FR2703990A1 - Composition pour générateur de gaz, comprenant un agent désoxydé et un agent oxydant. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une composition pour générateur de gaz, comprenant un agent désoxydé qui, lorsqu'il est oxydé, produit une composition gazeuse prédéterminée, et un agent oxydant; cette composition se prépare en mélangeant un acétate de cellulose jouant le rôle de l'agent désoxydé et un perchlorate jouant le rôle de l'agent oxydant pour former un ingrédient principal. La composition comprend, en outre, soit plus de 5 % en poids et pas plus de 40 % en poids d'un oxyde de métal, soit 36 % en poids ou moins d'un hydrate de bitétrazole métal, soit un composé non métallique constitué au moins d'azote et d'hydrogène, la teneur en azote étant au moins égale à 11 % en poids du composé non métallique. La composition de l'invention trouve une application dans un dispositif de sac gonflable.
Description
Composition pour générateur de gaz, comprenant un agent désoxydé et un
agent oxydant La présente invention concerne une composition utilisée dans un générateur de gaz pour générer un volume important de gaz en une période de temps relativement courte. Un boîtier renfermant le générateur de gaz peut être relié, par exemple, au volant d'un véhicule automobile afin de gonfler un sac gonflable. Du fait de la demande croissante du public en faveur de véhicules automobiles plus sûrs, les sacs gonflables sont des équipements standards que l'on trouve plus fréquemment sur les véhicules neufs vendus actuellement. Ces dispositifs gonflés au gaz sont des systèmes de retenue passifs bien connus, utilisés pour limiter les blessures des occupants d'un véhicule automobile en cas de collision. Ces sacs gonflables sont en général fixés au volant ou au tableau de bord avant du compartiment passagers du véhicule. Un élément majeur de ces systèmes de sacs gonflables est la composition utilisée pour le générateur de gaz afin de gonfler le sac gonflable. Traditionnellement, les compositions pour générateur de gaz connues contiennent principalement de l'azide de sodium et différents types d'agents oxydants et sont, d'une manière caractéristique, moulées sous la forme de pastilles ou de bâtonnets. Cette composition pour générateur et introduite dans un boîtier métallique, par exemple, en acier inoxydable ou en aluminium, et produit, lorsqu'elle est
brûlée, un gaz azote qui gonfle le sac gonflable.
Bien que la composition de la présente invention soit particulièrement adaptée pour gonfler des sacs gonflables de véhicules automobiles, elle peut également être utilisée dans une application nécessitant une quantité importante de gaz comme, par exemple, dans un radeau pneumatique. Cette composition peut également servir à gonfler un sac gonflable utilisé dans un toboggan d'évacuation de passagers d'un
avion.
A ce jour, le générateur de gaz préféré contient principalement de l'azide de sodium qui, lorsqu'il est brûlé, produit un gaz azote propre. Malheureusement, l'azide de sodium est lui-même extrêmement toxique et s'hydrolyse facilement pour former de l'azide d'hydrogène. L'azide d'hydrogène est lui aussi extrêmement toxique et également explosif. En outre, l'azide de sodium et l'azide d'hydrogène sont susceptibles de former des substances volatiles et explosives lorsqu'ils sont amenés au contact d'acides ou de
métaux lourds.
Par conséquent, pour pouvoir manipuler facilement des compositions contenant des composés azides, il faut apporter un soin particulier pendant leur production, leur stockage et leur utilisation. De plus, les compositions contenant essentiellement de ltazide de sodium produisent, lors de leur combustion, des quantités importantes de résidus corrosifs, tels que du sodium et des composés de sodium. Ces composés doivent être traités d'une manière efficace et convertis en
composés non corrosifs avant d'être éliminés.
Pour résoudre ces problèmes, on s'est efforcé de produire une composition pour générateur de gaz ne contenant pas d'azide de sodium. Par exemple, la demande de brevet japonais publiée sous le No. 20919/1983 décrit une composition contenant les trois composants suivants: (1) un agent oxydant, (2) un acétate de cellulose et (3) un régulateur de combustion contenant du carbone. Plus précisément, la composition contient (1) 78 à 92 % en poids d'un chlorate ou d'un perchlorate d'un métal alcalin ou d'un métal terreux alcalin comme agent oxydant, (2) 7,9 à 17,2 % en poids d'un acétate de cellulose et (3) 0,1 à 0,8 % en poids d'un
régulateur de combustion contenant du carbone.
Comme régulateur de combustion contenant du carbone, on
utilise, par exemple, du noir d'acétylène ou du graphite.
Cette composition produit, d'une manière caractéristique, environ 0, 36 1/g d'un gaz constitué principalement d'eau, de dioxyde de carbone et d'oxygène, par exemple, dans des
conditions normales.
Toutefois, la composition décrite dans la demande de
brevet ci-dessus a une température de combustion très élevée.
Par conséquent, lorsque cette composition est utilisée dans un boîtier de générateur de gaz, le gaz produit doit être refroidi pour éviter, entre autres, que le sac gonflable ne brûle. Par conséquent, il faut prévoir une quantité importante d'agent de refroidissement dans le boîtier du générateur de gaz pour les compositions ci-dessus. Cette condition empêche en fait les fabricants de réduire la taille
du boîtier du générateur de gaz conventionnel.
Une diminution de la taille et du poids des boîtiers des générateurs de gaz peut, d'une manière générale, s'effectuer par une méthode plus sophistiquée en augmentant la quantité de gaz générée par unité de poids de la composition. Ceci permet de réduire la quantité de composition nécessaire pour chaque boîtier de générateur de gaz. Cependant, cette diminution de taille et de poids n'a pas encore été totalement réalisée. Un autre inconvénient des compositions pour générateur de gaz antérieures réside en ce qu'elles
produisent un monoxyde de carbone nocif.
Par conséquent, la présente invention a pour but principal de proposer une composition pour générateur de gaz, qui ne contienne pas d'azide de sodium et qui ne génère pas
de quantités importantes de monoxyde de carbone.
Un autre but de la présente invention est de proposer une composition pour générateur de gaz, qui produise une quantité importante de gaz à des températures de combustion faibles et qui permette de réduire effectivement la quantité d'agent de refroidissement pour qu'il soit ainsi possible d'utiliser un
boîtier de générateur de gaz plus petit.
Pour atteindre les buts ci-dessus et conformément à un premier aspect de la présente invention, il est proposé une composition pour générateur de gaz, comprenant un agent désoxydé qui, lorsqu'il est oxydé, produit une composition gazeuse prédéterminée, et un agent oxydant; cette composition se prépare en mélangeant un acétate de cellulose qui joue le rôle de l'agent désoxydé et un perchlorate qui joue le rôle de l'agent oxydant pour former un ingrédient principal, et puis en ajoutant à celui-ci plus de 5 % en
poids et pas plus de 40 % en poids d'un oxyde de métal.
Selon un second aspect de la présente invention, il est proposé une composition pour générateur de gaz, comprenant un agent désoxydé qui, lorsqu'il est oxydé, produit une composition gazeuse prédéterminée, et un agent oxydant; cette composition se prépare en mélangeant un acétate de cellulose qui joue le rôle de l'agent désoxydé et un perchlorate qui joue le rôle de l'agent oxydant pour former un ingrédient principal, et en ajoutant à celui-ci 36 % en
poids ou moins d'un hydrate de bitétrazole métal.
Selon un troisième aspect de la présente invention, il est proposé une composition pour générateur de gaz, comprenant un agent désoxydé qui, lorsqu'il est oxydé, produit une composition gazeuse prédéterminée, et un agent oxydant; cette composition se prépare en mélangeant un acétate de cellulose qui joue le rôle de l'agent désoxydé et un perchlorate de potassium qui joue le rôle de l'agent oxydant pour former un ingrédient principal, et puis en ajoutant à celui-ci un composé non métallique constitué au moins d'azote et d'hydrogène, la teneur en azote étant au
moins égale à 11 % en poids du composé non métallique.
Ce qui précède ainsi que d'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus
clairement à la lecture de la description détaillée suivante
de modes de réalisation préférés, donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence au dessin annexé dont la figure unique représente un mode de réalisation d'un boîtier de générateur de gaz dans lequel la composition pour
générateur de gaz selon la présente invention est contenue.
L'acétate de cellulose est une matière combustible constituée de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. Une fois mélangé avec un agent oxydant, l'acétate de cellulose se consume pour produire des quantités importantes de dioxyde de carbone, d'eau et d'oxygène. L'acétate de cellulose est également soluble dans certains solvants ou devient gélatineux lorsqu'il est dissous dans ces solvants. Par conséquent, lorsque l'acétate de cellulose est mélangé avec une poudre, telle qu'une poudre d'un agent oxydant, il s'interpose entre les espaces définis entre les particules de poudre ou joue ainsi le rôle d'un liant. Pour que l'acétate de cellulose remplisse complètement sa fonction d'agent de liaison, il doit être prévu dans la composition en une quantité au moins égale à 8 % en poids. Si sa quantité est inférieure à 8 % en poids, l'acétate de cellulose ne recouvre pas entièrement les particules de poudre et ne s'interpose qu'incomplètement entre les espaces définis entre les particules de poudre. La limite supérieure de la quantité d'acétate de cellulose pouvant être utilisée pour s'interposer entre les espaces définis entre les particules de poudre est déterminée par la présence de monoxyde de carbone lors de la combustion de l'acétate de cellulose. On considère qu'il n'y a pas de production sensible de monoxyde de carbone lorsqu'il est déterminé que la concentration de monoxyde de carbone dans le gaz produit est inférieure ou égale à 5 000 ppm. La quantité maximale d'acétate de cellulose pouvant être utilisée dans ces conditions dépend de facteurs tels que les taux de perchlorate utilisé comme agent oxydant, et de l'hydrate de bitétrazole métal utilisé pour contrôler la température de combustion. Un facteur supplémentaire consiste à déterminer si un oxyde de métal utilisé pour contrôler la température de combustion doit être incorporé. Toutefois, la limite supérieure de la quantité d'acétate de cellulose est de préférence égale à 26 % en poids ou moins. Par conséquent, l'acétate de cellulose est de préférence incorporé dans la composition en une quantité qui se situe dans la plage de 8
à 26 % en poids.
Le perchlorate utilisé comme agent oxydant produit une quantité relativement importante d'oxygène par unité de poids, comparativement à d'autres oxydants, et possède une excellente stabilité thermique. Le perchlorate peut, à titre d'exemple, être du perchlorate de potassium, du perchlorate d'ammonium ou du perchlorate de sodium. Le perchlorate de potassium, entre autres, est exempt d'une hygroscopicité et
forme, après combustion, un résidu de chlorure de potassium.
Le perchlorate de potassium est particulièrement préféré comme oxydant pour la composition, étant donné qu'il est
exempt de toute caractéristique corrosive sensible.
La taille des particules de perchlorate de potassium peut varier pour autant qu'elle se situe à l'intérieur de la plage allant de 5 à 300 pm. Cependant, lorsque deux poudres de perchlorate de potassium ou plus ayant des tailles de particules différentes doivent être utilisées, elles doivent être incorporées de façon que la poudre résultante adopte une structure très tassée. Le perchlorate est ajouté d'une manière appropriée à la composition en une quantité qui se situe dans la plage de 45 à 87 % en poids. La raison de cette plage est d'empêcher la composition de former des quantités importantes de monoxyde de carbone et de permettre l'incorporation d'au moins 8 % en poids d'acétate de
cellulose dans la composition.
L'hydrate de bitétrazole métal est un hydrate d'une substance qui s'obtient en remplaçant les atomes d'hydrogène du bitétrazole (C2N8H2) par un métal. Cet hydrate est représenté par des composés tels que le dihydrate de bitétrazole manganèse (C2N8Mn-2H20), et le dihydrate de bitétrazole calcium (C2N8Ca -2H20). Les hydrates de bitétrazole métal possèdent une excellente stabilité thermique et produisent, lorsqu'ils sont brûlés avec du perchlorate de potassium, des quantités importantes d'azote, de dioxyde de carbone, d'eau et d'oxygène. Le dihydrate de bitétrazole manganèse est davantage préféré entre autres hydrates de bitétrazole métal, parce qu'il ne forme pas de résidu corrosif après combustion. Cet hydrate de bitétrazole métal n'a pas besoin d'être limité à un dihydrate, et peut aussi bien être un monohydrate, un trihydrate, etc. Toutefois, un anhydride de bitétrazole métal n'est pas approprié car il ne présente pas d'effet propre à inhiber l'augmentation de la
température de combustion du composé.
Etant donné que l'hydrate de bitétrazole métal a une faible chaleur de formation, la température de combustion de la composition peut être maintenue faible par l'incorporation de l'hydrate ainsi que de l'acétate de cellulose et du perchlorate de potassium. Précisément, la température de combustion de la composition est décidée en fonction de la valeur calorifique de la chaleur générée par la réaction entre l'acétate de cellulose, l'hydrate et le perchlorate de potassium. La valeur calorifique se calcule en déduisant la chaleur de formation du système de formation de la chaleur de formation de l'hydrate, etc. du système d'origine. Par conséquent, plus la chaleur de formation de l'hydrate est faible, plus la valeur calorifique devient faible. Ceci évite l'apparition d'une augmentation de la
température de combustion.
Si la quantité d'hydrate incorporée est supérieure à 36 en poids, la quantité d'acétate de cellulose incorporée pour éviter une formation importante de monoxyde de carbone sera inférieure à 8 % en poids. Dans ce cas, les particules de poudre risquent de ne pas être entièrement recouvertes par l'acétate de cellulose. Par conséquent, l'hydrate est incorporé d'une manière appropriée en une quantité égale à 36 % en poids ou moins. Toute quantité d'hydrate supérieure à 36 % en poids serait donc inadaptée. La taille préférée des particules d'hydrate doit, pour optimiser la combustibilité
de la composition, être égale à 30 pm ou moins.
L'oxyde de métal possède une excellente stabilité thermique et dégage, lorsqu'il est brûlé, de l'oxygène qui sert d'agent oxydant. L'oxyde de métal est formé d'au moins un composé, choisi dans le groupe comprenant l'oxyde de cuivre, le dioxyde de manganèse, l'oxyde de fer et l'oxyde de nickel. Pendant la combustion, l'oxyde de métal est réduit à un simple métal non corrosif. En outre, la réaction qui se produit lorsque l'oxyde de métal dégage de l'oxygène est endothermique, ce qui permet en fait de contrôler davantage la température de combustion de la composition pour générateur de gaz. Une autre réaction endothermique se produit avec la fusion du métal. Ceci permet de contrôler encore davantage la température de combustion de la
composition pour générateur de gaz.
Comme pour l'hydrate, la taille préférée des particules d'oxyde de métal doit, pour optimiser la combustibilité de la
composition, être égale à 30 pm ou moins.
Ensuite, un composé non métallique contenant de l'azote est utilisé pour contrôler la température de combustion. Le composé est constitué au moins d'azote et d'hydrogène et contient au moins 11 % en poids d'azote. Ce composé comprend d'autres composés contenant de l'oxygène ou du carbone et est constitué d'au moins un élément choisi dans le groupe comprenant les composés guanidines, les oximes, les amides, les dérivés de tétrazole, les nitrocomposés aromatiques et le
nitrate d'ammonium.
Des exemples de ces composés comprennent, pour le composé guanidine, la nitroguanidine (CH4N402, teneur en azote: 53,8 %), le nitrate de triaminoguanidine (CHgN703, teneur en azote: 58,6 %) et le nitrate de guanidine (CH6N403, teneur en azote: 45,9 %); pour l'oxime, l'hydroxyglyoxime (C2H404N2, teneur en azote: 23,3 %); pour l'amide, l'oxamide (C2H4N202, teneur en azote: 31,8 %); pour le dérivé de tétrazole, l'aminotétrazole (N3H3C, teneur en azote: 82,4 %); pour le nitrocomposé aromatique, le nitrotoluène (NH702C7, teneur en azote: 11, 6 %); et le nitrate d'ammonium (NH4N03, teneur en azote: 23,3 %). Ces composés adoptent un état solide ou
liquide à température ambiante (15-25 C).
Si la teneur en azote du composé est faible, une quantité importante d'agent oxydant devient nécessaire pour empêcher la formation d'une quantité substantielle de monoxyde de carbone dans le gaz produit, de sorte que le composé ne peut pas être incorporé en plus grande quantité. Par conséquent, le composé doit avoir une teneur en azote d'au moins 11% en poids. Bien qu'il soit préférable que la teneur en azote soit relativement élevée, sa limite supérieure est de préférence de 83 % en poids. Ceci permet de manipuler et de produire facilement le composé à une échelle industrielle. Ainsi, lorsqu'il est brûlé après avoir été additionné à un perchlorate, le composé produit des quantités importantes d'azote, de dioxyde de carbone, d'eau et d'oxygène. En outre, étant donné qu'il ne contient pas d'élément métallique, le composé a comme avantage de ne pas former de résidu après combustion. La quantité de gaz générée par le générateur de gaz augmente avec l'augmentation de la quantité de composé non métallique contenant de l'azote. Précisément, ce composé augmente le pourcentage de gaz azote présent dans le gaz
produit, et fournit, par conséquent, un gaz plus propre.
Toutefois, il convient de veiller à ce que la quantité de composé ajoutée n'entraîne pas la formation d'une quantité importante de monoxyde de carbone dans le gaz produit. Il convient de veiller, en outre, à ce que la quantité d'acétate de cellulose incorporée soit au moins égale à 8 % en poids, afin que les particules de poudre puissent être entièrement recouvertes par l'acétate de cellulose. Par conséquent, la quantité de composé à incorporer se situe de préférence dans
la plage de 10 à 45 % en poids.
Dans la composition de la présente invention, l'acétate de cellulose peut être en partie remplacé par un plastifiant ayant une bonne compatibilité avec l'acétate de cellulose. Ce plastifiant peut être la triacétine (C3H5(OCOCH3)3), le phtalate diéthylique ou le phtalate diméthylique. Parmi ces plastifiants, la triacétine et le phtalate diméthylique sont préférés, car la triacétine produit une quantité importante d'oxygène et ne nécessite pas une grande quantité d'agent oxydant, tandis que le phtalate diméthylique présente une excellente stabilité thermique et une excellente
compatibilité avec l'acétate de cellulose.
D'autre part, un régulateur de combustion, tel qu'une poudre de métal et du noir de carbone, peut, si nécessaire,
être incorporé dans la composition de la présente invention.
Ensuite, la composition de la présente invention, ainsi obtenue peut être moulée sous une forme voulue, telle qu'une
pastille, un bâtonnet ou un disque.
Etant donné que la composition de la présente invention, ainsi constituée, ne contient pas d'azide de sodium, elle peut être manipulée facilement et ne formera pas de sodium ou de composé de sodium corrosif. En outre, la composition de la présente invention évite la formation de quantités importantes de monoxyde de carbone dans le gaz produit et est, par conséquent, extrêmement fiable. De plus, la composition de la présente invention permet de produire des quantités importantes de gaz, de sorte que le sac gonflable
peut être gonflé d'une manière fiable et complète.
D'autre part, du fait que la composition de l'invention a une température de combustion faible, il est possible de réduire la quantité d'agent de refroidissement contenue dans le boîtier prévu pour le générateur de gaz. Cela permet, par conséquent, de réduire la taille du boîtier du générateur de gaz. La présente invention va maintenant être décrite plus
précisément à l'aide d'Exemples et d'Exemples Comparatifs.
Exemple 1 L'un des modes de réalisation préférés de l'invention va
être décrit en référence à la figure 1.
Une composition pour générateur de gaz a tout d'abord été préparée de la manière suivante. Une composition primaire a
été préparée sous la forme d'un mélange de matières brutes.
La composition primaire contenait 11 % en poids d'acétate de cellulose ayant un degré d'acétylation d'environ 53 % (Teijin, Limited) comme agent désoxydé destiné à être oxydé pour produire un gaz; 4 % en poids de phtalate diméthylique (réactif chimique, Wako Pure Chemical Ind., Ltd.) comme plastifiant; 55 % en poids de perchlorate de potassium ayant une taille de particules moyenne de 17 pm (Nippon Carlit Kabushiki- Kaisha) comme agent oxydant; et 25 % en poids d'oxyde de cuivre ayant une taille de particules moyenne de 8 pm (Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.) comme régulateur de température de combustion. Une quantité appropriée d'un solvant mixte d'acétone et d'alcool méthylique a été ajoutée il à la composition primaire, et le produit résultant a été
mélangé pour donner un produit de malaxage chimique homogène.
Ensuite, le produit de malaxage chimique a été chargé dans une extrudeuse pourvue d'une filière ayant un diamètre de 4 mm, et pressé dans la filière pour être extrudé sous la forme d'une tige. Ce produit a été découpé en longueurs de 2 mm et séché pour obtenir une composition pour générateur de
gaz sous forme de pastilles comme composition secondaire.
Comme le montre la figure 1, le boîtier prévu pour le générateur de gaz 1 comporte, en son centre, une chambre d'allumage 2, et une chambre de combustion 3 définie coaxialement autour de la chambre d'allumage 2. Une chambre de refroidissement 4 est également définie coaxialement autour de la chambre de combustion 3. Une amorce 5 et un dispositif d'allumage 6 sont disposés dans la chambre d'allumage 2 et le dispositif d'allumage 6 est allumé lorsque
l'amorce 5 est mise à feu lors d'une excitation.
La composition pour générateur de gaz sous forme de pastilles 7 a été chargée dans la chambre de combustion 3 et brûlée par la flamme du dispositif d'allumage 6 pour produire un gaz contenant C02 et N2. Dans ce mode de réalisation, la quantité de composition pour générateur de gaz 7 est prédéterminée pour produire environ 30 litres de gaz dans des conditions de température et de pression normales. Des filtres de refroidissement 8, 9 sont respectivement disposés dans la chambre de combustion 3 et dans la chambre de refroidissement 4. Les filtres de refroidissement 8, 9 servent à refroidir le gaz ainsi qu'à
filtrer et à recueillir les résidus de combustion solides.
Une paroi interposée entre les chambres 2, 3 comporte plusieurs trous 10 à travers lesquels la flamme produite par le dispositif d'allumage 6 est communiquée à la chambre 3. Le gaz généré dans la chambre 3 est délivré à la chambre de refroidissement 4 par l'intermédiaire de trous 11 définis
dans une paroi 13. Une paroi 15 de la chambre de refroi-
dissement 4 comporte un orifice 14 à travers lequel le gaz
refroidi dans la chambre 4 est délivré à un sac gonflable 16.
En cas d'accident, le dispositif d'allumage 6 est allumé par l'amorce 5 en réponse à un signal de sortie provenant d'un détecteur (non représenté). La flamme produite par le dispositif d'allumage 6 se propage par les trous 10 dans la chambre 3. La composition pour générateur de gaz 7 présente dans la chambre 3 est brûlée pour produire un gaz. Le gaz produit passe à travers le filtre de refroidissement 8 et les trous 11 pour s'échapper hors de l'orifice 14 dans le sac
gonflable 16.
Les valeurs de charge optimales en poids des différents composés utilisés pour la composition pour générateur de gaz ont été déterminées comme indiqué dans le Tableau 1. Le bottier du générateur de gaz 1 a été relié à la partie intérieure d'un réservoir de 60 litres dont la température intérieure a été mesurée à l'aide d'un thermocouple en
alumel-chromel ayant un diamètre de fil de 50 pm.
Pendant ce temps, un produit cylindrique (ci-après appelé un brin) ayant un diamètre de 4 mm et une longueur de 80 mm a été préparé séparément de la même manière que la composition pour générateur de gaz 7 et utilisé pour mesurer une vitesse de combustion. La vitesse de combustion a été déterminée de la manière suivante. Tout d'abord, la surface cylindrique du brin a été revêtue d'une résine époxy afin d'éviter une inflammation complète du brin. Deux petits trous ont été formés diamétralement à travers le brin à des intervalles appropriés à l'aide d'un foret de 0,5 mm de diamètre, et un fusible destiné à mesurer le temps de combustion a été inséré dans chacun des trous. Le brin
préparé selon la description précédente a ensuite été monté
sur un support prédéterminé.
Puis, le brin a été allumé au niveau de l'une de ses extrémités à l'aide d'un fil en nichrome sous une pression de atm(30,3975 x 105Pa). Au fil du temps, la flamme a commencé à se propager le long de la surface du brin, et le moment o chacun des fusibles a été déconnecté a été mesuré électroniquement. Ensuite, la distance entre les deux trous a été divisée par la différence de temps de fusion des fusibles pour obtenir une vitesse de combustion en terme de vitesse de combustion linéaire. Le résultat est indiqué dans
le Tableau 1 suivant.
Exemples 2 à 5
Des compositions pour générateur de gaz ont été respectivement préparées de la même manière que dans l'Exemple 1 à l'aide des compositions indiquées dans le Tableau 1, et les propriétés de ces compositions ont été évaluées de la même manière que dans l'Exemple 1. Les
résultats sont indiqués dans le Tableau 1.
Exemples comparatifs 1 à 3 Des compositions pour générateur de gaz ont été respectivement préparées de la même manière que dans l'Exemple 1 à l'aide des compositions indiquées dans le Tableau 1 et les propriétés de ces compositions ont été évaluées d'une manière identique. Les résultats sont
également indiqués dans le Tableau 1.
Il convient de noter que la température du gaz dans le réservoir variait au fur et à mesure de la combustion de la composition pour générateur de gaz et que les températures de combustion supérieures correspondaient à des températures
plus élevées du gaz produit.
Tableau 1
Température Vitesse Exemple Charge (% en poids) du gaz de ou dans le ombustion Exemple l rservoir Comparatif Acétate Phtalate Ferdcilorate Oxyde Oxyde de diméthy- de de de !Cellulose tique potassium cuivre fer (à) mn/sec Ex. 1 ______11 i4 55 25 -- 301 12 Ex. 2
12 7 63 -- 18 320 11
Ex. 3
8 1 51 40 -- 297 10
Ex. 4
12 5 76 7 -- 323 12
Ex. 5
-- 75 15 -- 317 11
E. Ccfp. 1 15 6 79 -- _ 407 11 Ex. Ccmp. 2 Ex. Cap.2 8 1 50 41 -- 275 4 E. Ccmp. 3 14 4 77 5 -- 402 11 Les données du Tableau 1 appellent les commentaires suivants. Si l'on compare l'Exemple 1 et l'Exemple Comparatif 1, on remarque que l'addition d'oxyde de cuivre à la composition a abaissé la température du gaz dans le réservoir, tandis que la vitesse de combustion est restée virtuellement constante. De même, si l'on compare l'Exemple 2 et l'Exemple Comparatif 1, on remarque que l'addition d'oxyde de fer à la composition a abaissé la température du
gaz dans le réservoir.
Cependant, comme le montre une comparaison entre l'Exemple 3 et l'Exemple Comparatif 2, l'oxyde de cuivre additionné représentait plus de 40 % enpoids, et la température du gaz dans le réservoir a diminué, mais la vitesse de combustion a chuté brusquement. Par conséquent, la quantité d'oxyde de métal incorporée ne doit pas, selon le
type d'oxyde de métal, dépasser 40 % en poids.
La comparaison entre l'Exemple 4 et l'Exemple Comparatif 3 démontre que la température du gaz dans le réservoir atteint une valeur élevée pouvant aller jusqu'à 402 C lorsque l'oxyde de métal est ajouté en une quantité de 5 % en poids ou moins, et que l'intérieur du réservoir n'est pas complètement refroidi. Par conséquent, la quantité d'oxyde de métal à incorporer doit, ici aussi selon le type d'oxyde de
métal, être supérieure à 5 % en poids.
En outre, lorsque le phtalate diméthylique n'est pas incorporé, comme dans l'Exemple 5, la température intérieure du réservoir peut être abaissée. D'une manière significative, les compositions des Exemples respectifs n'ont pas produit de
monoxyde de carbone nocif en quantité importante.
Exemple 6 Une composition a été préparée sous la forme d'un mélange de matières brutes contenant 11 % en poids d'acétate de cellulose ayant un degré d'acétylation d'environ 53 % (Teijin, Limited), 4 % en poids de triacétine (Daihachi Kagaku Kogyosho), 55 % en poids de perchlorate de potassium ayant une taille de particules moyenne de 17 pm (Nippon Carlit Kabushiki-Kaisha) et 30 % en poids de dihydrate de bitétrazole manganèse ayant une taille de particules moyenne de 22 pm (Toyo Kasei Kogyo Kabushi-Kaisha). Un solvant contenant un mélange d'acétone et d'alcool méthylique a été ajouté au composé, et le produit résultant a été mélangé pour donner un produit de malaxage chimique homogène. Ensuite, le produit de malaxage chimique a été moulé de la même manière que dans l'Exemple 1 pour former une
composition sous forme de pastilles.
La composition du gaz produit pendant la combustion de la composition pour générateur de gaz à 800 C et la quantité de gaz ainsi produite à une température normale et sous une pression normale ont été déterminées à l'aide d'un appareil de chromatographie gazeuse pyrolytique (Modèle GC14A)
fabriqué par Shimadzu Corporation.
Séparément, la composition pour générateur de gaz a été chargée dans le boîtier du générateur de gaz illustré sur la figure 1 en une quantité permettant de produire environ 30 litres de gaz mesurés à une température normale et sous une
pression normale.
Ensuite, le boîtier du générateur de gaz 1 a été relié à un réservoir de 60 litres et mis en marche. La température intérieure du réservoir a été mesurée à l'aide d'un thermocouple en alumel-chromel ayant un diamètre de fil de 50 pm. Le résultat est indiqué dans le Tableau 2. Il convient de noter que la quantité de gaz produite est indiquée dans le Tableau 2 en termes de volume total de dioxyde de carbone, d'eau, d'oxygène et d'azote produit par la combustion d'l g de la composition pour générateur de gaz, et mesuré dans des
conditions de température et de pression normales.
Exemples 7 à 10 Des compositions pour générateur de gaz ont été respectivement préparées de la même manière que dans l'Exemple 6 à l'aide des compositions indiquées dans le Tableau 2, et les propriétés de ces compositions ont été évaluées de la même manière que dans l'Exemple 6. Les
résultats sont indiqués dans le Tableau 2.
Exemples Comparatifs 4 et 5 Des compositions pour générateur de gaz ont été respectivement préparées de la même manière que dans l'Exemple 6 à l'aide des compositions indiquées dans le Tableau 2 et les propriétés de ces compositions ont été évaluées de la même manière que dans l'Exemple 6. Les
résultats sont indiqués dans le Tableau 2.
Exemple Comparatif 6 Une composition pour générateur de gaz a été préparée de la même manière que dans l'Exemple 6, excepté que le dihydrate de bitétrazole manganèse a été remplacé par de l'anhydride de- bitétrazole manganèse obtenu par calcination de dihydrate de bitétrazole manganèse à 200 C et les propriétés de la composition ont été évaluées de la même manière que dans l'Exemple 6. Les résultats sont indiqués
dans le Tableau 2.
Tableau 2
ExempleCharge (% en poids) Quantité Niveau Température
iExemple
ou de gaz de CO du gaz CEkemple ctae'actoPe lr iyrt protuite dans le dans le Comparatif dcétate '&iacétioePerdeo - Dydrte litre/g gaz formé réservoir Celnlulose poassium bitétrazole- PP (OC) -Mn Ex. 6
11 4- 55 30 0,465 2800 240
Ex. 7
12 5 63 20 _ 0,437 1200 274
Ex.- 8 Ex.__ 917 6 72 5 0,409 700 345 Ex. 9 Ex 1____ 8 1 55 36 0,480 3300 215
Ex. 10-
18 0 63 19 0,430 1350 280
Ex. Cmp.4 15 6 79 O 0,385 600 407 Ex. Ccmp.5 8 2 50 40 0,439 46000 201 Ex. Camp. 6i1 4 55 30 0,451. 4900 386i Comme le montre le Tableau 2, dans les Exemples 6 à 10, du dihydrate de bitétrazole manganèse est incorporé dans le
composé en une quantité inférieure ou égale à 36 % en poids.
Par conséquent, une quantité prédéterminée de gaz peut être produite d'une manière facile et prévisible dans n'importe lequel des Exemples 6 à 10. Du CO nocif présent dans le gaz produit peut, de la même manière, être maintenu à un niveau faible. D'autre part, la température du gaz dans le réservoir peut être maintenue à un niveau faible. En outre, dans le cas o la triacétine n'a pas été incorporée (Exemple 10), les propriétés ont toutes été bien équilibrées et maintenues à
des niveaux optimum.
Lorsque l'hydrate de bitétrazole métal n'a pas été incorporé (Exemple Comparatif 4), non seulement la température du gaz dans le réservoir a augmenté, mais le volume de gaz produit était considérablement faible. En outre, lorsque l'hydrate de bitétrazole métal a été incorporé en une quantité supérieure à 36 % en poids (Exemple Comparatif 5), le CO présent dans le gaz produit se situait à des niveaux relativement élevés. Lorsque l'anhydride de bitétrazole métal a été utilisé (Exemple Comparatif 6), non seulement le niveau de CO du gaz produit était élevé, mais la
température du gaz dans le réservoir a également augmenté.
Exemple 11
Pour cet exemple, une composition a été préparée sous la forme d'un mélange de matières brutes indiqué dans le Tableau 3, et contenant 8 % en poids d'acétate de cellulose ayant un degré d'acétylation de 53 % (Teijin, Limited), 2 % en poids de triacétine (Daihachi Kagaku Kogyosho), 55 % en poids de perchlorate de potassium ayant une taille de particules moyenne de 17 pm (Nippon Carlit Kabushiki-Kaisha) et comportant 35 % en poids de nitroguanidine (Chugoku Kayaku Kabushiki- Kaisha) comme composé non métallique contenant de l'azote. Un solvant contenant un mélange d'acétone et d'alcool méthylique a été ajouté à la composition, et le produit résultant a été mélangé pour donner un produit de
malaxage chimique homogène.
Le produit de malaxage chimique a ensuite été moulé de la même manière que dans l'Exemple 1 pour former une
composition sous forme de pastilles.
La composition du gaz produit pendant la combustion de la composition pour générateur de gaz à 800 C et la quantité de gaz produite à une température normale et sous une pression normale ont été déterminées à l'aide du même appareil de chromatographie gazeuse (Modèle GC-14A) que celui
utilisé dans l'Exemple 6.
La composition pour générateur de gaz a ensuite été chargée dans le boîtier du générateur de gaz de la même manière que dans l'Exemple 1. Le boîtier du générateur de gaz 1 a été relié à un réservoir de 60 litres et mis en marche, tandis que la température intérieure du réservoir était mesurée à l'aide d'un thermocouple en alumel-chromel ayant un diamètre de fil de 50 pm. Les résultats sont indiqués dans le Tableau 4. Il faut noter que la quantité de gaz produite mentionnée dans le Tableau 4 est indiquée en termes de volume total de dioxyde de carbone, d'eau, d'oxygène et d'azote produit pendant la combustion d'l g de la composition pour
générateur de gaz et mesuré dans des conditions normales.
Exemples 12 à 19 Des compositions pour générateur de gaz ont été respectivement préparées de la même manière que dans l'Exemple 11 à l'aide des compositions indiquées dans le Tableau 3, et les propriétés de ces compositions ont été évaluées d'une manière identique. Les résultats sont indiqués
dans le Tableau 4.
Exemples Comparatifs 7 et 8 Des compositions pour générateur de gaz ont été respectivement préparées de la même manière que dans l'Exemple 11 à l'aide des compositions indiquées dans le Tableau 3, et les propriétés de ces compositions ont été évaluées d'une manière identique. Les résultats sont indiqués
dans le Tableau 4.
Il convient de noter que la température du gaz dans le réservoir variait au fur et à mesure de la combustion de la composition pour générateur de gaz et que les températures de combustion supérieures correspondaient à des températures
plus élevées du gaz produit.
Tableau 3
Exemple -Charge (% en poids) ou Acétate de IPerchloratede Composé non métallique Exemple CI Triacétine Potassium contenant N Comparatif Celos Ex. 11 8 2 55 Nitroguanidine 35 Nitrate de Ex. 12 8 4 57 Triaminoguanidine 31 Ex. 13 8 3 56 Nitrate de Ganidine 33 Ex. 14 10 5 65 Aminotétrazole 20 Ex. 15 8.3 62 Oxamide 27 Ex. 16 8 3 56 Dihydroxyglyoxime 33 Ex. 17 8 4 78 Nitrotoluène 10 Ex. 18 10 5 45 Nitrated'amoium 40 Ex. 19 il 0 47 Nitxated lam=cium 42 a- Ccmp. 7 14 7 79 0____ Ex. Ccmp..8 8 4 82 N,N-Diéthylaniline 6
Tableau 4
Exemple Composé non métallique Quantité Niveau Température Exel contenant N utilise de gaz de CO du gaz dans Exemple produite dans le le réservoir ComDaratif Conioaratif Teneur en gaz forme Nom azote % en poidslitre/g ppm ( Ex. 1i Nitroquanidine 53,8 0,513 2500 395 Ex. 12 Nitrate de Triaminoguanidine 58,6 0,521 1800 402 Ex. 13 Nitrate de Quanidine 45,9 0,501 1050 376 Ex. 14 Aminotetrazole 82 4 0,507 1450 392 Ex. 15 Oxamide 31,8 0,513 2300 353 Ex. -16 Dihydroxyqlyoxime 23,3 0,465 1450 363 Ex. 17 Nitrotoluène 11,6 0,406 3700 405 Ex. 18 Nitrate d'Ammonium 35,0 0,613 500 338 Ex. 19 Nitrate d'Ammonium 35,0 9 0,622 400 331 Ex. Comp. 7 --- - 0 387 1200 407 Ex. Comp.8 NN-Diéthylaniline 9 4 0,389 3200 404 Comme on peut le voir dans le Tableau 3, 8 à- 11 % en
poids d'acétate de cellulose, 45 à 78 *.- en poids de-
perchlorate de potassium et 10 à 42 %-en poids d'un composé -5 non métallique contenant de l'azote ont été respectivement incorporés dans les compositions des- Exemples 11 à 19. Le Tableau 4 montre que le teneur en monoxyde de carbone nocif du gaz produit pendant la combustion de la composition pour générateur de gaz était de 3700 ppm au plus, ce qui empêche
la formation de quantités importantes de monoxyde de carbone.
- En comparaison avec l'Exemple Comparatif 7 qui ne contient pas de composé non métallique contenant de l'azote, les compositions des Exemples 11 à 19 du Tableau 4 montrent une augmentation de la quantité de gaz produite, ainsi qu'une
diminution de la température du gaz dans le réservoir.
Lorsque la teneur en azote du composé non métallique contenant de l'azote était égale à 9,4 %, comme dans le cas de l'Exemple Comparatif 8, il n'y a eu ni augmentation de la quantité de gaz produite ni diminution de la température du gaz dans le réservoir. En outre, lorsque l'on n'a pas incorporé la triacétine comme plastifiant (Exemple 19), les propriétés ont toutes été bien équilibrées et maintenues à
des niveaux optimum.
Bien que la description précédente ait porté sur
plusieurs modes de réalisation préférés de la présente invention, il est bien entendu que celle-ci n'est pas limitée aux exemples particuliers décrits et illustrés ici, et l'Homme de l'Art comprendra aisément qu'il est possible d'y apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Par exemple, le degré d'acétylation pour l'acétate de cellulose utilisé dans les Exemples respectifs peut être modifié. De même, la composition pour générateur de gaz 7 de la présente invention peut être chargée dans le boîtier d'un générateur de gaz utilisé dans un dispositif de sac gonflable pour un siège de passager avant, en plus de celui prévu pour le siège du conducteur. En outre, la composition pour générateur de gaz 7 peut être chargée dans le boîtier d'un générateur de gaz d'un autre type de dispositif de sac gonflable, tel qu'un gilet de sauvetage, un radeau pneumatique ou un toboggan
d'évacuation.
Claims (20)
1. Composition pour générateur de gaz, comprenant un agent désoxydé qui, lorsqu'il est oxydé, produit une composition gazeuse prédéterminée, et un agent oxydant; caractérisée en ce qu'elle se prépare en mélangeant un acétate de cellulose jouant le rôle de l'agent désoxydé et un perchlorate jouant le rôle de l'agent oxydant pour former un ingrédient principal, et puis en ajoutant à celui-ci plus de % en poids et pas plus de 40 % en poids d'un oxyde de
métal.
2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en acétate de cellulose est de 8 à 26 % en poids.
3. Composition selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la teneur en perchlorate est de 45 à
87 % en poids.
4. Composition selon l'une quelconque des revendications
1 à 3, caractérisée en ce que le perchlorate est du
perchlorate de potassium.
5. Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que le perchlorate de potassium a une taille de particules
de 5 à 300 pm.
6. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'oxyde de métal est formé d'au moins un composé choisi dans le groupe comprenant l'oxyde de cuivre, le
dioxyde de manganèse, l'oxyde de fer et l'oxyde de nickel.
7. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'oxyde de métal a une taille de particules de 30 pm
ou moins.
8. Composition selon la revendication 1, caractérisée en
ce que l'acétate de cellulose contient un plastifiant.
9. Composition selon la revendication 8, caractérisée en ce que le plastifiant est de la triacétine ou du phtalate diméthylique.
10. Composition pour générateur de gaz, comprenant un agent désoxydé qui, lorsqu'il est oxydé, produit une composition gazeuse prédéterminée, et un agent oxydant; caractérisée en ce qu'elle se prépare en mélangeant un acétate de cellulose qui joue le rôle de l'agent désoxydé et un perchlorate qui joue le rôle de l'agent oxydant pour
former un ingrédient principal, et puis en ajoutant à celui-
ci 36 % en poids ou moins d'un hydrate de bitétrazole métal.
11. Composition selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'hydrate de bitétrazole métal a une taille de
particules de 30 pm ou moins.
12. Composition selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que l'hydrate de bitétrazole métal est du
dihydrate de bitétrazole manganèse.
13. Composition selon la revendication 10, caractérisée
en ce que l'acétate de cellulose contient un plastifiant.
14. Composition selon la revendication 13, caractérisée en ce que le plastifiant est de la triacétine ou du phtalate diméthylique.
15. Composition pour générateur de gaz, comprenant un agent désoxydé qui, lorsqu'il est oxydé, produit une composition gazeuse prédéterminée, et un agent oxydant; caractérisée en ce qu'elle se prépare en mélangeant un acétate de cellulose qui joue le rôle de l'agent désoxydé et du perchlorate de potassium qui joue le rôle de l'agent oxydant pour former un ingrédient principal, et puis en ajoutant à celui-ci un composé non métallique constitué au moins d'azote et d'hydrogène, la teneur en azote étant au
moins égale à 11 % en poids du composé non métallique.
16. Composition selon la revendication 15, caractérisée en ce que le composé non métallique est formé d'au moins un composé choisi dans le groupe comprenant les composés guanidines, les oximes, les amides, les dérivés de tétrazole,
les nitrocomposés aromatiques et le nitrate d'ammonium.
17. Composition selon la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que le composé non métallique a une teneur
en azote de 11 à 83 % en poids.
18. Composition selon l'une quelconque des revendications
à 17, caractérisée en ce que la teneur en composé non
métallique est de 10 à 45 % en poids.
19. Composition selon la revendication 15, caractérisée
en ce que l'acétate de cellulose contient un plastifiant.
20. Composition selon la revendication 19, caractérisée en ce que le plastifiant est de la triacétine ou du phtalate diméthylique.
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