EP1006096A1 - Azidfreie, gaserzeugende Zusammensetzung - Google Patents

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EP1006096A1
EP1006096A1 EP99123906A EP99123906A EP1006096A1 EP 1006096 A1 EP1006096 A1 EP 1006096A1 EP 99123906 A EP99123906 A EP 99123906A EP 99123906 A EP99123906 A EP 99123906A EP 1006096 A1 EP1006096 A1 EP 1006096A1
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EP
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nitrate
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guanidine
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Achim Hofmann
Roland Schropp
Karl-Heinz Rödig
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ZF Airbag Germany GmbH
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TRW Airbag Systems GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
    • C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
    • C06D5/06—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by reaction of two or more solids

Definitions

  • Gas generating compositions used in safety devices used for motor vehicles mostly consist of a fuel based on sodium azide and an oxidizing agent. However, due to the toxicity of sodium azide, it was premature started looking for alternatives to the azide-containing gas generators To look for mixtures.
  • US-A-5 608 183 describes a gas generating mixture containing between about 30 and 85 percent by weight of a fuel and between about 15 and about 70 percent by weight of an oxidizing agent.
  • At least 60% by weight of the fuel consists of the nitrate of an acidic polyamine or a C 2 -C 3 -alkyldiamine, such as, for example, the nitrates of urea, guanidine, aminoguanidine, diaminoguanidine, semicarbazide, ethylenediamine, 1,3-propanediamine or 1, 2-propanediamine, or mixtures thereof.
  • the oxidizing agent comprises at least 60% by weight of basic copper nitrate and / or cobalt triamine trinitrate. The mixture is processed in a wet process.
  • the gas generating mixture known from US-A-5 608 183 has however, an insufficient willingness to ignite and a too low Burn-up speed. Due to the high proportion of basic Copper nitrate is also an increased proportion of toxic gases in the released Detectable gas mixture. Processing the mixture in A wet process requires additional drying stages and is therefore expensive.
  • the German utility model No. 298 06 504 represents a gas-generating Composition ready, the one of at least two components existing fuel mixture in a proportion of 20 to 60 wt .-% and an oxidizer mixture consisting of at least three components in a proportion of 40 to 80% by weight, based in each case on the total composition, includes.
  • the fuel mixture of the known composition is from 5 to 95% by weight of a guanidine compound, 5 to 95 % By weight of a heterocyclic organic acid, for example Cyanuric acid, as well as 0 to 20% by weight of other fuels.
  • the oxidizer mixture of the known composition consists of one or more transition metal oxides in a proportion of 20 to 70% by weight and 10 to 50% by weight of basic copper nitrate and 2 to 30 % By weight metal chlorate, metal perchlorate, ammonium perchlorate, alkali nitrate, Alkaline earth nitrate or mixtures thereof.
  • an additional fuel such as However, cyanuric acid
  • the Composition is therefore for use in gas generators for the Driver's side unsuitable because of the shorter distance between high burn-up speeds for the vehicle occupant and the vehicle internals to be favoured.
  • the additional fuels used must have a lower oxygen balance than guanidine nitrate also a higher proportion of oxidizer to balance the mixture and to achieve an optimally reduced harmful gas emission be used.
  • the higher proportion of oxidizer leads to a increased solids content in the gas mixture and thus to an increased Particle emission.
  • gas generating compositions for use in security devices for motor vehicles with a high burning rate can be achieved with low particle emissions at the same time.
  • the oxidizer mixture consists of one or more transition metal oxides in a proportion of 20 to 80 wt .-%, basic copper nitrate in a proportion of 0 to 50% by weight, metal chlorate, metal perchlorate, Ammonium perchlorate or mixtures thereof in a proportion of 1 to 15 % By weight and alkali nitrate, alkaline earth nitrate or mixtures thereof a proportion of 1 to 15 wt .-%, each based on the oxidizer mixture.
  • Preferred guanidine compounds are guanidine carbonate, guanidine nitrate, Guanidine perchlorate, aminoguanidine nitrate, diaminoguanidine nitrate, Triaminoguanidine nitrate, nitroguanidine or mixtures thereof used.
  • the further fuel component is preferably an organic one Compound that has an oxygen balance of more than -90%.
  • Cyanuric acid is particularly preferred as a further fuel component, Urea, oxamide, urazole, alloxan, alloxantin and parabanic acid or mixtures thereof.
  • oxygen balance is to be understood as the amount of oxygen in percent by weight which is released when a compound or a mixture is completely converted to CO 2 , H 2 O, Al 2 O 3 , B 2 O 3 , etc. (O 2 overbalancing) . If the available oxygen is not sufficient for this, the shortfall necessary for complete conversion is given with a negative sign (O 2 under-balancing).
  • the oxidizer mixture preferably contains a mixture of Fe 2 O 3 and CuO, in addition to the other components of the oxidizer mixture.
  • the Fe 2 O 3 is preferably present in a proportion of at least 4% by weight, particularly preferably in a proportion of at least 9%, based on the overall composition.
  • the simultaneous use of Fe 2 O 3 and CuO enables a further reduction in the proportion of toxic gases in the combustion products.
  • the composition may also include conventional processing aids a proportion of up to 5% by weight, based on the total composition, included, the processing aids preferably from the consisting of the flow aids, pressing aids and / or lubricants Group are selected.
  • compositions according to the invention stand out the previously known mixtures due to improved combustion behavior, and in particular through an extremely low particle emission in combination with a high burning rate. they are therefore particularly suitable for use in driver airbag systems.
  • the improved burning behavior of the compositions according to the invention is achieved through the use of at least one organic compound favored as a fuel from the group of guanidine compounds.
  • the use of guanidine nitrate is particularly preferred because of its favorable oxygen balance of - 26.2%. Compared to others organic compounds or their mixtures with guanidine nitrate less oxidizer is thus required to balance the mixture. This measure therefore already results in lower particle emissions reached.
  • the proportion of basic copper nitrate in the oxidizer mixture should in any case be at most 50% by weight, based on the oxidizer mixture.
  • the mixture In addition to a high combustion rate and extremely low carbon monoxide and NO x emissions, the mixture is easy to ignite and has excellent retention properties with regard to solid combustion residues. A higher proportion of basic copper nitrate is undesirable since this would in particular increase the NO x proportions in the gas inadmissibly.
  • a mixture of 47.1 parts guanidine nitrate and 52.9 parts basic copper nitrate was prepared according to the procedure described in Example 1 of US-A-5,608,183. The mixture showed poor ignitability and only a slow burning rate. The NO x portion of the gas generated measured in the test jug was 1300 ppm.
  • the analysis of the toxic component of the combustion gases showed that the combination of iron oxide (Fe 2 O 3 ) and copper oxide (CuO) as a metal oxide component in the blowing agent mixture has a particularly favorable influence on the emissions of carbon monoxide (CO) and ammonia (NH 3 ) .

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine azidfreie gaserzeugende Zusammensetzung bereit, insbesondere zur Verwendung in Sicherheitseinrichtungen für Kraftfahrzeuge, mit einem aus einer oder mehreren Komponenten bestehenden Brennstoff in einem Anteil von 20 bis 60 Gew.-% und einem aus mindestens drei Komponenten bestehenden Oxidatorgemisch in einem Anteil von 40 bis 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtzusammensetzung. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff aus einer Guanidinverbindung in einem Anteil von mindestens 95 Gew.-% und einer weiteren Brennstoffkomponente in einem Anteil von 0 bis weniger als 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Brennstoff, besteht, und daß das Oxidatorgemisch aus einem oder mehreren Übergangsmetalloxiden in einem Anteil von 20 bis 80 Gew.-%, basischem Kupfernitrat in einem Anteil von 0 bis 50 Gew.-%, Metallchlorat, Metallperchlorat, Ammoniumperchlorat oder deren Mischungen in einem Anteil von 1 bis 15 Gew.-% und Alkalinitrat, Erdalkalinitrat oder deren Mischungen in einem Anteil von 1 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Oxidatorgemisch, besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine azidfreie, gaserzeugende Zusammensetzung, insbesondere zur Verwendung in Sicherheitseinrichtungen für Kraftfahrzeuge.
Gaserzeugende Zusammensetzungen, die in Sicherheitseinrichtungen für Kraftfahrzeuge verwendet werden, bestehen meist aus einem Brennstoff auf der Grundlage von Natriumazid sowie einem Oxidationsmittel. Aufgrund der Toxizität von Natriumazid wurde aber schon frühzeitig damit begonnen, nach Alternativen zu den azid-haltigen gaserzeugenden Gemischen zu suchen.
Die US-A-5 608 183 beschreibt ein gaserzeugendes Gemisch, welches zwischen etwa 30 und 85 Gew.-% eines Brennstoffs und zwischen etwa 15 und etwa 70 Gew.-% eines Oxidationsmittels enthält. Wenigstens 60 Gew.-% des Brennstoffs bestehen aus dem Nitrat eines sauren Polyamins oder eines C2-C3-Alkyldiamins, wie beispielsweise den Nitraten von Harnstoff, Guanidin, Aminoguanidin, Diaminoguanidin, Semicarbazid, Äthylendiamin, 1,3-Propandiamin oder 1,2-Propandiamin, oder deren Mischungen. Das Oxidationsmittel umfaßt wenigstens 60 Gew.-% basisches Kupfernitrat und/oder Kobalttriamintrinitrat. Die Verarbeitung des Gemischs erfolgt in einem Naßprozess.
Das aus der US-A-5 608 183 bekannte gaserzeugende Gemisch weist allerdings eine unzureichende Anzündwilligkeit sowie eine zu niedrige Abbrandgeschwindigkeit auf. Aufgrund des hohen Anteils an basischem Kupfernitrat ist zudem ein erhöhter Anteil an toxischen Gasen im freigesetzten Gasgemisch feststellbar. Die Verarbeitung des Gemischs in einem Naßprozess erfordert zusätzliche Trocknungsstufen und ist daher kostenintensiv.
Das deutsche Gebrauchsmuster Nr. 298 06 504 stellt eine gaserzeugende Zusammensetzung bereit, die ein aus mindestens zwei Komponenten bestehendes Brennstoffgemisch in einem Anteil von 20 bis 60 Gew.-% und ein aus mindestens drei Komponenten bestehendes Oxidatorgemisch in einem Anteil von 40 bis 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, umfaßt. Das Brennstoffgemisch der bekannten Zusammensetzung ist aus 5 bis 95 Gew.-% einer Guanidinverbindung, 5 bis 95 Gew.-% einer heterozyklischen organischen Säure, beispielsweise Cyanursäure, sowie 0 bis 20 Gew.-% weiteren Brennstoffen zusammengesetzt. Das Oxidatorgemisch der bekannten Zusammensetzung besteht aus einem oder mehreren Übergangsmetalloxiden in einem Anteil von 20 bis 70 Gew.-% sowie 10 bis 50 Gew.-% basischem Kupfernitrat und 2 bis 30 Gew.-% Metallchlorat, Metallperchlorat, Ammoniumperchlorat, Alkalinitrat, Erdalkalinitrat oder deren Mischungen.
Die Verwendung eines zusätzlichen Brennstoffs, wie beispielsweise Cyanursäure, in einem Anteil von mehr als 5% hat jedoch eine deutlich verringerte Abbrandgeschwindigkeit der Zusammensetzung zur Folge. Die Zusammensetzung ist daher für den Einsatz in Gasgeneratoren für die Fahrerseite ungeeignet, in denen wegen der kürzeren Distanz zwischen dem Fahrzeuginsassen und den Fahrzeugeinbauten hohe Abbrandgeschwindigkeiten bevorzugt werden. Da die zusätzlich verwendeten Brennstoffe eine niedrigere Sauerstoffbilanz als Guanidinnitrat aufweisen, muß außerdem ein höherer Anteil an Oxidator zur Ausbilanzierung des Gemisches und zum Erzielen einer optimal reduzierten Schadgasemission verwendet werden. Der höhere Oxidatoranteil führt aber zu einem erhöhten Feststoffanteil im Gasgemisch und damit zu einem erhöhten Partikelausstoß.
Es besteht daher weiterhin ein Bedarf an verbesserten azidfreien. gaserzeugenden Zusammensetzungen zur Verwendung in Sicherheitseinrichtungen für Kraftfahrzeuge, mit denen eine hohe Abbrandgeschwindigkeit bei gleichzeitig niedrigem Partikelausstoß erzielt werden kann.
Die vorliegende Erfindung stellt eine derartige Zusammensetzung bereit, die einen aus einer oder mehreren Komponenten bestehenden Brennstoff in einem Anteil von 20 bis 60 Gew.-% und ein aus mindestens drei Komponenten bestehendes Oxidatorgemisch in einem Anteil von 40 bis 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, umfaßt. Die Zusammensetzung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff aus einer Guanidinverbindung in einem Anteil von mindestens 95 Gew.-% und einer weiteren Brennstoffkomponente in einem Anteil von 0 bis weniger als 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Brennstoff, besteht. Ferner besteht das Oxidatorgemisch aus einem oder mehreren Übergangsmetalloxiden in einem Anteil von 20 bis 80 Gew.-%, basischem Kupfernitrat in einem Anteil von 0 bis 50 Gew.-%, Metallchlorat, Metallperchlorat, Ammoniumperchlorat oder deren Mischungen in einem Anteil von 1 bis 15 Gew.-% und Alkalinitrat, Erdalkalinitrat oder deren Mischungen in einem Anteil von 1 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Oxidatorgemisch.
Als Guanidinverbindung werden bevorzugt Guanidincarbonat, Guanidinnitrat, Guanidinperchlorat, Aminoguanidinnitrat, Diaminoguanidinnitrat, Triaminoguanidinnitrat, Nitroguanidin oder deren Mischungen verwendet.
Die weitere Brennstoffkomponente ist bevorzugt eine organische Verbindung, die eine Sauerstoffbilanz von mehr als -90 % aufweist. Besonders bevorzugt werden als weitere Brennstoffkomponente Cyanursäure, Harnstoff, Oxamid, Urazol, Alloxan, Alloxantin und Parabansäure oder deren Mischungen eingesetzt.
Unter der "Sauerstoffbilanz" ist diejenige Sauerstoffmenge in Gewichtsprozent zu verstehen, die bei vollständiger Umsetzung einer Verbindung oder eines Gemischs zu CO2, H2O, Al2O3, B2O3, etc. frei wird (O2-Überbilanzierung). Reicht der vorhandene Sauerstoff hierzu nicht aus, so wird die zum vollständigen Umsatz notwendige Fehlmenge mit negativen Vorzeichen angegeben (O2-Unterbilanzierung).
Das als Bestandteil des Oxidatorgemischs vorhandene Übergangsmetalloxid kann aus der aus Cr2O3, MnO2, Fe2O3, Fe3O4, CuO, Cu2O oder deren Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählt sein.
Das Oxidatorgemisch enthält bevorzugt eine Mischung aus Fe2O3 und CuO, neben den weiteren Komponenten des Oxidatorgemisches. Das Fe2O3 ist bevorzugt in einem Anteil von wenigstens 4 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Anteil von wenigstens 9%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten. Durch die gleichzeitige Verwendung von Fe2O3 und CuO kann eine weitere Reduzierung des Anteils toxischer Gase in den Verbrennungsprodukten erreicht werden.
Die Zusammensetzung kann ferner übliche Verarbeitungshilfen in einem Anteil von bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten, wobei die Verarbeitungshilfen bevorzugt aus der aus den Rieselhilfen, Preßhilfsmitteln und/oder Gleitmitteln bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Zusammensetzung besteht aus 30 bis 60 Gew.-% Guanidinnitrat, 0 bis 3,15 Gew.-% Cyanursäure, 15 bis 30 Gew.-% CuO, 15 bis 30 Gew.-% basischem Kupfernitrat, 1 bis 5 Gew.-% Ammoniumperchlorat und 1 bis 5 Gew.-% Alkali- und/oder Erdalkalimetallnitrat, jeweils bezogen auf die Gesamtzusammensetzung. Bevorzugt kann ein Teil des CuO durch Fe2O3 ersetzt sein.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zeichnen sich gegenüber den bisher bekannten Gemischen durch ein verbessertes Abbrandverhalten, und insbesondere durch einen äußerst niedrigen Partikelausstoß in Kombination mit einer hohen Abbrandgeschwindigkeit, aus. Sie sind damit besonders geeignet für die Verwendung in Fahrerairbagsystemen. Das verbesserte Abbrandverhalten der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen wird durch die Verwendung von mindestens einer organischen Verbindung aus der Gruppe der Guanidinverbindungen als Brennstoff begünstigt. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Guanidinnitrat wegen seiner günstigen Sauerstoffbilanz von - 26,2%. Im Vergleich mit anderen organischen Verbindungen oder deren Gemischen mit Guanidinnitrat wird somit zur Ausbilanzierung des Gemischs weniger Oxidator benötigt. Durch diese Maßnahme wird daher bereits ein geringerer Partikelausstoß erreicht.
Bekannt ist, daß der Zusatz von weiteren Brennstoffkomponenten, wie beispielsweise Cyanursäure, zu den Guanidinverbindungen einen günstigen Einfluß auf die Kohlenmonoxid- und NOx-Anteile im freigesetzten Heißgas ausübt. Überraschenderweise wurde jedoch gefunden, daß der Anteil an weiteren Brennstoffkomponenten unterhalb von 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Brennstoff, gehalten werden muß, um die Abbrandgeschwindigkeit ausreichend hoch zu halten und gleichzeitig den Partikelausstoß zu minimieren. Höhere Anteile an weiteren Brennstoffkomponenten haben eine unzulässige Verringerung der Abbrandgeschwindigkeit und Erhöhung der emittierten Partikelmenge zur Folge. Je nach den an die gaserzeugende Zusammensetzung gestellten Anforderungen kann auf den Zusatz der weiteren Brennstoffkomponente auch ganz verzichtet werden.
Der Anteil an basischem Kupfernitrat im Oxidatorgemisch sollte auf jeden Fall höchstens 50 Gew.-%, bezogen auf das Oxidatorgemisch, betragen. Neben einer hohen Abbrandgeschwindigkeit und äußerst niedrigen Kohlenmonoxid- und NOx-Emissionen werden so eine gute Anzündwilligkeit des Gemischs sowie eine ausgezeichnete Rückhaltefähigkeit hinsichtlich der festen Verbrennungsrückstände erreicht. Ein höherer Anteil an basischem Kupfernitrat ist unerwünscht, da hierdurch insbesondere die NOx-Anteile im Gas unzulässig ansteigen würden.
Ein gemäß der Erfindung besonders bevorzugtes gaserzeugendes Gemisch besteht aus 40 bis 55 Gew.-% Guanidinnitrat, 0 bis 2,9 Gew.-% Cyanursäure, jeweils 15 bis 30 Gew.-% Kupferoxid und basischem Kupfernitrat sowie jeweils 1 bis 5 Gew.-% Ammoniumperchlorat und Alkali- oder Erdalkalimetallnitrat. Diese Zusammensetzung gewährleistet aufgrund des geringen Anteils an Cyanursäure eine für Fahrerairbagsysteme ausreichende Abbrandgeschwindigkeit. Das gleichzeitige Vorhandensein von Ammoniumperchlorat und Alkali- bzw. Erdalkalimetallnitrat in einem molaren Verhältnis von etwa 1:1 (Alkali) bzw. 2:1 (Erdalkali) hat sich als besonders günstig für eine weitere Reduktion des Partikelausstoßes erwiesen, da durch diese Kombination verglichen mit Mischungen der anderen Oxidatoren, zur Erzielung gleicher Oxidationsäquivalente, die geringsten Mengen an festen Verbrennungsrückständen erzeugt werden. Gleichzeitig wird das Entstehen von HCl als toxischem Verbrennungsprodukt verhindert. Der Zusatz von geringen Mengen an Ammoniumperchlorat und Metallnitrat hat zudem einen günstigen Einfluß auf die Abbrandgeschwindigkeit.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben, welche jedoch nicht einschränkend zu verstehen sind.
Ausführungsbeispiel 1
473 g mikronisiertes Guanidinnitrat, 20 g gemahlene Cyanursäure, je 231 g Kupferoxid und basisches Kupfernitrat sowie 26 g Ammoniumperchlorat und 19 g Natriumnitrat wurden gemeinsam in eine Kugelmühle eingewogen, drei Stunden lang gemahlen und miteinander vermischt. Das erhaltene Gemisch wurde ohne weitere Verarbeitungsschritte direkt zu Tabletten verpreßt. Testversuche ergaben eine sehr gute Anzündwilligkeit bei einer Abbrandgeschwindigkeit von 17 mm/s. Der Feststoffanteil im freigesetzten Gasgemisch betrug 1,7%.
Ausführungsbeispiel 2
493 g mikronisiertes Guanidinnitrat, je 231 g Kupferoxid und basisches Kupfernitrat sowie 26 g Ammoniumperchlorat und 19 g Natriumnitrat wurden gemeinsam in eine Kugelmühle eingewogen. Zum Ansatz wurden noch 5 g Calciumstearat zugefügt und wie im Ausführungsbeispiel 1 aufgearbeitet. Beim Beschuß der erhaltenen Tabletten ergab sich eine gute Anzündwilligkeit und eine Abbrandgeschwindigkeit von 17 mm/s, bei einem Feststoffanteil im erzeugten Gas von 1,8%. Der NOx-Gehalt des erzeugten Gases, gemessen in einer 60 l-Testkanne, betrug 550 ppm.
Vergleichsbeispiel 1
29,5 g mikronisiertes Guanidinnitrat, 12,8 g Cyanursäure, jeweils 25,65 g Kupferoxid und basisches Kupfernitrat sowie 6,4 g Kaliumperchlorat wurden, wie im Ausführungsbeispiel 1 beschrieben, in einer Kugelmühle vermischt und zu Tabletten verpreßt. Das Gemisch zeigte in Testversuchen eine nur mäßige Anzündwilligkeit, die Abbrandgeschwindigkeit betrug 10 mm/s. Der Feststoffanteil im Gasgemisch betrug 3,1%. Der in einer 60 l-Testkanne bestimmte NOx-Gehalt lag bei 550 ppm.
Vergleichsbeispiel 2
Ein Gemisch aus 47,1 Teilen Guanidinnitrat und 52,9 Teilen basischem Kupfernitrat wurde nach der in Beispiel 1 der US-A-5 608 183 beschriebenen Vorschrift hergestellt. Das Gemisch zeigte eine schlechte Anzündwilligkeit und eine nur geringe Abbrandgeschwindigkeit. Der in der Testkanne gemessene NOx-Anteil des erzeugten Gases betrug 1300 ppm.
Ausführungsbeispiel 3
1147 g mikronisiertes Guanidinnitrat, 612 g basisches Kupfernitrat, 316 g Kupferoxid, 242 g Eisenoxid, 103 g Ammoniumperchlorat, 75 g Natriumnitrat sowie 5 g Calciumstearat wurden gemeinsam in eine Kugelmühle eingewogen und analog dem Ausführungsbeispiel 1 aufgearbeitet. Die Testversuche ergaben ebenfalls eine gute Anzündwilligkeit und eine Abbrandgeschwindigkeit von ca. 15 mm/s.
Die Analyse der toxischen Komponente der Verbrennungsgase ergab, daß die Kombination von Eisenoxid (Fe2O3) und Kupferoxid (CuO) als Metalloxid-Komponente im Treibmittelgemisch einen besonders günstigen Einfluß auf die Emissionen von Kohlenmonoxid (CO) und Ammoniak (NH3) hat.
Folgende Gasemissionen wurden beim Beschluß von Gasgeneratoren mit für die Beifahrerseite typischen Leistungen (ca. 2,3 bar in einer 146 l Kanne) enthalten:
CO-Konzentration [ppm] NH3-Konzentration [ppm]
Gasgenerator mit 150 g Treibstoff nach Vergleichsbeispiel 1 541 266
Gasgenerator mit 136 g Treibstoff nach Ausführungsbeispiel 3 374 33
Durch die gleichzeitige Vewendung von Fe2O3 und CuO als Oxidatorkomponente kann somit die Emission toxischer Gase weiter reduziert werden.

Claims (10)

  1. Azidfreie gaserzeugende Zusammensetzung, insbesondere zur Verwendung in Sicherheitseinrichtungen für Kraftfahrzeuge, mit einem aus einer oder mehreren Komponenten bestehenden Brennstoff in einem Anteil von 20 bis 60 Gew.-% und einem aus mindestens drei Komponenten bestehenden Oxidatorgemisch in einem Anteil von 40 bis 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff aus einer Guanidinverbindung in einem Anteil von mindestens 95 Gew.-% und einer weiteren Brennstoffkomponente in einem Anteil von 0 bis weniger als 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Brennstoff, besteht, und daß das Oxidatorgemisch aus einem oder mehreren Übergangsmetalloxiden in einem Anteil von 20 bis 80 Gew.-%, basischem Kupfernitrat in einem Anteil von 0 bis 50 Gew.-%, Metallchlorat, Metallperchlorat, Ammoniumperchlorat oder deren Mischungen in einem Anteil von 1 bis 15 Gew.-% und Alkalinitrat, Erdalkalinitrat oder deren Mischungen in einem Anteil von 1 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Oxidatorgemisch, besteht.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Guanidinverbindung ausgewählt ist aus der aus Guanidincarbonat, Guanidinnitrat, Guanidinperchlorat, Aminoguanidinnitrat, Diaminoguanidinnitrat, Triaminoguanidinnitrat, Nitroguanidin oder deren Mischungen bestehenden Gruppe.
  3. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Brennstoffkomponente eine organische Verbindung ist, die eine Sauerstoffbilanz von mehr als -90 % aufweist.
  4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Brennstoffkomponente ausgewählt ist aus der aus Cyanursäure, Harnstoff, Oxamid, Urazol, Alloxan, Alloxantin und Parabansäure oder deren Mischungen bestehenden Gruppe.
  5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangsmetalloxid ausgewählt ist aus der aus Cr2O3, MnO2, Fe2O3, Fe3O4, CuO, Cu2O oder deren Mischungen bestehenden Gruppe.
  6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner gekennzeichnet durch Verarbeitungshilfen in einem Anteil von bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, wobei die Verarbeitungshilfen aus der aus den Rieselhilfen, Preßhilfsmitteln und/oder Gleitmitteln bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
  7. Zusammensetzung nach Anspruch 1, bestehend aus 30 bis 60 Gew.-% Guanidinnitrat, 0 bis 3,15 Gew.-% Cyanursäure, 15 bis 30 Gew.-% CuO, 15 bis 30 Gew.-% basischem Kupfernitrat, 1 bis 5 Gew.-% Ammoniumperchlorat und 1 bis 5 Gew.-% Alkali- und/oder Erdalkalimetallnitrat, jeweils bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
  8. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidatorgemisch gleichzeitig CuO und Fe2O3 enthält.
  9. Zusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fe2O3 in einem Anteil von wenigstens 4 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, enthalten ist.
  10. Zusammensetzung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das CuO teilweise durch Fe2O3 ersetzt ist.
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