ES2249909T3 - Composicion mejorada generadora de gas. - Google Patents
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Abstract
Composición térmicamente estable, estable durante el almacenamiento, para generar un gas limpio, no tóxico, sustancialmente libre de ceniza y de sólidos a una eficiencia de combustión y a una presión de funcionamiento óptimas, que comprende una disolución eutéctica o disolución sólida de nitrato de amonio, nitrato de guanidina y/o nitrato de aminoguanidina, nitrato o perclorato de potasio o de cesio, un aglutinante de poli(alcohol vinílico), y una cantidad eficaz de un catalizador de cobre o un catalizador de un compuesto de cobre.
Description
Composición mejorada generadora de gas.
La presente invención se refiere generalmente a
composiciones generadoras de gas, y particularmente a una
composición generadora de gas con propiedades balísticas mejoradas,
adecuada para su utilización en estructuras inflables que se inflan
automáticamente, tales como airbags de vehículos y toboganes de
escape de aviones.
Las composiciones generadoras de gas se han usado
desde hace mucho tiempo para una multitud de fines. La necesidad de
airbags para vehículos, particularmente para automóviles, en
sistemas de restricción pasivos diseñados para proteger a los
conductores y a los pasajeros en el caso de una colisión ha
producido una cantidad sustancial de investigación en busca de una
composición generadora de gas ideal para este fin. La composición
generadora de gas ideal debe ser una composición térmicamente
estable, de combustión en frío, no corrosiva, que genere un gran
volumen de gas no tóxico, limpio, sustancialmente libre de ceniza o
sólidos. La composición generadora de gas ideal también debe ser
estable durante el almacenamiento de forma que se incendie
efectivamente y se queme eficientemente cuando sea necesario. Aunque
la técnica anterior ha propuesto composiciones generadoras de gas
que se aproximan a este ideal, aún no se han logrado estructuras
infladas automáticamente, tales como airbags para vehículos.
Las composiciones generadoras de gas del estado
actual de la técnica, denominadas en la tecnología generadora de gas
como "propelentes", incluyen típicamente un oxidante de nitrato
de amonio, ya sea combinado con un aglutinante cauchoide o en una
carga prensada para formar un pellet, el cual se almacena hasta que
se prende para inflar el airbag u otra estructura. Diversos aditivos
químicos, por ejemplo combustibles muy oxigenados tales como nitrato
de guanidina, nitrato de aminoguanidina y oxamida, se combinan con
el nitrato de amonio para ayudar en la ignición, modificar las
velocidades de combustión, promover una combustión suave, y producir
temperaturas de llama aceptablemente bajas. En la composición se
pueden incluir catalizadores de la combustión, para aumentar la
velocidad de combustión, promover la ignición y la combustión a baja
presión. Sin embargo, los aditivos metálicos usados a menudo en
catalizadores de la combustión producen sólidos en el gas efluente
que pueden interferir con la toxicidad del gas, con los materiales
en partículas del escape, o con el inflado del airbag u otra
estructura inflable.
El nitrato de amonio es el oxidante usado más
habitualmente en estos tipos de composiciones generadoras de gas.
Está fácilmente disponible, es seguro de manipular, y de coste
reducido. Además, el nitrato de amonio se quema a temperaturas de
llama y a velocidades de combustión bajas, para producir un gas de
escape no tóxico, no corrosivo. Las desventajas principales de que
adolece el uso de nitrato de amonio como oxidante en una composición
generadora de gas son las velocidades de combustión inherentemente
bajas, los mayores exponentes de presión, una mala combustión a
bajas presiones, y su tendencia a sufrir cambios de fase durante
variaciones de temperatura, lo que provoca grietas y espacios vacíos
en el pellet. Los pellets agrietados probablemente no producen un
generador de gas fiable cuando sea necesario. La formación de
grietas se puede minimizar empleando un aglutinante que sea
suficientemente fuerte y flexible para mantener junta a la
composición. Los pellets formados sin un aditivo aglutinante se
agrietarán excepto que se usen aditivos para cambios de fase y/o se
empleen componentes o etapas de procesamiento adicionales
específicos.
La patente U.S. nº 5.545.272 de Poole et
al. da a conocer una composición generadora de gas a base de
nitrato de amonio para un airbag de automóvil. Sin embargo, la
mezcla mecánica de nitrato de amonio, nitroguanidina, y una sal de
potasio, descrita por Poole et al., tiene algunos de los
inconvenientes expresados anteriormente. Este tipo de composición
está sometida a los cambios de fase del nitrato de amonio
mencionados anteriormente, debido a los ciclos de temperatura.
Puesto que la composición no incluye un aglutinante o un componente
modificador de los cambios de fase, y no se produce para modular
cambios de fase del nitrato de amonio, es probable que resulten
grietas y espacios vacíos en el pellet generador de gas.
La patente U.S. nº 5.551.725 de Ludwig da a
conocer una composición infladora para un airbag de vehículo que
incluye un oxidante, tal como nitrato de amonio, y un combustible,
que puede ser un compuesto nitroorgánico, tal como nitrato de
guanidina. La composición de Ludwig, al igual que la composición de
Poole et al., no evitará los cambios de fase del nitrato de
amonio potencialmente perniciosos.
En las composiciones generadoras de gas
anteriores, así como en otros generadores de gas disponibles, las
velocidades de combustión tienden a ser bajas, y los valores del
exponente de la presión tienden a ser elevados, de forma que no son
tan eficientes como es de desear. Estas propiedades balísticas
poseen retos en el diseño de una unidad de airbag de un vehículo.
Unas velocidades de combustión bajas conducen a presiones de
funcionamiento elevadas y/o a diseños de bandas delgadas. Los
exponentes elevados a presiones bajas conducen a una combustión mala
y variable, y a residuos sin quemar. Además, en estas condiciones,
los diseños de bandas delgadas usados típicamente para el generador
de gas añaden debilidad y se hacen quebradizos, y son susceptibles
al daño vibracional de forma que la estabilidad durante el
almacenamiento del generador del gas se ve comprometida.
Por lo tanto, existe una necesidad de una
composición generadora de gas térmicamente estable, estable durante
el almacenamiento, caracterizada tanto por un aumento de la
velocidad de combustión como por un exponente de presión menor que
el hasta ahora logrado, que produzca un gas limpio, no tóxico,
sustancialmente libre de ceniza y sólidos a una eficiencia de
combustión y una presión de funcionamiento óptimas.
Por lo tanto, un objetivo principal de la
invención es proporcionar una composición generadora de gas
térmicamente estable, estable durante el almacenamiento,
caracterizada tanto por un aumento de la velocidad de combustión
como por un exponente de presión menor que el hasta ahora logrado,
que evite las desventajas de la técnica anterior y que produzca un
gas limpio, no tóxico, sustancialmente libre de ceniza y de sólidos,
a una eficiencia de combustión y a una presión de funcionamiento
óptimas.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar una composición generadora de gas con propiedades
balísticas mejoradas, que sea idealmente adecuada para inflar de
forma eficaz y eficientemente un airbag de un vehículo.
Un objeto adicional de la presente invención es
proporcionar una composición generadora de gas caracterizada porque
presenta una velocidad de combustión óptima y por un valor óptimo
del exponente de la presión, para inflar automáticamente estructuras
inflables tales como airbags de vehículos, toboganes de escape de
aviones, y similares.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar una composición generadora de gas que muestre
características deseables de envejecimiento térmico, ciclotérmico y
resistencia del pellet.
Otro objeto adicional de la presente invención es
proporcionar un catalizador para una composición generadora de gas
con propiedades balísticas mejoradas que incluya una disolución
sólida o una mezcla eutéctica de nitrato de amonio, nitrato de
guanidina (GN) y/o nitrato de aminoguanidina (AGN), y un
estabilizador de fases.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un procedimiento para aumentar simultáneamente la
velocidad de combustión y disminuir el exponente de presión de las
composiciones generadoras de gas que contienen una mezcla eutéctica
o una disolución sólida de nitrato de amonio, GN y/o AGN, un
aglutinante y un estabilizador de fases, sin afectar de forma
adversa otras propiedades añadiendo un catalizador seleccionado a la
composición generadora de gas.
Según la presente invención, se proporciona de
este modo una composición térmicamente estable, estable durante el
almacenamiento, para generar un gas limpio, no tóxico,
sustancialmente libre de ceniza y de sólidos, a una eficiencia de
combustión y a una presión de funcionamiento óptimas, que comprende
una disolución eutéctica o una disolución sólida de nitrato de
amonio, nitrato de guanidina y/o nitrato de aminoguanidina, nitrato
o perclorato de potasio o de cesio, un aglutinante de
poli(alcohol vinílico), y una cantidad eficaz de cobre o de
un compuesto catalítico de cobre. Una primera composición generadora
de gas mejorada preferida según la presente invención comprende una
disolución sólida o una disolución eutéctica de nitrato de amonio,
nitrato de guanidina y/o nitrato de aminoguanidina, nitrato de
potasio o de cesio, poli(alcohol vinílico), y ftalocianina de
cobre. Una segunda composición generadora de gas mejorada preferida
comprende una disolución eutéctica o una disolución sólida de
nitrato de amonio, nitrato de guanidina y/o nitrato de
aminoguanidina, perclorato de potasio, poli(alcohol
vinílico), y ftalocianina de cobre. El segundo compuesto preferido
se puede obtener sustituyendo el perclorato de potasio por
perclorato de amonio y nitrato de potasio en relaciones que
proporcionen la misma concentración de K^{+}, ClO_{4}^{-} en
la mezcla restante de AN/GN y/o AGN/PVA.
La velocidad de combustión de la composición
generadora de gas se incrementa, y el exponente de presión de la
composición generadora de gas se disminuye simultáneamente, sin
afectar adversamente a otras propiedades del propelente, mediante la
adición de una cantidad eficaz de cobre o de un compuesto de cobre
seleccionado a una disolución sólida o a una mezcla eutéctica de los
componentes de la composición generadora de gas, que se ajusta para
mantener la relación de oxígeno a combustible en el intervalo
deseado comprendido entre 0,88 y 1,0. Esto supone un incremento en
AN y una disminución en GN y/o AGN.
Según la presente invención, también se
proporciona un procedimiento para aumentar simultáneamente la
velocidad de combustión y disminuir el exponente de la presión sin
afectar de forma adversa a otras propiedades del propelente, en una
composición según la presente invención, para generar un gas limpio,
no tóxico, sustancialmente libre de ceniza y de sólidos, para inflar
automáticamente una estructura inflable, procedimiento el cual
comprende formar una disolución eutéctica o una disolución sólida de
nitrato de amonio, nitrato de guanidina y/o nitrato de
aminoguanidina, nitrato o perclorato de potasio o de cesio, y un
aglutinante, y añadir a dicha mezcla eutéctica o disolución sólida
una cantidad eficaz de catalizador.
La Figura 1 ilustra en forma gráfica la velocidad
de combustión a 6,9 MPa (1000 psi) de una composición generadora de
gas preferida según la presente invención;
la Figura 2 ilustra en forma gráfica el exponente
de la presión comprendido entre 1 y 2 ksi de la composición
generadora de gas de la Figura 1; y
la Figura 3 presenta una comparación gráfica de
la velocidad de combustión y de la presión para una composición
generadora de gas eutéctica y para una composición generadora de gas
que contiene un catalizador según la presente invención.
Las composiciones generadoras de gas del estado
de la técnica para airbags de vehículos y estructuras inflables
similares deben producir un efluente gaseoso limpio y no tóxico, sin
sustancialmente nada de ceniza. Hasta la fecha, uno de los mejores
enfoques para lograr un efluente libre de ceniza ha sido usar
nitrato de amonio en la composición generadora de gas. La
combinación de nitrato de amonio y de combustibles hidrocarbonados
que contienen cantidades apreciables de oxígeno, tales como nitrato
de guanidina y/o nitrato de aminoguanidina, produce, cuando se
quema, un efluente limpio, sustancialmente libre de ceniza. Este
tipo de composición generadora de gas se forma como una disolución
sólida o como una mezcla eutéctica, y generalmente también contiene
cantidades bajas de un estabilizador de fases, particularmente
nitrato de potasio o perclorato de potasio, y un aglutinante soluble
en agua, tal como poli(alcohol vinílico).
Las composiciones generadoras de gas que
comprenden disoluciones sólidas o mezclas eutécticas de nitrato de
amonio y nitrato de guanidina y/o nitrato de aminoguanidina con
nitrato de potasio o perclorato de potasio no muestran los cambios
de fases adversos del nitrato de amonio ni el agrietamiento del
pellet provocado por el ciclo de temperatura característicos de las
composiciones generadoras de gas a base de nitrato de amonio de la
técnica anterior. La Patente U.S. nº 5.726.382, propiedad del
cesionario de la presente invención, describe una composición
generadora de gas que es una mezcla eutéctica de nitrato de amonio
(AN), nitrato de guanidina (GN) o nitrato de aminoguanidina (AGN),
nitrato de potasio (KN), y, opcionalmente, un aglutinante. El
documento WO-A-97/96500 describe
una composición generadora de gas que es una disolución eutéctica de
nitrato de amonio (AN), nitrato de guanidina (GN) o nitrato de
aminoguanidina (AGN), y perclorato de potasio (KP), con un
aglutinante de poli(alcohol vinílico) (PVA).
Aunque las composiciones generadoras de gas
descritas en estos documentos han superado eficazmente muchas de las
desventajas, particularmente los cambios adversos de fases asociados
con el nitrato de amonio, característicos de tales composiciones, se
ha descubierto que las propiedades balísticas de estas composiciones
generadoras de gas a base de nitrato de amonio se pueden mejorar
enormemente, conduciendo a una mayor eficiencia de combustión y a un
comportamiento inflador mejorado.
Se ha descubierto un catalizador eficaz que
simultáneamente aumenta las velocidades de combustión y disminuye el
valor del exponente de la presión para composiciones generadoras de
gas que comprenden disoluciones sólidas o disoluciones eutécticas de
nitrato de amonio, combustibles muy oxigenados, tales como GN y/o
AGN, y aditivos que incluyen aglutinantes y estabilizadores de
fases. Se ha encontrado que el uso de cobre o de compuestos de cobre
es particularmente eficaz a la hora de simultáneamente elevar la
velocidad de combustión y disminuir el valor del exponente de la
presión para estas composiciones generadoras de gas, sin afectar
adversamente a otras propiedades deseadas. Las ftalocianinas de
cobre son los compuestos preferidos, y se usan actualmente como
colorantes y pigmentos para plásticos, materiales cerámicos y otros
materiales, y son conocidas en esta técnica con el nombre familiar
de Monarch Blue o Pigment Blue. La actividad catalítica de las
ftalocianinas de cobre en disoluciones sólidas o disoluciones
eutécticas de AN y GN, nitrato de amonio u otras composiciones
generadoras de gas no se ha reconocido hasta la presente
invención.
La familia de ftalocianinas de cobre de
compuestos adecuados para uso según la presente invención se
denominan aquí como Monarch Blue. Esta expresión está destinada a
englobar todos los compuestos de ftalocianina de cobre química y
estructuralmente similares con actividad catalítica de los tipos de
composiciones generadoras de gas descritas en este documento.
Las composiciones generadoras de gas de la
presente invención se forman típicamente disolviendo todos los
compuestos en agua y mezclándolos hasta sequedad, preferiblemente
para formar una disolución eutéctica o disolución sólida de menor
punto de fusión. La miga resultante se granula entonces y se
compacta en pellets, comprimidos u otras formas convenientes. El
cobre o los compuestos de cobre se dispersan fácilmente en las
mezclas termofusibles acuosas usadas en este procedimiento para
formar composiciones generadoras de gas. A los niveles de adición
empleados, el cobre o el compuesto de cobre seleccionado, tal como
Monarch Blue, se dispersa fácilmente con los otros componentes de la
composición en generadores de gas eutécticos a base de nitrato de
amonio/nitrato de
guanidina.
guanidina.
La eficiencia catalítica de la adición de los
compuestos de cobre tales como Monarch Blue a composiciones gaseosas
específicas para simultáneamente incrementar la velocidad de
combustión y disminuir el exponente de la presión se ha establecido
mediante una serie de estudios. Los pellets formados a partir de las
composiciones generadoras de gas descritas más abajo se quemaron
para formar gases efluentes, y también se sometieron a ensayos de
envejecimiento térmico, ensayos de resistencia del pellet y a
ensayos de peligrosidad. Los datos de la velocidad de combustión de
los pellets muestran un incremento sustancial de la velocidad de
combustión y una disminución del exponente de la presión. Los
resultados de los ensayos de envejecimiento térmico, de resistencia
del pellet y de peligrosidad demostraron que la presencia de cobre o
de un catalizador de un compuesto de cobre no quita mérito a las
propiedades nominales de la familia de generadores de gas
estudiada.
Se evaluaron composiciones generadoras de gas con
las formulaciones expuestas más abajo. AN representa nitrato de
amonio; GN representa nitrato de guanidina; KP representa perclorato
de potasio; KN representa nitrato de potasio; PVA representa
poli(alcohol vinílico); y MB representa ftalocianinas de
cobre. Las ftalocianinas de cobre se añadieron a las composiciones
generadoras de gas tanto secas como acuosas (ac) según se indica. El
porcentaje en peso de tal ingrediente en la formulación fue como se
indica. Las velocidades de combustión y los valores del exponente de
la presión se compararon con la Tabla I, y la resistencia y la
durabilidad del pellet se compararon en la Tabla II.
\vskip1.000000\baselineskip
| Composición nº | Formulación | Porcentaje en peso |
| Línea Base AA-102B | GN/AN/KP/PVA | 31/55/9/5 |
| Muestra 892 | Línea Base/MB (seca) | 98/2 |
| Muestra 893 | Línea Base/MB (seca) | 95/5 |
| Muestra 894 | AN/GN/KP/PVA/MB (ac.) | 55/29/9/5/2 |
| Muestra 895 | AN/GN/KP/PVA/MB (ac.) | 55/26/9/5/5 |
| Muestra LS-1 | AN/GN/KP/PVA/MB | 55/30/9/5/1 |
| Muestra LS-2 | AN/GN/KP/PVA/MB | 55/29/9/5/2 |
| Muestra LS-3 | AN/GN/KP/PVA/MB | 55/26/9/5/5 |
| Muestra LS-15^{(1)} | AN/GN/KP/PVA/MB | 60/24/9/5/2 |
| Línea Base AA-102A | AN/GN/KN/PVA | 60/30/5/5 |
| Muestra LS-4 | AN/GN/KN/PVA/MB | 60/29/5/5/1 |
| Muestra LS-5 | AN/GN/KN/PVA/MB | 60/28/5/5/2 |
| Muestra LS-20^{(1)} | AN/GN/KN/PVA/MB | 68/20/5/5/2 |
| (^{1}) NOTA: relación de oxígeno a combustible ajustada a 0,95. |
En las Muestras 892 y 893, la formulación
generadora de gas se mezcló después de secar con una muestra en
polvo seco de Monarch Blue en los porcentajes en peso indicados. Las
muestras que quedan fueron mezclas acuosas de los componentes
generadores de gas.
\vskip1.000000\baselineskip
| Velocidad de combustión, | Exponente de la presión | |||||
| cm/s (ips) | ||||||
| Muestra Nº | 6,9 mpa | 13,8 mpa | 27,6 mpa | 1 - 2 ksi | 2 - 4 ksi | 1 - 4 ksi |
| ID | (1000 psi) | (2000 psi) | (4000 psi) | |||
| Línea Base | 0,58 (0,23) | 1,12 (0,44) | 1,96 (0,77) | 0,94 | 0,81 | 0,87 |
| AA-102B | ||||||
| 892 | 0,69 (0,27) | 1,22 (0,48) | 2,18 (0,86) | 0,83 | 0,84 | 0,84 |
| 893 | 0,69 (0,27) | 1,32 (0,52) | 2,51 (0,99) | 0,95 | 0,93 | 0,94 |
| 894 | 0,97 (0,38) | 1,65 (0,65) | 2,44 (0,96) | 0,77 | 0,56 | 0,67 |
| 895 | 0,89 (0,35) | 1,55 (0,61) | 2,64 (1,04) | 0,80 | 0,77 | 0,79 |
| Velocidad de combustión, | Exponente de la presión | |||||
| cm/s (ips) | ||||||
| Muestra Nº | 6,9 mpa | 13,8 mpa | 27,6 mpa | 1 - 2 ksi | 2 - 4 ksi | 1 - 4 ksi |
| ID | (1000 psi) | (2000 psi) | (4000 psi) | |||
| LS-1 | 0,79 (0,31) | 1,30 (0,51) | 2,21 (0,87) | 0,72 | 0,77 | 0,74 |
| LS-2 | 0,86 (0,34) | 1,55 (0,61) | 2,29 (0,9) | 0,84 | 0,56 | 0,70 |
| LS-3 | 0,74 (0,33) | 1,57 (0,62) | 2,95 (1,16) | 0,91 | 0,90 | 0,91 |
| LS-15 | 0,76 (0,35) | 1,45 (0,57) | 2,36 (0,93) | 0,75 | 0,66 | 0,70 |
| Línea Base | 0,74 (0,18) | 0,99 (0,39) | 1,93 (0,76) | 1,12 | 0,96 | 1,04 |
| AA-102A | ||||||
| LS-4 | 0,46 (0,29) | 1,35 (0,53) | 2,21 (0,87) | 0,87 | 0,72 | 0,79 |
| LS-5 | 0,89 (0,30) | 1,27 (0,5) | 2,18 (0,86) | 0,74 | 0,78 | 0,76 |
| LS-20 | 0,84 (0,29) | 1,27 (0,5) | 1,93 (0,76) | 0,79 | 0,60 | 0,69 |
\vskip1.000000\baselineskip
| Propiedades de la Base | 200 Ciclos | Envejecimiento durante | ||||
| (-40 hasta +107ºC) | 17 días (+107ºC) | |||||
| Muestra | Resistencia a | Diámetro | Resistencia a | Diámetro | Resistencia a | Diámetro |
| la trituración | del pellet | la trituración | del pellet | la trituración | del pellet | |
| mpa (psi) | cm (in.) | mpa (psi) | cm (in.) | mpa (psi) | cm (in.) | |
| Línea | 45,7 (6619) | 1,32 (0,519) | 41,8 (6052) | 1,34 (0,528) | 52,6 (7626) | 1,35 (0,521) |
| Base | ||||||
| 892 | 50,2 (7269) | 1,33 (0,523) | 44,8 (6486) | 1,35 (0,531) | 40,2 (5831) | 1,35 (0,530) |
| 893 | 48,8 (7079) | 1,33 (0,523) | 42,0 (6088) | 1,35 (0,530) | 38,2 (5543) | 1,32 (0,530) |
| 894 | 51,1 (7403) | 1,33 (0,523) | 38,3 (5552) | 1,35 (0,531) | 33,4 (4847) | 1,36 (0,536) |
| 895 | 50,8 (7369) | 1,33 (0,523) | 36,0 (5215) | 1,36 (0,536) | 32,3 (4684) | 1,36 (0,536) |
Los datos en la Tabla II muestran que la
inclusión de 2% a 5% de Monarch Blue en la formulación de Línea Base
(GN/AN/KP/PVA) no tiene ningún impacto apreciable sobre la
resistencia y la durabilidad del pellet.
Las Figuras 1 y 2 ilustran, en forma gráfica, la
velocidad de combustión y el exponente de la presión,
respectivamente, de composiciones generadoras de gas que contienen
porcentajes variables de Monarch Blue. Las formulaciones de las
composiciones generadoras de gas representadas en las Figuras 1 y 2
contienen nitrato de amonio, nitrato de guanidina, perclorato de
potasio, poli(alcohol vinílico) y Monarch Blue
(AN/GN/KP/PVA/MB). En la Figura 1 se muestra la velocidad de
combustión a 6,9 mPa (1000 psi) para cantidades de Monarch Blue en
esta formulación de 0% a 5,0%. Un nivel de adición del 2% de Monarch
Blue demostró la mayor velocidad de combustión en el estudio
representado por la Figura 1. La Figura 2 muestra el efecto de
Monarch Blue sobre el exponente de la presión a 1 hasta 2 ksi. El
exponente de la presión más elevado se obtuvo cuando la formulación
generadora de gas no contenía Monarch Blue, mientras que los niveles
de adición de 1% a 5% de Monarch Blue a esta formulación
disminuyeron significativamente el exponente de la presión. Los
datos de velocidad de combustión del pellet han mostrado un aumento
en la velocidad de combustión de aproximadamente 50%, mientras que
el exponente de la presión ha disminuido aproximadamente 20%.
La Figura 3 compara los efectos de 2% de Monarch
Blue en una composición generadora de gas que tiene la formulación
AN/GN/KP/PVA/MB con una composición generadora de gas que tiene la
formulación AN/GN/KP/PVA.
Los datos anteriores demuestran claramente la
eficacia de Monarch Blue en las composiciones generadoras de gas de
disoluciones eutécticas o disoluciones sólidas ensayadas. La
dispersión de la ftalocianina de cobre (Monarch Blue) en una masa
fundida acuosa caliente de los componentes de la composición
generadora de gas produjo mejoras más eficaces en las propiedades
balísticas que la mezcla de un polvo seco del Monarch Blue con un
polvo de la formulación de AN/GN/KP/PVA. Esto se pone de manifiesto
a partir de una comparación de los datos en la Tabla 1 para las
Muestras 892 y 893, que derivaron de mezclas secas de polvos, y de
las Muestras 894 y 895, que derivaron de masas fundidas acuosas
calientes.
La Tabla III expone los incrementos de la
velocidad de combustión en una composición generadora de gas que
tiene la formulación AN/GN/KP/PVA con la adición de otros compuestos
de cobre como catalizadores. Las formulaciones ensayadas fueron
todas disoluciones sólidas.
| Aditivo de cobre | % en peso de | % de incremento de la |
| AN/GN/KP/PVA/ADITIVO | velocidad^{(1)} | |
| Ninguno | 55/31/9/5/0 | 0 |
| Tetraclorocuprato de amonio | 53/31/9/5/2 | +39 |
| (dihidratado) | ||
| Clorofilina (sal trisódica de cobre) | 60/24/9/5/2 | +26 |
| Acetato de cobre (II) | 54/30/9/5/2 | +43 |
| Etilhexanoato de cobre (II) | 60/24/9/5/2 | +35 |
| Formiato de cobre (II) | 52/32/9/5/2 | +52 |
| D-gluconato de cobre (II) | 55/29/9/5/2 | +48 |
| Nitrato de cobre (II) (hidratado o | 50/34/9/5/2 | +22 |
| no hidratado) | ||
| Pirazincarboxilato de cobre (II) | 56/28/9/5/2 | +39 |
| Volframato de cobre (II) | 51/33/9/5/2 | +48 |
| (^{1}) \begin{minipage}[t]{140mm} incremento de la velocidad de combustión a 6,9 mPa (1000 psi) con relación a la mezcla de línea base AA-102B sin aditivo de cobre\end{minipage} |
Las formulaciones generadoras de gas de la
presente invención encontrarán su utilidad principal en dispositivos
generadores de gas, tales como el ilustrado en la Figura 6 de la
Patente U.S. nº 5.726.382, que se usan en relación con airbags de
vehículos y toboganes de escape de aviones. Sin embargo, cualquier
aplicación que requiera la generación de un gas limpio no tóxico
encontrará útil a la composición mejorada generadora de gas. Por
ejemplo, éstas podrían ir desde el suministro de gas a estructuras
inflables, tales como balsas salvavidas y chalecos salvavidas, hasta
el suministro de gas a aparatos de supresión de incendios, y
similares.
Claims (11)
1. Composición térmicamente estable, estable
durante el almacenamiento, para generar un gas limpio, no tóxico,
sustancialmente libre de ceniza y de sólidos a una eficiencia de
combustión y a una presión de funcionamiento óptimas, que comprende
una disolución eutéctica o disolución sólida de nitrato de amonio,
nitrato de guanidina y/o nitrato de aminoguanidina, nitrato o
perclorato de potasio o de cesio, un aglutinante de
poli(alcohol vinílico), y una cantidad eficaz de un
catalizador de cobre o un catalizador de un compuesto de cobre.
2. Composición según la reivindicación 1, en la
que la relación de oxígeno y combustible está comprendida entre 0,88
y 1,0.
3. Composición según la reivindicación 1 ó 2, en
la que el catalizador está presente en una cantidad comprendida
entre 0,1% y 10% en peso de dicha composición.
4. Composición según la reivindicación 1, 2 ó 3,
en la que el catalizador está presente en una cantidad comprendida
entre 1% y 5% en peso de dicha composición.
5. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que el catalizador está presente
en una cantidad de 5% en peso de dicha composición.
6. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que el catalizador está presente
en una cantidad de 2% en peso de dicha composición.
7. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que el compuesto de cobre se
selecciona de entre compuestos de ftalocianina, compuestos de
tetraclorocuprato de amonio y cobre, compuestos de clorofilina,
compuestos de acetato de cobre (II), compuestos de etilhexanoato de
cobre (II), compuestos de formiato de cobre (II), compuestos de
D-gluconato de cobre (II), compuestos de nitrato de
cobre (II), compuestos de piperazincarboxilato de cobre (II), y
compuestos de volframato de cobre (II).
8. Composición según la reivindicación 1, en la
que dicha composición incluye hasta 6% en peso de un catalizador de
ftalocianina de cobre seleccionado.
9. Procedimiento para incrementar simultáneamente
la velocidad de combustión y para disminuir el exponente de la
presión sin afectar de forma adversa a otras propiedades del
propelente en una composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores para generar un gas limpio, no tóxico,
sustancialmente libre de ceniza y de sólidos para inflar
automáticamente una estructura inflable, cuyo procedimiento
comprende formar una disolución eutéctica o disolución sólida del
nitrato de amonio, nitrato de guanidina y/o nitrato de
aminoguanidina, nitrato o perclorato de potasio o de cesio, y un
aglutinante, y añadir a dicha mezcla eutéctica o disolución sólida
una cantidad eficaz del catalizador.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en
el que el catalizador se añade a una masa fundida caliente acuosa de
dicha disolución eutéctica o disolución sólida.
11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10,
en el que el compuesto de ftalocianina de cobre seleccionado se
añade en forma de un polvo seco a un polvo seco de dicha disolución
eutéctica o disolución sólida.
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