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TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein beschichtetes Oxidationsmittel und eine Brennstoffzusammensetzung.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Oxidationsmittel,
das mit anorganischen Teilchen beschichtet ist, und eine Brennstoffzusammensetzung,
die das beschichtete Oxidationsmittel und einen Brennstoff umfasst.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Verringern
der Empfindlichkeit eines Oxidationsmittels gegenüber mechanischer
Energie, das das Beschichten des Oxidationsmittels mit anorganischen
Teilchen umfasst.
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STAND DER
TECHNIK
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Brennbare Oxidationsmittel werden üblicherweise
als exotherme Materialien in Rauchmitteln eingesetzt. Die brennbaren
Oxidationsmittel können
auch in der Pyrotechnik oder als Gasgeneratoren für Airbags für Fahrzeuge
verwendet werden.
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Als konventionelles brennbares Oxidationsmittel
wurden vorwiegend Kaliumchlorat, Kaliumnitrat und ähnliches
verwendet. Diese brennbaren Oxidationsmittel sind aber oft sehr
empfindlich gegenüber
mechanischer Energie, d. h. Energie, die durch Reibung oder Schock
verursacht wird. Insbesondere Kaliumchlorat weist bei der Handhabung
ein hohes Explosionsrisiko auf, und daher wird dessen Verwendung
durch die japanische Sprengstoffindustrie-Vereinigung kontrolliert.
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Bisher ist keine effektive Methode
entwickelt worden, um die Empfindlichkeit dieser brennbaren Oxidationsmittel
gegenüber
mechanischer Energie zu verringern. Wenn solche brennbaren Oxidationsmittel
verwendet wurden, gab es keine Alternative dazu, als diese sorgfältig zu
behandeln.
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Exotherme Materialien, die in Rauchmitteln
verwendet werden, weisen die Gefahr einer Detonationsreaktion während ihrer
Herstellung oder ihren Transport auf, da ein brennbares Oxidationsmittel
und ein Brennstoff darin vermischt sind und in direktem Kontakt
miteinander vorliegen, die dann leicht durch mechanische Energie
wie z. B. Reibung oder Schock entzündet werden können.
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Andererseits werden Gasgeneratoren,
die vorwiegend aus Natriumazid bestehen, in Airbags für Fahrzeuge
verwendet. Bei diesen gibt es aber Probleme bezüglich der Entsorgung von Abfällen, die
Natriumrückstand
enthalten, und der Erzeugung von toxischem Gas. Es sind zahlreiche
Anstrengungen unternommen worden, um diese Probleme zu lösen; so
wurden beispielsweise eine Kombination von Tetrazolen mit einem
Oxidationsmittel oder eine Kombination von Azodicarbonamid (ADCA)
mit einem Oxidationsmittel als alternative Materialien zu Natriumazid
intensiv untersucht.
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Die japanische Offenlegungsschrift
Hei 3-242392 (1991) beschreibt ein Verfahren zur Desensibilisierung
von einem Oxidationsmittel, das hochempfindlich gegenüber Reibung
ist, in dem eine Matrix mit einem Polymer wie z. B. Polyglycolen
gebildet wird. Die meisten der potentiellen Polymere dieser Erfindung
weisen aber Erweichungspunkte von 100°C oder weniger auf, und daher
sind sie bei einer erhöhten
Temperatur schwierig zu handhaben, da ihre niedrigen Erweichungspunkte
zum Blockieren in einem Trockner führen, wenn die Oxidationsmittel
in einer Matrix getrocknet werden. Solche Polymatrix-Oxidationsmittel
weisen den weiteren Nachteil auf, dass sie weniger entzündbar sind.
Dies liegt daran, dass die Oxidationsmittel, die in der Polymermatrix
dispergiert sind, nicht in direkten Kontakt mit dem Brennstoff gelangen
können.
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Es ist auch bekannt, dass gewisse
Oxidationsmittel wie z. B. Kaliumchlorat unter sauren Bedingungen instabil
sind, aber es sind keine Anstrengungen unternommen worden, die Stabilität dieser
Oxidationsmittel zu verbessern.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist die Bereitstellung von einem Oxidationsmittel, das gegenüber mechanischer
Energie weniger empfindlich ist, und von einem Verfahren zur Verringerung
von dessen Empfindlichkeit gegenüber
mechanischer Energie, um dessen Handhabung einfach und sicher zu
machen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist die Lösung
der Nachteile der den vorstehend genannten konventionellen Oxidationsmitteln
wie z. B. geringe Stabilität
gegenüber
Hitze oder Säuren,
und die Lösung
der Probleme der vorstehend genannten konventionellen Polymermatrix-Oxidationsmittel
wie z. B. die Schwierigkeiten bei deren Handhabung bei einer erhöhten Temperatur
wie auch die geringe Entzündbarkeit.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung liegt darin, eine brennbar Zusammensetzung bereitzustellen,
die ein geringes Risiko für
z. B. eine Detonationsreaktion aufweist.
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Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist das Bereitstellen von einem Gasgenerator für die Verwendung
in einem Airbag, der einen geeigneten Maximaldruck aufweist. Solch
ein Airbag kann dann mit geringen Kosten hergestellt werden.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Wir haben jede Anstrengung unternommen,
um die Empfindlichkeit eines Oxidationsmittels gegenüber mechanischer
Energie zu verringern, während
dabei dessen Handhabung bei einer erhöhten Temperatur, dessen Stabilität gegenüber Hitze
oder Säuren
und dessen Entzündbarkeit
verbessert wurde. Als ein Ergebnis haben wir herausgefunden, dass
ein Oxidationsmittel mit den erwünschten
Eigenschaften erhalten werden kann, indem das Oxidationsmittel mit
anorganischen Teilchen beschichtet wird. Demgemäss ist die vorliegende Erfindung
erzielt worden.
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Folglich stellt die vorliegende Erfindung
ein Oxidationsmittel bereit, das mit einer Beschichtung beschichtet
ist, welche anorganische Teilchen umfasst, worin die Beschichtung
die Empfindlichkeit des Oxidationsmittels gegenüber mechanischer Energie verringert,
wobei das Oxidationsmittel und die anorganischen Teilchen in einem
Gewichtsverhältnis
von 1 : 0,25 bis 1 : 3 vorliegen. Die vorliegende Erfindung stellt
auch ein Verfahren zum Verringern der Empfindlichkeit von einem
Oxidationsmittel gegenüber
mechanischer Energie bereit, welches das Beschichten des Oxidationsmittels
mit anorganischen Teilchen umfasst, wobei das Oxidationsmittel und
die anorganischen Teilchen in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 0,25 bis 1 :
3 vorliegen. Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine brennbare
Zusammensetzung bereit, die das Oxidationsmittel gemäß der Erfindung
und einen Brennstoff umfasst. Des weiteren stellt die vorliegende
Erfindung einen Gasgenerator bereit, der das Oxidationsmittel gemäß der Erfindung
und einen Brennstoff umfasst.
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Das beschichtete Oxidationsmittel
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist als Resultat der Beschichtung mit anorganischen Teilchen
weniger empfindlich gegenüber
mechanischer Energie. In der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft,
Oxidationsmittel einzusetzen, die gegenüber mechanischer Energie hochempfindlich
sind, d. h. solche, die eine schnelle und beschleunigte Oxidation
wie z. B. eine Explosionsreaktion verursachen können, die durch eine geringe,
durch Reibung oder Schock erzeugte Energie initiiert wird. Die Oxidationsmittel,
die gegenüber
mechanischer Energie empfindlich sind, können z. B. einen 1/6-Explosionspunkt von
211.8 N (21,6 kgf) oder weniger, bevorzugt 188.3 N (19,2 kgt) oder
weniger, noch bevorzugter 156,9 N (16,0 kgf) oder weniger aufweisen,
wie in dem BAM-Reibungsempfindlichkeitstest gemessen wird. Solche
Oxidationsmittel umfassen, sind aber nicht beschränkt auf,
Kaliumchlorat, Kaliumbromat, Kaliumiodat, Kaliumperchlorat, Natriumchlorat,
Ammoniumnitrat und Kaliumnitrat. Die Oxidationsmittel können einzeln
oder als Kombination verwendet werden. Die Oxidationsmittel können einen
Teilchendurchmesser von z. B. zwischen 0,01 und 5 mm aufweisen,
bevorzugt zwischen 0,1 und 3 mm.
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Die in der vorliegenden Erfindung
verwendeten anorganischen Materialien können inaktiv sein. Unter der
Bezeichnung "inaktiv", wie sie in der
vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, wird verstanden,
dass sie gegenüber
dem zu beschichtenden Oxidationsmittel unreaktiv sind. Solche anorganischen
Materialien umfassen Talkum, Calciumsilicat, Kreide, Bentonit und
Carprex, wobei von diesen Talkum und Calciumsilicat bevorzugt sind.
Die anorganischen Materialien können
einzeln oder als Kombination verwendet werden. Die Teilchen der
anorganischen Materialien können
einen Teilchendurchmesser von z. B. zwischen 0,5 und 50 μm aufweisen,
bevorzugt zwischen 2 und 20 μm.
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Die beschichteten Oxidationsmittel
gemäß der vorliegenden
Erfindung können
als brennbare Oxidationsmittel wie z. B. als exotherme Materialien
für Rauchmittel,
als Oxidationsmittel für
die Pyrotechnik und als Oxidationsmittelkomponenten von Gasgeneratoren
für Airbags
für Fahrzeuge
eingesetzt werden.
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Bei der Anwendung der Technik gemäß der vorliegenden
Erfindung bei der Herstellung von einem Gasgenerator für Airbags
kann ein Airbag, der einen geeigneten Maximaldruck aufweist, mit
niedrigen Kosten hergestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung umfasst
auch eine brennbare Zusammensetzung, die ein Oxidationsmittel, das
mit anorganischen Teilchen beschichtet ist, und einen Brennstoff
umfasst.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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1 zeigt
die Ergebnisse von dem Reibungsempfindlichkeitstest unter Verwendung
von mit Talkum beschichteten Oxidationsmitteln.
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2 zeigt
die Ergebnisse von dem Reibungsempfindlichkeitstest unter Verwendung
von mit Calciumsilicat beschichteten Oxidationsmitteln.
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3 zeigt
die Ergebnisse des Entzündbarkeitstests.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Das beschichtete Oxidationsmittel
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann z. B. nach einem Feuchtverfahren wie folgt hergestellt
werden:
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Pulver des Oxidationsmittels wie
z. B. Kaliumchlorat (etwa 0,01 bis 5 mm, bevorzugt etwa 0,1 bis
3 mm im Durchmesser) können
mit einem Bindemittel und einem anorganischen Material wie z. B.
Talkum oder Calciumsilicat, das in der Form von feinen Teilchen
mit einem Durchmesser von etwa 0,5 bis 50 μm, bevorzugt etwa 2 bis 20 μm vorliegt,
vermischt werden.
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Das in der vorliegenden Erfindung
eingesetzte Bindemittel umfasst, ist aber nicht beschränkt auf,
Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxymethylcellulose, Methylcellulose,
Ethylcellulose, Natriumalginat, Polyvinylalkohol und Dextrin, unter
denen Hydroxypropylmethylcellulose und Hydroxymethylcellulose bevorzugt sind.
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Das Gewichtsverhältnis von Oxidationsmittel
zu anorganischem Material ist bevorzugt 1 : 1 bis 1 : 3. Das Gewichtsverhältnis von
Oxidationsmittel zu Bindemittel kann 1 : 0,01 bis 1 : 0,1 betragen,
bevorzugt 1 : 0,02 bis 1 : 0,06.
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Das Oxidationsmittel, das anorganische
Material und das Bindemittel können
miteinander vermischt werden und anschließend mit einer geeigneten Menge
an wässrigem
Lösungsmittel
wie z. B. Wasser in einem Mörser
mittels einem Stampfer für
etwa 5 bis 30 Minuten, bevorzugt 10 bis 20 Minuten, geknetet werden.
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Die resultierende Mischung kann getrocknet
werden, um das beschichtete Oxidationsmittel gemäß der Erfindung zu erhalten.
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Alternativ dazu kann das beschichtete
Oxidationsmittel gemäß der vorliegenden
Erfindung beispielsweise nach einem Trockenverfahren wie folgt hergestellt
werden: Agat-Bälle
unterschiedlicher Größen werden in
einen Agat-Mörser
gegeben, und anschließend
können
das Oxidationsmittel und das anorganische Material in dem vorstehend
beschriebenen Verhältnis
in dem Mörser
mittels einer Planetenrotationsmühle
für 10
Minuten bis 6 Stunden vermischt werden, bevorzugt für 2 bis
4 Stunden, bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 100 bis 200 UpM,
um das beschichtete Oxidationsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung
zu erhalten.
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Selbst wenn das beschichtete Oxidationsmittel
gemäß der vorliegenden
Erfindung z. B. mit einem Brennstoff vermischt wird, um in Rauchmitteln,
der Pyrotechnik und Gasgeneratoren für Airbags für Fahrzeuge verwendet zu werden,
kommt es nicht in direkten Kontakt mit dem Brennstoff, da es mit
anorganischen Teilchen beschichtet ist. Eine Kombination des beschichteten
Oxidationsmittels gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem Brennstoff kann daher eine brennbare Zusammensetzung
bereitstellen, die ein geringes Risiko für eine Detonationsreaktion
durch mechanische Energie wie z. B. Reibung aufweist.
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Die Art von Brennstoff, der mit dem
beschichteten Oxidationsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung vermischt
werden soll, kann in Abhängigkeit
des Zwecks ausgewählt
werden. Für
die Verwendung in Rauchmitteln z. B. können Saccharide wie z. B. Glucose,
Saccharose, Fruktose, Cellulose und Stärke und Holzmehl eingesetzt
werden, unter denen Saccharide wie z. B. Glucose, Saccharose, Fruktose,
Cellulose und Stärke bevorzugt
verwendet werden. Für
die Pyrotechnik können
Holzmehl, Schwefel, glutinierte Reisstärke, Kalkpech (lime pitch),
Aluminium, Magnesium und Antimontrisulfid verwendet werden. Für die Verwendung
in Airbags können
Anthracen oder Saccharide wie z. B. Glucose, Saccharose, Fruktose,
Cellulose und Stärke
eingesetzt werden. Zusätrlich
können
Petroleum wie schweres Öl
und leichtes Öl,
pflanzliches Öl
wie z. B. Rapssamenöl,
Graphit, Eisensilicat und Gallussäure ebenfalls als Brennstoff
in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Des weiteren kann
bei der Verwendung der brennbaren Zusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung in Airbags ein Gasgenerator wie z. B. ADCA und Tetrazole
zu der Zusammensetzung hinzugegeben werden. In diesem Fall kann
die Geschwindigkeit des Druckanstiegs stärker erhöht werden, als wenn nur ein
Gasgenerator wie z. B. ADCA oder Tetrazole verwendet wird.
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Die brennbare Zusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann leicht tablettiert, geformt, naß-geformt, eingekapselt und
granuliert werden, so dass es einfach und sicher industriell gehandhabt
werden kann.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand
der folgenden Beispiele weiter beschrieben, die aber nicht so ausgelegt
werden sollen, als dass sie den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
beschränken
würden.
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Beispiel 1: Herstellung
von beschichteten Oxidationsmitteln (Naßverfahren)
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Die folgenden Materialien wurden
eingesetzt: Kaliumchlorat (PC) von garantiertem Reinheitsgrad (Junsei
Kagaku; 0,005 bis 1 mm Durchmesser) als Oxidationsmittel, Talkum
in Übereinstimmung
mit der japanischen Pharmacopoeia (Kanto Kagaku; 2 bis 5 μm Durchmesser)
als anorganische Teilchen, Hydroxypropylmethylcellulose ("Metrose 60-SH50"; Shin-etsu Chemical
Corp.) als ein Bindemittel.
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Es wurden 10 g von PC mit Talkum
in verschiedenen PC/Talkum-Gewichtsverhältnissen von 1 : 0,25, 1 :
0,5, 1 : 1, 1 : 2 und 1 : 3 vermischt. Anschließend wurde jede Mischung mit
0,5 g Hydroxypropylmethylcellulose in einem PC/Bindemittel-Gewichtsverhältnis von
1 : 0,05 vermischt.
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Jede so erhaltene Mischung wurde
anschließend
mit 2 ml Wasser in einem Mörser
für etwa
15 Minuten geknetet und bei 60°C
für etwa
3 Stunden getrocknet, um verschiedene beschichtete Oxidationsmittel
zu erhalten.
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Beispiel 2: Herstellung
von brennbaren Zusammensetzungen (Naßmethode)
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Jedes der in Beispiel 1 erhaltenen
beschichteten Oxidationsmittel wurde mit Glucose als Brennstoff bei
einem PC/Brennstoff-Gewichtsverhältnis
(stöchiometrisches
Verhältnis)
von 1 : 0,36 vermischt, um verschiedene brennbare Zusammensetzungen
zu erhalten.
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Beispiel 3: Herstellung
von beschichteten Oxidationsmitteln (Naßverfahren)
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Die folgenden Materialien wurden
eingesetzt: PC als ein Oxidationsmittel, Calciumsilicat ("Flowligt"; Tokuyama Corp.)
als anorganische Teilchen, Hydroxypropylmethylcellulose als ein
Bindemittel.
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Es wurden 10 g PC mit Calciumsilicat
in verschiedenen PC/Calciumsilicat-Gewichtsverhältnissen von 1 : 0,5, 1 : 1
und 1 : 2 vermischt. Anschließend
wurde jede Mischung mit 0,5 g Hydroxypropylmethylcellulose in einem
PC/Bindemittel-Gewichtsverhältnis
von 1 : 0,05 vermischt.
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Das gleiche wie in Beispiel 1 beschriebene
Verfahren wurde wiederholt, um verschiedene beschichtete Oxidationsmittel
zu erhalten.
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Beispiel 4: Herstellung
von brennbaren Zusammensetzungen (Naßmethode)
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Jedes der in Beispiel 3 erhaltenen
beschichteten Oxidationsmittel wurden mit Glucose als Brennstoff in
einem PC/Brennstoff-Gewichtsverhältnis
(stöchiometrisches
Verhältnis)
von 1 : 0,36 vermischt, um verschiedene Brennstoffzusammensetzungen
zu erhalten.
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Beispiel 5: Herstellung
von einem beschichteten Oxidationsmittel (Trockenverfahren)
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PC und Talkum wurden als Oxidationsmittel
respektive anorganische Teilchen eingesetzt.
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Agat-Bälle unterschiedlicher Größen (3 bis
20 mm im Durchmesser) wurden in einen Agat-Mörser gegeben. 50 g PC und 100
g Talkum in einem PC/Talkum-Gewichtsverhältnis von 1 : 2 wurden in dem
Mörser mittels
einer Planetenrotationsmühle
(ITO Seisakusho) für
3 Stunden vermischt, um ein beschichtetes Oxidationsmittel zu erhalten.
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Beispiel 6: Herstellung
von einer brennbaren Zusammensetzung (Trockenverfahren)
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Das in Beispiel 5 erhaltene beschichtete
Oxidationsmittel wurde mit Glucose als ein Brennstoff in einem PC/Brennstoff-Gewichtsverhältnis (stöchiometrisches
Verhältnis)
von 1 : 0,36 vermischt, um eine brennbare Zusammensetzung zu erhalten.
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Beispiel 7: Herstellung
von Gasgeneratoren (Trockenverfahren)
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PC, das mit Talkum gemäß dem in
Beispiel 5 beschriebenen Verfahren beschichtet worden war, wurde mit
ADCA oder Glucose als ein Brennstoff gemischt, um Gasgeneratoren
zu erhalten. Die Verhältnisse
von PC, Talkum und Brennstoff (ADCA oder Glucose) in den Mischungen
sind im folgenden in Tabelle 1 aufgeführt.
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Testversuch 1: Reibungsempfindlichkeitstest
unter Verwendung von mit Talkum beschichteten Oxidationsmitteln
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Jede der brennbaren Zusammensetzungen,
die in Beispiel 2 erhalten worden ist, wurden einem Reibungsempfindlichkeitstest
unterworfen. Ihre 1/6-Explosionspunkte wurden unter Verwendung von
einem BAM-Reibungsempfindlichkeitstester (Kuramo chi Science Corp.)
bestimmt, indem zwei Gewichten bis zu 541,3 N (55,2 kgf) geladen
wurden. Die Testergebnisse sind in 1 angegeben.
Ein 1/6-Explosionspunkt von einem unbeschichteten Oxidationsmittel
lag bei 47,1 N (4,8 kgf) (PC/Glucose-Gewichtsverhältnis = 1/0,36).
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Es konnte gezeigt werden, dass die
Reibungsempfindlichkeit deutlich verringert wird, wenn der Talkumgehalt
erhöht
wird. Die Reibungsempfindlichkeit wurde über die Messgrenze hinaus verringert
bei einem PC/Talkum-Gewichtsverhältnis
von 1 : 3.
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Testbeispiel 2:
Reibungsempfindlichkeitstest unter Verwendung von mit Calciumsilicat
beschichteten Oxidationsmitteln
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Jede der brennbaren Zusammensetzungen,
die in Beispiel 4 erhalten worden waren, wurden einem Reibungsempfindlichkeitstest
unterworfen. Ihre 1/6-Explosionspunkte wurden unter Verwendung von
einem BAM-Reibungsempfindlichkeitstester (Kuramochi Science Corp.)
bestimmt, indem zwei Gewichten bis zu 541,3 N (55,2 kgf) geladen
wurden. Die Testergebnisse sind in 1 angegeben.
Ein 1/6-Explosionspunkt von einem unbeschichteten Oxidationsmittel
lag bei 47,1 N (4,8 kgf) (PC/Glucose-Gewichtsverhältnis = 1/0,36).
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Es konnte gezeigt werden, dass die
Reibungsempfindlichkeit deutlich verringert wird, wenn der Calciumsilicatgehalt
erhöht
wird. Die Reibungsempfindlichkeit wurde über die Messgrenze hinaus verringert
bei einem PC/Calciumsilicat-Gewichtsverhältnis von 1 : 2.
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Testbeispiel 3: Schlagempfindlichkeitstest
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Von den in Beispiel 2 erhaltenen
brennbaren Zusammensetzungen wurde diejenige mit einem PC/Talkum-Gewichtsverhältnis von
1 : 2 einem Schlagempfindlichkeitstest unterworfen, eine Test-Art
zur Bestimmung der Empfindlichkeit gegenüber mechanischer Energie. Der
Test wurde unter Verwendung von einem JIS-Schlagempfindlichkeitstester
(Kuramochi Science Corp.) ausgeführt.
Es konnte gezeigt werden, dass keine Explosion durch das sechsmalige
Wiederholen des Tests aus einer Höhe von 100 cm verursacht wurde.
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Testbeispiel 4: Thermischer
Stabilitätstest
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Die in den Beispielen 2 und 6 erhaltenen
brennbaren Zusammensetzungen wurden auf ihre thermische Stabilität unter
sauren Bedingungen getestet. Von den in Beispiel 2 erhaltenen brennbaren
Zusammensetzungen wurde diejenige mit einem PC/TaIkum-Gewichtsverhältnis von
1 : 2 dem Test unterworfen. Zu diesen zwei brennbaren Zusammensetzungen
wurde Ameisensäure
als ein saures Material hinzugegeben und die Wärmeerzeugung wurde mittels
einem Kaloriemeter (C80D) bestimmt. Als eine Kontrolle wurde eine brennbare
Zusammensetzung, die ein unbeschichtetes Oxidationsmittel und Glucose
als Brennstoff enthielt, getestet (PC/Glucose-Gewichtsverhältnis =
1/0,36).
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Wenn Ameisensäure in einer Konzentration
von 5% zu jeder der brennbaren Zusammensetzungen gegeben wurde,
konnte in den Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung
während
dem isothermischen Test bei 100°C
keine Wärmeerzeugung
festgestellt werden, während
eine Wärmeerzeugung
in der Kontrolle bestimmt wurde. Es konnte daher aufgezeigt werden,
dass die brennbaren Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung
eine hervorragende thermische Stabilität aufweisen.
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Testbeispiel 5: Entzündbarkeitstest
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Die brennbaren Zusammensetzungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung wurden auf ihre Entzündbarkeit
getestet, indem ein Krupp-Entründbarkeitstemperatur-Testen
(Kuramochi Science Corp.) verwendet wurde. Als eine brennbare Zusammensetzung,
die nach einem Naßverfahren
hergestellt worden ist, wurde die in Beispiel 2 mit einem PC/Talkum-Gewichtsverhältnis von
1 : 2 hergestellte eingesetzt, und als eine brennbare Zusammensetzung,
die nach einem Trockenverfahren hergestellt worden ist, wurde die
in Beispiel 6 hergestellte eingesetzt. Als eine Kontrolle wurde
eine brennbare Zusammensetzung, die ein unbeschichtetes Oxidationsmittel
und Glucose als Brennstoff enthielt, untersucht (PC/Glucose-Gewichtsverhältnis =
1/0,36). Die Testergebnisse sind in 3 angegeben.
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Obwohl die Daten über die anscheinende Aktivierungsenergie
darauf hindeuten, dass die nach dem Naßverfahren hergestellte brennbare
Zusammensetzung ein wenig schlechter entzündbar ist als die Kontrolle, kann
darin kein Problem in der eigentlichen Praxis gesehen werden. Ferner
wird suggeriert, dass die nach dem Trockenverfahren hergestellte
brennbare Zusammensetzung, obwohl sie einen um etwa 10°C höheren Entzündungspunkt
als jenen der Kontrolle aufweist, eine niedrigere Aktivierungsenergie
hat, und somit so entzündbar
wie die Kontrolle ist.
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Testbeispiel 6: MkIIId
ballistischer Mörsertest
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Von den in Beispiel 2 erhaltenen
brennbaren Zusammensetzungen wurde die eine mit einem PC/Talkum-Gewichtsverhältnis von
1 : 2 auf statische Explosionsstärke
untersucht, unter Verwendung von einem MkIIId ballistischen Mörsertester
(BARDE Corp.), um deren Sicherheit während Katastrophen wie z. B.
Feuer zu untersuchen. Als eine Kontrolle wurde eine brennbare Zusammensetzung
untersucht, die ein unbeschichtetes Oxidationsmittel und Glucose
als einen Brennstoff enthielt (PC/Glucose-Gewichtsverhältnis =
1/0,36). Beide Proben enthielten 2 g PC als aktiven Bestandteil.
Das Experiment wurde ausgewertet, indem ein Schwung (swing) des
Mörsers
für jede
Probe mit einem Schwung des Mörsers
für Trinitrotoluol
(TNT) verglichen wurde (ein Schwung für TNT wurde auf 1 gesetzt).
Es konnte gezeigt werden, dass die brennbare Zusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung eine um etwa 1/6 verringerte Explosionsstärke im Vergleich
mit der Kontrolle aufweist.
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Testbeispiel 7: Maximaldruck-Test
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Alle Proben (10 g) der Gasgeneratoren
wurden via Nichrom-Draht (0,25 mm im Durchmesser; 10 V-2,5 A) in
einem geschlossenen Stahlzylinder (1 Liter Volumen; herkömmliche
Herstellung) entzündet.
Deren Maximaldrücke
wurden mittels einem Strain-Druckmesser bestimmt, der in der Lage
ist, bis zu 100 kg/cm2 zu detektieren, wobei
er am Kopf des Zylinders angeordnet worden war, und mittels einem
Oszilloskop gemessen (TDS-520A, Sony Techtronics). Die Testergebnisse
sind in Tabelle 1 angegeben.
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Tabelle
1: Zusammensetzung und Maximaldruck der Gasgeneratoren
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann die Empfindlichkeit von einem Oxidationsmittel gegenüber mechanischer
Energie durch Beschichten des Oxidationsmittels mit anorganischen
Teilchen verringert werden, und so können Oxidationsmittel, die
gegenüber
mechanischer Energie hochempfindlich sind, industriell einfacher
und sicherer gehandhabt werden. Demgemäß können Oxidationsmittel wie Kaliumchlorat,
die nur schwierig für
industrielle Zwecke einschließlich
Airbags und Rauchmitteln eingesetzt werden konnten, einfach verwendet
werden.
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Des weiteren ist in der brennbaren
Zusammensetzung, die durch Mischen des beschichteten Oxidationsmittels
gemäß der Erfindung
mit einem Brennstoff erhalten wird, das Oxidationsmittel nicht in
direktem Kontakt mit dem Brennstoff, da es mit anorganischen Teilchen
beschichtet ist. Somit hat die brennbare Zusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung während
ihrer Herstellung oder ihrem Transport ein geringes Risiko für eine Detonationsreaktion,
die durch mechanische Energie wie Reibung oder Schock verursacht
wird.
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Des weiteren trägt die Verwendung von einem
Gasgenerator, der das beschichtete Oxidationsmittel gemäß der vorliegenden
Erfindung und einen Brennstoff enthält, zu der Niedrigkostenproduktion
von einem Airbag mit dem geeigneten Maximaldruck bei.
