen. Das auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragene US-Patent Nr. 4 696 705 offenbart einen solchen gaserzeugenden Formling. Der gaserzeugende Formling erzeugt, wenn er gezündet wird, ein Stickstoffgas, um einen Airbag zu entfalten. Der gaserzeugende Formling weist vorzugsweise eine Mehrzahl von sich parallel zur Achse des Formlings in Längsrichtung erstreckenden Durchgängen auf.
Nach der Zündung des gaserzeugenden Formlings weist dieser eine progressive Abbrandrate auf. Eine progressive Abbrandrate ist eine Abbrandrate, bei der das Abbrennen während eines wesentlichen Teiles des Abbrandzyklus mit einer Rate abläuft, die ansteigt. Wenn die Umfangsoberflächen der Durchgänge in dem Formling abbrennen, erweitern sich die Durchgänge, wodurch eine zunehmend größere Oberfläche abbrennen kann. Gleichzeitig vermindert sich der Außenumfang des Formlings aus dem gaserzeugenden Material, wodurch die dem Abbrennen ausgesetzte Oberfläche vermindert wird; diese Verminderung der Oberfläche ist jedoch geringer als die Zunahme der Oberfläche durch das Abbrennen in den Durchgängen des Korns. An einer Stelle des Abbrandzyklus endet der Anstieg der Abbrandrate, und sie bleibt bis nahezu zum Ende des Abbrandzyklus konstant, an dem die Abbrandrate auf Null absinkt. Dennoch erstreckt sich die Spanne der ansteigenden Abbrandrate über einen wesentlichen Teil des Abbrandzyklus.
Üblicherweise wird ein Formling aus gaserzeugendem Material hergestellt, indem zuerst ein gaserzeugendes Material in der Form eines trockenen Pulvers erzeugt wird, dieses in einen Preßformhohlraum eingebracht wird und dann auf das Pulver ein hoher Druck aufgebracht wird, so daß die Pulverpartikel aneinanderhaften, um den Formling zu bilden. Eine solche Vorgehensweise ist in dem US-Patent Nr. 4 696 705 offenbart.
Um zum Erzielen einer progressiven Abbrandrate Formlinge aus gaserzeugendem Material mit einer Mehrzahl von Durchgängen zu erzeugen, sind eine Mehrzahl von nahe beieinanderliegenden Stiften notwendig, die sich in Längsrichtung in einen Preßformhohlraum hineinerstrecken. Das gaserzeugende Material wird in den Preßformhohlraum um die Stifte herum eingebracht. Wenn das gaserzeugende Material nicht leicht in den Preßformnohlraum hinein und um die Stifte herum fließt, können sich in dem Material in dem Preßformhohlraum Lufttaschen bilden. Wenn auf das Material in dem Preßformhohlraum ein hoher Druck aufgebracht wird, kann das Material auf den Stift eine seitliche Kraft aufbringen. Wenn sich auf der zur Wirkungsrichtung der seitlichen Kraft entgegengesetzten Seite des Stiftes eine Lufttasche befindet, kann der Stift brechen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung liegt in einem Verfahren zur Herstellung eines gaserzeugenden Materials, welches in leichter Weise fließen kann. Wenn das Material in einen Preßformhohlraum geleitet wird, füllt es diesen vollständig aus, und es umgibt die oben genannten Stifte, die in dem Preßformhohlraum in einem geringen Abstand voneinander angeordnet sein können. Somit werden die oben genannte Lufttaschen nicht erzeugt, und ein Brechen der Stifte während des Verpressens des Materials ist minimiert.
Das Verfahren zum Herstellen des gaserzeugenden Materials enthält die Schritte des Bereitens eines nassen Gemisches aus den Bestandteilen des gaserzeugenden Materials sowie des Formens des nassen Gemisches in eine Vielzahl diskreter Körner, dadurch gekennzeichnet, daß aus den diskreten Körnern trockene kugelförmige Körner gebildet werden. Diese trockenen kugelförmigen Körner läßt man in den Preßformhohlraum einfließen, und sie werden zu einem einzigen Formling verpreßt. Da die Körner eine kugelförmige Gestalt haben, fließen sie in leichter Weise, wenn sie trocken sind.
Vorzugsweise beinhaltet der Schritt der Bildung einer Vielzahl diskreter Körner aus dem nassen Gemisch, daß aus dem nassen Gemisch eine Vielzahl diskreter Extrudate gebildet wird. Vorzugsweise enthält das nasse Gemisch ein Azid und ein mit dem Azid umsetzbares Metalloxid. Das nasse Gemisch wird vorzugsweise mit einem relativ hohen Feuchtigkeitsgehalt bereitet, der für ein Zerkleinern geeignet ist. Vor dem Extrudieren wird das nasse Gemisch auf einen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet, der für ein Extrudieren geeignet ist. Das Extrudat wird in eine kugelförmige Gestalt mittels einer Kugelformvorrichtung geformt, in der das Extrudat in Kugeln mit kleinem Durchmesser gerollt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung durch das Lesen der nachfolgenden Beschreibung, welche sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht. In dieser zeigen:
- Figur 1 eine Draufsicht auf einen gaserzeugenden Formling mit einer progressiven Abbrandrate;
- Figur 2 einen Querschnitt durch den Formling von Figur 1 entlang der Linie 2-2 von Figur 1;
- Figur 3 ein Flußdiagramm, welches die Verfahrensschritte bei der Herstellung von gaserzeugenden Formlingen gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert;
- Figur 4 einen schematischen Querschnitt durch einen im Verfahren von Figur 1 verwendeten Extruder;
- Figur 5 die Gestalt des mittels des Extruders von Figur 4 erhaltenen Extrudats;
- Figur 6 einen schematischen Querschnitt einer im Verfahren von Figur 1 verwendeten Kugelformvorrichtung;
- Figur 7 eine isometrische Ansicht der Kugelformvorrichtung von Figur 6;
- Figur 8 die mittels der Kugelformvorrichtung von Figur 6 erhaltenen Partikel; und
- Figur 9 eine schematische Ansicht der beim Verfahren von Figur 1 verwendeten Presse.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines gaserzeugenden Materials und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung eines Formlings (bekannt als ein "Korn") aus gaserzeugendem Material, um ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem zu entfalten, beispielsweise einen Airbag. Der Formling aus gaserzeugendem Material weist vorzugsweise eine progressive Abbrandrate auf. Die spezifische Zusammensetzung des gaserzeugenden Materials kann variiert werden, und auch die spezifische Konfiguration des Formlings aus gaserzeugendem Material kann variiert werden.
Ein Formling 10 aus gaserzeugendem Material enthält eine Alkalimetallazidverbindung. Diese Verbindung wird durch die Formel MN&sub3; dargestellt, in der M ein Alkalimetall ist, vorzugsweise Natrium oder Kalium, und N Stickstoff. Der Formling 10 enthält auch ein Oxidationsmittel, und er kann weitere Materialien enthalten, beispielsweise ein Bindemittel. Ein bevorzugtes Oxidationsmittel ist ein Metalloxid, welches mit dem Alkalimetallazid umsetzbar ist, insbesondere ein Metalloxid, bei dem das Metall des Oxids in der elektrochemischen Reihe der Elemente unter dem Alkalimetall des Azids steht. Beispiele für geeignete Metalloxide sind Kupferoxid, Eisenoxid, Zinnoxid, Titandioxid, Bleioxid, Chromoxid und Zinkoxid. Ein bevorzugtes Metalloxid ist Eisenoxid (Fe&sub2;O&sub3;). Geeignete Zusammensetzungen für den Formling 10 sind in dem US-Patent Nr. 4 817 828 offenbart.
Vorzugsweise enthält der Formling 10 47,9 bis 67,9 Gew.-% Natriumazid, 0 bis 10 Gew.-% Natriumnitrat, 0 bis 4 Gew.-% Bentonit, 24,6 bis 44,6 Gew.-% Eisenoxid sowie 0 bis 6 Gew.-% Graphitfasern. Eine bevorzugte Zusammensetzung des Formlings 10 beträgt 57,9 Gew.-% Natriumazid, 34,6 Gew.-% Eisenoxid, 2,5 Gew.-% Bentonit, 3 Gew.-% Graphitfasern sowie 2 Gew.-% Natriumnitrat.
Die Graphitfasern verstärken mechanisch den Formling 10 und helfen, eine Beschädigung des Formlings und eine sich daraus ergebende Erhöhung der Oberfläche zu minimieren, welche die Abbrandrate beschleunigen kann. Die Graphitfasern stellen auch eine mechanische Verstärkung dar, so daß dann, wenn der Formling 10 abbrennt, er leichter einen strukturell starken Sinter bildet. Der Sinter kontrolliert die Verbrennungsprodukte des Korns. Anstatt des Graphits können andere Fasern wie Fiberglas oder Stahlwolle verwendet werden.
Das Bentonit wirkt als eine Extrusionshilfe. Es können auch andere Extrusionshilfen verwendet werden. Das Natriumnitrat stellt zusätzlichen Sauerstoff für die Verbrennung des Azids bereit. Andere anorganische Oxide wie Kahumperchlorat können verwendet werden. Die Zusammensetzung kann auch andere Bestandteile enthalten, die üblicherweise bei gaserzeugenden Formlingen verwendet werden, beispielsweise eine Sinterhilfe wie Aluminiumoxid.
Der Formling 10 hat eine allgemein zylindrische Gestalt und weist einen zylindrischen Mitteldurchgang 40 mit einer Achse auf, die entlang der Mittelachse des Korns angeordnet ist. Der Durchgang 40 erstreckt sich zwischen axial zueinander entgegengesetzten Stirnseiten 42, 44 (Figur 2) des Formlings. Zusätzlich weist der Formling 10 eine Mehrzahl von zylindrischen Durchgängen 46 auf, die relativ zum Mitteldurchgang 40 außen angeordnet sind und die sich ebenfalls in Längsrichtung durch den Formling hindurch zwischen den zueinander entgegengesetzten Stirnseiten 42, 44 erstrecken.
Die Achsen der Durchgänge 46 sind parallel zur Achse des Durchgangs 40. Die Durchgänge 46 sind gleichförmig auf konzentrischen Kreisen 47, 48, 50 angeordnet, die radial vom Durchgang 40 beabstandet sind, die jedoch koaxial mit der Achse des Durchgangs 40 sind. Die entsprechenden Durchgänge 46 auf dem konzentrischen Kreis 47 sind voneinander genauso beabstandet wie die Durchgänge 46 auf den konzentrischen Kreisen 48 und 50. Wie in Figur 1 dargestellt ist, sind die Achsen der Durchgänge 46 auf einem der konzentrischen Kreise 47, 48 und 50 in Umfangsrichtung in einer Richtung gegenüber den Achsen der Durchgänge 46 auf den anderen konzentrischen Kreisen versetzt. Somit ist ein Durchgang 46 auf dem konzentrischen Kreis 48 von einem versetzten Durchgang 46 auf dem konzentrischen Kreis 50 genausoweit entfernt wie von einem benachbarten Durchgang 46 auf dem konzentrischen Kreis 48. Ebenso ist ein Durchgang 46 auf dem konzentrischen Kreis 48 von einem versetzten Durchgang 46 auf dem konzentrischen Kreis 47 genausoweit entfernt wie von einem benachbarten Durchgang 46 auf dem konzentrischen Kreis 48.
Zur Erzeugung von Gas für das Entfalten eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems, beispielsweise eines Airbags, wird eine Vielzahl von Formlingen 10 verwendet. Wie in dem US- Patent 4 817 828 gezeigt ist, werden eine Vielzahl von Formlingen 10 aufeinandergeschichtet, und sie erzeugen, wenn sie gezündet werden, ein Gas, welches gefiltert und in einen Airbag geleitet wird. Wenn sie zum Entfalten eines Airbags verwendet werden, sind die vielen Formlinge 10 so aufeinandergeschichtet, daß die Durchgänge 46 in einem Formling mit den Durchgängen 46 in allen anderen Formlingen ausgerichtet sind. Somit strömt beim Abbrennen eines Formlings erzeugtes heißes Gas durch die Durchgänge 46, um angrenzende Formlinge zu zünden, und die Oberflächen der Durchgänge 46 aller Formlinge werden schnell gezündet.
Das innerhalb der Durchgänge 46 erzeugte Gas muß die Durchgänge schnell verlassen und radial aus den Formlingen in einen Airbag einströmen können, um diesen zu entfalten. Um ein solches Strömen zu ermöglichen, sind Zwischenräume zwischen den Stirnseiten 42, 44 von aneinandergrenzenden Formlingen 10 vorgesehen. Die Zwischenräume erstrecken sich radial von dem Mitteldurchgang 40 der Formlinge nach außen. Die Zwischenräume zwischen den Enden von aneinandergrenzenden Formlingen werden durch axial hervorstehende Abstandshalterflächen 54, 56 (Figur 2) auf den Stirnseiten 42, 44 erzielt. Wie in dem früheren US-Patent Nr. 4 817 828 offenbart ist, sind die Abstandshalterflächen eines Formlings mit denjenigen eines angrenzenden Formlings ausgerichtet, so daß die Zwischenräume zwischen den Formlingen mittels der Abstandshalterflächen von aneinandergrenzenden Formlingen erzielt werden. Auf jeder Stimseite 42, 44 sind mehrere Abstandshalterflächen 54, 56 in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet, um die Stirnseiten 42, 44 von aneinandergrenzenden Formlingen in parallelen, voneinander beabstandeten Ebenen zu halten.
Die Vielzahl der Durchgänge 46 in einem Formling 10 unterstützt das Verhalten, welches als progressive Abbrandrate eines Formlings bezeichnet wurde. Eine progressive Abbrandrate ist eine Abbrandrate, bei der das Abbrennen für einen wesentlichen Teil des Abbrandzyklus mit einer ansteigenden Rate abläuft. Wenn die Umfangsoberflächen der Durchgänge 46 abbrennen, erweitern sich die Durchgänge 46, wodurch eine zunehmend größere Oberfläche abbrennen kann. Gleichzeitig vermindert sich der Außenumfang jedes Formlings 10, wodurch die dem Abbrennen ausgesetzte Oberfläche vermindert wird; diese Verminderung der Oberfläche ist jedoch geringer als die Zunahme der Oberfläche durch das Abbrennen in den Durchgängen 46 des Formlings. An einer Stelle des Abbrandzyklus endet der Anstieg der Abbrandrate, und sie bleibt bis nahezu zum Ende des Abbrandzyklus konstant, an dem die Abbrandrate auf Null absinkt.
Eine progressive Abbrandrate ist das Gegenteil zu einer neutralen Abbrandrate, bei der während des Abbrandzyklus eine im wesentlichen konstante Kornoberfläche dem Abbrand ausgesetzt ist, wie in dem früheren US-Patent Nr. 4 200 615, und bei dem die Abbrandrate nach einem anfänglichen Anstieg für einen Großteil des Abbrandzyklus im wesentlichen konstant ist. Eine progressive Abbrandrate unterscheidet sich auch von einer degressiven Abbrandrate, bei der das Abbrennen von einem anfänglich sehr hohen Wert für einen Großteil des Abbrandzyklus mit einer sich vermindernden Rate fortschreitet.
Es ist für die Formlinge 10, insbesondere bei einem Beifahrer-Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, wünschenswert, eine progressive Abbrandrate zu haben. Eine progressive Abbrandrate ermöglicht ein gleichmäßigeres Entfalten des Gassacks, nachdem er aus dem Armaturenbrett ausgetreten ist, wodurch die Härte jedes Aufpralls des Sacks auf einen Fahrzeuginsassen vermindert wird, beispielsweise auf ein Kind. Nachdem der Sack aus dem Armaturenbrett ausgetreten ist, ermöglicht eine progressive Abbrandrate, daß der Sack mit einer ansteigenden Rate gefüllt wird.
Das in Figur 3 dargestellte Verfahren zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Formlings 10 beginnt mit dem Bereiten einer nassen Mischung oder dem Aufschlämmen von Eisenoxid, Natriumazid, Natriumnitrat und Wasser. Das nasse Gemisch oder der Brei aus gaserzeugendem Material wird dann in einer Kolloidmühle und dann in einer Kugelmühle in eine kleine Partikelgröße naßgemahlen oder feinzerkleinert. Die Partikelgröße der aus der Kugelmühle austretenden Feststoffe in dem nassen Gemisch beträgt weniger als 5 um.
Dann werden, wenn sie verwendet werden, Graphitfasern und Bentonit zu dem nassen Gemisch aus gaserzeugendem Material hinzugeführt, und es wird ein weiteres Mischen vorgenommen. An dieser Stelle enthält das nasse Gemisch etwa 50 % Feststoffe. Das nasse Gemisch wird in eine bekannte Zentrifuge gepumpt, in der es gefiltert wird, so daß ein Feuchtigkeitsgehalt von etwa 7 bis 11 Gew.-% erhalten wird, vorzugsweise 9 Gew.-%. Die Zentrifuge verarbeitet das nasse Gemisch in diskreten Schüben, die jeweils in der Zentrifuge für eine vorbestimmte Zeitspanne in der Größenordnung von 10 Minuten behandelt werden. Das nasse Gemisch aus gaserzeugendem Material, welches etwa 9 % Feuchtigkeit enthält, wird dann extrudiert, indem das gaserzeugende Material durch kleine Öffnungen gezwängt wird. Nach dem Extrudieren wird das Material in einer Kugelformvorrichtung in kleine kugelförmige Kugeln geformt. Die kugelförmigen Partikel werden dann bandgetrocknet, gelagert, beispielsweise in einem Auffangbehälter, und dann in die gewünschte Form gepreßt. Die Formlinge können dann beschichtet und abgepackt werden. Das Filtrat aus der Zentrifuge wird wiederverwertet und bei der Herstellung von weiteren nassen Gemischen verwendet. Beim Schritt des Wiederverwertens werden dem Filtrat aus der Zentrifuge Wasser, Natriumazid und Natriumnitrat zugesetzt.
Details des Verfahrens sind in der US-A-4 994 212 mit dem Titel "Process for Manufacturing a Gas Generating Material" offenbart, welches auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragen ist.
In Figur 4 ist der Typ eines Extruders 100 dargestellt, der beim Ausführen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Das feuchte Gemisch aus der Zentrifuge wird in einen Zufuhrtrichter 101 des Extruders 100 eingebracht. Zwei Transportschnecken 102 fördern das feuchte Material von dem Zufuhrtrichter 101 in die Extrusionszone 103. Die Extrusionszone 103 ist durch ein radiales Sieb 104 gebildet, welches ein Paar von parallelen Rotoren 105 umschließt, von denen in Figur 4 nur einer dargestellt ist. Die Rotoren 105 weisen sich in Längsrichtung erstreckende, schraubenförmige Blätter 106 auf, und bei ihrer Drehung treiben sie das Material durch das radiale Sieb 104. Während des Heraustreibens wird das Material zu einem Extrudat geformt, welches aus dem Sieb herausfällt, wie schematisch in Figur 4 dargestellt ist. Das Extrusionssieb weist einen durchschnittlichen Lochdurchmesser von etwa 0,5 bis etwa 0,7 Millimeter auf. Der Extruder erzeugt Extrudate (Figur 5) mit einer Länge von etwa 5 bis etwa 20 Millimeter und einem Durchmesser von etwa 0,5 bis etwa 0,7 Millimeter.
Das Extrudat wird dann in eine Kugelformvorrichtung 130 (Figur 6) gefördert. Die Kugelformvorrichtung enthält ein zylindrisches Gehäuse 131, in dem eine drehbare Scheibe 132 gelagert ist, wie in Figur 6 dargestellt ist. Auf ihrer oberen Seite 133 weist die Scheibe 132 ein Waffelmuster auf, welches zwei Sätze von Nuten 134 (Figur 7) enthält, die einander rechtwinklig schneiden. Die Nuten 134 weisen eine nominelle Tiefe von zwei Millimetern auf. Die Extrudate werden auf die Scheibe 132 aufgebracht, wie in Figur 6 dargestellt ist. Bei einer Drehung der Scheibe 132 werden die Extrudate aufgebrochen und in kleine Kugeln mit einem Durchmesser von etwa 0,5 bis 0,7 Millimetern gerollt, welche die in Figur 8 dargestellte Gestalt haben. Wenn sich die Scheibe 132 dreht, bewegt sich das Material bezüglich der Scheibe 132 radial nach außen und zum Gehäuse 131. Die sich ergebenden Kugeln verlassen die Scheibe an einer Stelle angrenzend an den Umfang der Scheibe.
Das Material verbleibt in der Kugelformvorrichtung 15 bis 20 Sekunden. Vorzugsweise wird das Gehäuse 131 erhitzt, indem Leitungen in dem Gehäuse 131 von einem erhitzten Fluid durchströmt werden. Das Erwärmen minimiert das Anhaften des Materials an dem Gehäuse 131 und erleichtert somit ein Trennen des Materials von dem Gehäuse 131.
Nach der Formgebung werden die kleinen Kugeln in einem geeigneten Trockner getrocknet (Figur 3). Vorzugsweise enthält der Trockner eine Vielzahl von Scheiben, die sich in einer Kammer drehen. Durch die Kammer wird erhitztes Gas geleitet. Die Kugeln fallen auf eine erste Scheibe, und wenn sich die Scheibe dreht, werden die Kugeln relativ zur Scheibe radial zu einer Stelle bewegt, an der sie auf die nächste Scheibe fallen. Da sich die nächste Scheibe dreht, bewegen sich die Kugeln wieder radial auf dieser Scheibe, und sie fallen dann auf eine weitere Scheibe. Die Kugeln bewegen sich von Scheibe zu Scheibe, bis sie auf einen gewünschten Feuchtigkeitsgehalt getrocknet sind. Die Verweilzeit der Kugeln in dem Trockner ist so bestimmt, daß sie beim Austritt aus dem Trockner einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 2 bis 3 1/2 Gew.-% haben. Dann werden die Kugeln gelagert.
Wenn Körner hergestellt werden müssen, werden die getrockneten Kugeln aus gaserzeugendem Material in den Zufuhrtrichter 199 (Figur 9) einer Presse 200 eingebracht, welche die Formlinge 10 formt. Wie in Figur 9 dargestellt ist, enthält die Presse 200 eine Preßform 201, welche einen Preßformhohlraum 201a abgrenzt, eine bewegbare obere Preßformplatte 202, eine bewegbare untere Preßformplatte 203 sowie einen Materialzufuhrschuh 204. Der Materialzufuhrschuh 204 weist einen Ladehohlraum 205 für körniges Material auf. Der Zufuhrschuh 204 bewegt sich mit einer hin- und hergehenden Bewegung zwischen einer in Figur 9 mit durchgehenden Linien dargestellten ersten Stellung und einer zweiten Stellung, in welcher der Ladehohlraum 205 mit dem Preßformhohlraum ausgerichtet ist. In der ersten Stellung strömen die kugelformigen Körner durch die Schwerkraft aus dem Zufuhrtrichter 199 heraus in den Ladehohlraum 205 hinein. Dann wird der Zufuhrschuh aus der in durchgehenden Linien dargestellten Stellung von Figur 9 in die zweite Stellung bewegt, in welcher der Ladehohlraum 205 ausgerichtet oberhalb des Preßformhohlraums 201a zu liegen kommt. Wenn er sich in dieser Stellung befindet, strömen die kugelförmigen Körner aus dem Ladehohlraum 205 in den Preßformnohlraum 201a.
Durch den Preßformnohlraum 201a erstreckt sich vertikal eine Vielzahl von feststehenden Stiften 208. Die Stifte weisen einen Abstand von etwa 1/10 Inch oder 2,54 Millimetern voneinander auf, und sie befinden sich in einer Anordnung, welche der Anordnung der Durchgänge 40 und 46 in dem Formung 10 entspricht. Aufgrund ihrer Form strömen die kugelförmigen Körner in leichter Weise vollständig um die Stifte 208 herum, und sie füllen den Preßformnohlraum 201a vollständig aus, obwohl die Stifte 208 sehr nahe beieinander angeordnet sind. Da das Material in leichter Weise in den Preßformhohlraum 201a einströmt, ist die Bildung von Lufttaschen in dem Material in dem Preßformhohlraum minimiert, und das Brechen der Stifte 208 ist minimiert.
Nachdem der Preßformhohlraum 201a aufgefüllt ist, kehrt der Zufuhrschuh 204 in seine erste Stellung zurück, um eine weitere Ladung von Material vom Zufuhrtrichter 199 aufzunehmen. Die Preßformplatten 202 und 203 werden relativ zueinander bewegt, und sie bringen auf die kugelförmigen Körner in dem Preßformhohlraum 201a einen Druck auf. Wie in Figur 9 dargestellt ist, weisen die Platten 202, 203 Öffnungen 209 bzw. 210 auf, die mit gestrichelten Linien dargestellt sind. Die Stifte 208 sind in einem Träger 212 befestigt, und sie erstrecken sich durch die Öffnungen 210 in der Preßformplatte 203 nach oben. Wenn sich die obere Preßformplatte 202 nach unten bewegt, nehmen die sich darin befindenden Öffnungen 209 die Enden der Stifte 208 auf. Somit beeinträchtigen die Stifte 208 die Bewegung der beiden Preßformplatten 202, 203 nicht.
Der in dem Preßformhohlraum durch die Platten 202, 203 auf das Material aufgebrachte Druck beträgt in der Größenordnung von 984 kg/cm² bis 1.687 kg/cm² (7 bis 12 short tons/Quadrat- Inch). Dieser Druck bewirkt, daß die Körner aneinander anhaften und den Formling 10 bilden. Nachdem der Formling 10 gebildet ist, wird die obere Preßformplatte 202 nach oben aus der Form 201 herausbewegt, und die untere Preßformplatte 202 wird nach oben bewegt, um den gepreßten, fertigen Formling 10 auszuwerfen. Der gepreßte, fertige Formling 10 wird bei der nächsten Bewegung des Zufuhrschuhs über den Preßformhohlraum 201a von dem voreilenden Ende des Zufuhrschuhs 204 zu einer Entnahmestelle bewegt.
Aus der vorangegangenen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ergeben sich dem Fachmann Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen. Solche Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen im Bereich des Durchschnittsfachmannes werden als von den beigefügten Patentansprüchen eingeschlossen angesehen.

Claims

1. Verfahren zur Bildung von Formlingen (10) aus gaserzeugendem Material, welches die folgenden Schritte umfaßt:

Herstellen eines nassen Gemisches aus den Bestandteilen des gaserzeugenden Materials;

Bildung in einer Vielzahl diskreter Körner aus dem nassen Gemisch;

Einfließenlassen der Körner in einen Preßformhohlraum (201a) und Verpressen der Körner in dem Preßformhohlraum (201a) unter Bildung eines Einheitsformlings (10) aus dem gaserzeugenden Material;

dadurch gekennzeichnet, daß aus den diskreten Körnern trockene kugelförmige Körner gebildet werden und man dann die trockenen kugelförmigen Körner in den Formhohlraum (201a) einfließen läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Bildung einer Vielzahl diskreter Körner aus dem nassen Gemisch beinhaltet, daß aus dem nassen Gemisch eine Vielzahl diskreter Extrudate gebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile ein Azid und ein mit dem Azid umsetzbares Metalloxid umfassen.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßformhohlraum (201a) mehrere sich durch den Preßformhohlraum erstreckende Stifte (208) aufweist und daß der Schritt des Einfließenlassens der kugelförmigen Körner in den Formhohlraum (201a) beinhaltet, daß die kugelförmigen Körner die Stifte (208) umfließen.

5. Verfahren nach Anspruch 2, umfassend den Schritt des Entfernens von Flüssigkeit aus dem nassen Gemisch zur Bildung eines Gemisches mit einem vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt vor dem Extrudieren des Gemisches zur Bildung eines Extrudats.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln einen mittleren Durchmesser von etwa 0,5 bis etwa 0,7 mm aufweisen.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Feuchtigkeitsgehalt etwa 7 Gew.-% bis etwa 11 Gew.-% beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Feuchtigkeitsgehalt etwa 9 % beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Entfernens von Flüssigkeit aus dem nassen Gemisch beinhaltet, daß das nasse Gemisch während einer vorbestimmten Zeitspanne in eine Zentrifuge eingelegt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile ein Azid und ein mit dem Azid umsetzbares Metalloxid umfassen, und daß das Verfahren den Schritt der Feinzerkleinerung des nassen Gemisches vor der Entfernung der Flüssigkeit aus dem nassen Gemisch beinhaltet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Azid ein Alkalimetallazid ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat zylinderförmig ist und daß der Schritt der Bildung einer Kugelform aus dem Extrudat den Schritt umfaßt, daß das Extrudat auf einem Teller (132) in einer Kammer (130) mit einer geheizten Wand (131) rotiert wird, wobei sich das Material, bezogen auf den Teller (132), radial nach außen bewegt und den Teller (132) angrenzend an die geheizte Wand (131) in Form von kugelförmigen Körnern verläßt.