EP0374650B1

EP0374650B1 - Stabilisierter Treibsatz zur Erzeugung ungiftiger Treibgase

Info

Publication number: EP0374650B1
Application number: EP89122756A
Authority: EP
Inventors: Richard Dr. Bender
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1988-12-20
Filing date: 1989-12-09
Publication date: 1993-03-31
Anticipated expiration: 2009-12-09
Also published as: DE58903966D1; DE3842838C1; US4981536A; EP0374650A1

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Treibsatz zur Erzeugung ungiftiger Gase, der infolge Zusatz bestimmter Substanzen gegenüber dem Angriff von Luftfeuchtigkeit und Kohlendioxid stabilisiert ist. Solche Treibsätze werden vorzugsweise in Airbag-Generatoren eingesetzt, die eine Lebensdauer von 15 Jahren haben müssen.
Treibsätze zur Erzeugung ungiftiger Treibgase sind an sich bekannt. Sie enthalten als gasliefernde Komponenten die nicht explosiblen Salze der Stickstoffwasserstoffsäure, vorwiegend Alkaliazide, und als Oxidationsmittel Alkalinitrate oder -perchlorate. Auch CuO als Oxidationsmittel wurde bereits vorgeschlagen. Zur besseren Schlackenbildung werden den Sätzen ggf. feinkörniges Siliciumdioxid und/oder Boroxid oder andere schmelzbildende Substanzen zugefügt (vgl. DE 22 36 175-C3).
Diese azidhaltigen Treibsatzgemische haben jedoch den Nachteil, daß sie sich bereits bei Lagerung in kohlendioxidhaltiger Luftfeuchtigkeit teilweise unter Bildung von freier Stickstoffwasserstoffsäure zersetzen. Da diese Säure ein hochgiftiges Gas ist (MAK = 1 ppm) und außerdem bei erhöhter Temperatur sich explosionsartig zersetzt, ist die Entstehung dieser freien Säure unbedingt zu vermeiden. Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, den gesamten Treibsatz feuchtigkeitsdicht mit beispielsweise selbstklebenden Aluminiumfolien oder verlöteten Metallkapseln zu umhüllen. Diese Abdichtmittel gewähren jedoch keinen totalen Feuchtigkeitsausschluß für einen Airbag-Generator, der unter Verwendung eines solchermaßen geschützten Treibsatzes hergestellt ist, während dessen gesamter Lebensdauer. Die DE-OS 24 10 093 beschreibt ein gasbildendes Gemisch, das eine Metallazidverbindung, ein Oxidationsmittel und ein Silikat der Formel:

(Al₂O₃)_p(M_xO)_q(SiO₂)_r. sH₂O

enthält, in der M für Lithium, Natrium, Kalium, Strontium, Magnesium oder Calcium,
x für 1 oder 2 steht,
p und q für 0 oder eine positive Zahl stehen,
wobei jedoch p und q nicht beide 0 sind,
r eine positive Zahl ist und
s für Null oder eine positive Zahl steht.
Diese gasbildenden Gemische zünden beim Tablettieren nicht und ergeben mechanisch widerstandsfähige Tabletten.
Die US-PS 2 981 616 offenbart einen Gasgeneratorsatz auf Azidbasis mit Natriumperoxid und unter anderem Magnesiumoxid als Katalysator in Mengen bis zu 3%.
Es bestand deshalb die Aufgabe, Treibsätze zur Erzeugung von ungiftigen Treibgasen aufzufinden, bei denen auch beim Zutritt von feuchter und kohlendioxidhaltiger Luft Stickstoffwasserstoffsäure nicht in Freiheit gesetzt wird.
In Erfüllung dieser Aufgabe wurden nun Treibsätze auf Basis von Alkaliaziden und anorganischen Oxidationsmitteln gefunden, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie als Stabilisatoren Magnesiumoxid oder ein Gemisch aus Magnesiumoxid und Talkum in Mengen > 3 und < 10 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtsatz, enthalten.
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Zusätze können die azidhaltigen Treibsätze auch in feuchter und kohlendioxidhaltiger Luft gelagert werden, ohne daß Stickstoffwasserstoffsäure in Freiheit gesetzt wird. Besonders vorteilhaft wirkt sich der erfindungsgemäße Zusatz bei solchen azidhaltigen Treibsätzen aus, die zusätzlich noch schmelzbildende Substanzen, wie pyrogene Kieselsäure oder Boroxid enthalten, da die Anwesenheit dieser Verbindungen in solchen Treibsätzen die Freisetzung von Stickstoffwasserstoffsäure begünstigen. Auch azidhaltige Treibsätze mit diesen schmelzbildenden Zusätzen werden erfindungsgemäß stabilisiert.
Die erfindungsgemäßen Zusätze wirken weiterhin als Preßhilfsmittel bei der Herstellung von Tabletten aus den erfindungsgemäßen Treibsätzen. Solche Tabletten zeigen einen besseren Zusammenhalt und lassen sich demzufolge stärker mechanisch beanspruchen als Tabletten, die den Zusatz nicht enthalten.
Diese verbesserte mechanische Festigkeit wird besonders durch den Zusatz von Talkum mit netzförmiger Struktur erzielt.
Unter Talkum soll erfindungsgemäß das natürlich vorkommende Mineral der Idealformel 3 MgO · 4 SiO₂ · H₂O verstanden werden, bei dem Teile des Magnesiumoxids durch Calciumoxid ersetzt sein können. Der Calciumoxidgehalt des Talkums kann zwischen 0 und 6 Gew.-%, bezogen auf das Talkum, liegen. Das Magnesiumoxid in dem Talkum kann auch teilweise durch Al₂O₃ oder Eisenoxid ersetzt sein. Der Anteil dieser Oxide im Talkum kann bis zu 4 Gew.-% für Al₂O₃ und bis zu 2 Gew.-% für Fe₂O₃ liegen. Demzufolge liegt der MgO-Gehalt des erfindungsgemäß eingesetzten Talkums zwischen 26 und 31,6 %. Das Talkum muß bei Verwendung der erfindungsgemäßen Treibsätze in Gasgeneratoren für Fahrzeug-Airbags asbestfrei sein.
Der Gehalt an Talkum und MgO in den erfindungsgemäßen Treibsätzen liegt zwischen 3 und 10 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 5 und 8 Gew.-%. Prinzipiell ist es möglich, nur einen der beiden Stoffe zur Erzielung der gewünschten Wirkung einzusetzen. Vorzugsweise wird jedoch ein Gemisch der beiden Substanzen eingesetzt, wobei das Gewichtsverhältnis von MgO : Talkum bevorzugt zwischen 1 : 1,3 und 1 : 10, besonders bevorzugt zwischen 1 : 2 und 1 : 3 liegt.
Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Treibsätze noch eine schmelzfördernde Substanz, wie sie beispielsweise in der DE 22 36 175-C3 beschrieben ist. Bevorzugt wird dazu feindisperse Kieselsäure oder Boroxid eingesetzt. Die feindisperse Kieselsäure hat eine spezifische Oberfläche von 100 bis 500 m²/g, vorzugsweise von 200 bis 400 m²/g, und wird bevorzugt in Mengen zwischen 16 und 20 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Satz, eingesetzt.
Der Anteil der Alkaliazide in den beanspruchten Sätzen liegt im allgemeinen zwischen 50 und 60 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 54 und 57 Gew.-%. Das bevorzugte Oxidationsmittel ist Kaliumnitrat, das teilweise auch durch Natriumnitrat ersetzt sein kan. Jedoch sind auch andere anorganische Oxidationsmittel prinzipiell einsetzbar.

Beispiel

Es wurde eine Mischung hergestellt aus

57 Gew.-Teilen: Natriumazid
18 Gew.-Teilen: Kaliumnitrat
18 Gew.-Teilen: pyrogener Kieselsäure (spez. Oberfläche 200 m²/g)
5 Gew.-Teilen: Talkum
2 Gew.-Teilen: MgO.

Das Talkum hatte einen Anteil an CaO von 4,0 Gew.-% und an Al₂O₃ von 3,0 Gew.-%. Demzufolge lag der Gehalt an MgO bei 28,0 Gew.-%.
Das Gemisch wurde mit einem Preßdruck von ca. 1 t/cm² zu Tabletten von 20 bis 30 mm Durchmesser gepreßt. Bei Lagerung in Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 % und einem CO₂-Gehalt von 1 % während 48 und 96 Stunden entstand keine freie Stickstoffwasserstoffsäure.

Claims

Treibsatz zur Erzeugung ungiftiger Treibgase auf der Basis von Alkaliaziden und anorganischen Oxidationsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß er als Stabilisatoren Magnesiumoxid oder ein Gemisch aus Magnesiumoxid und Talkum in Mengen > 3 und < 10 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtsatz, enthält.
Treibsatz gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gemisch aus MgO und Talkum das Verhältnis von Talkum : MgO zwischen 10 : 1 und 1,3 : 1 liegt.
Treibsatz gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er außer Alkaliaziden und anorganischen Oxidationsmitteln noch feindisperses Siliciumoxid oder andere Substanzen, die zur Bildung glasartiger Schmelzen führen, enthält.