JP2007531684A - Gas generant and production method thereof - Google Patents

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ロバート ジェイ マットロック
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オートモーティブ システムズ ラボラトリィ、 インク.
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Abstract

本発明は、一般に、たとえば、乗員拘束システムのインフレータ用のガス生成物質組成物に関する。押し出し成形可能な火工品組成物は、エアバッグガスジェネレータ内で使用されるポリビニルアゾールを含んでいる。燃料は、5−アミノ−1−ビニルテトラゾール、ポリ(5−ビニルテトラゾール)、ポリ(2−メチル−5−ビニル)テトラゾール、ポリ(1−ビニル)テトラゾール、ポリ(3−ビニル)1,2、5−オキサジアゾール、およびポリ(3−ビニル)1,2,4−トリアゾール)を含む、例示的なポリビニルアゾールから選ばれることができる。酸化剤は燃料と組み合わされ、相安定化硝酸アンモニウムを好ましくは含んでいる。組成物を形成する新規な方法も示され、ここでは様々な成分が溶解および/または濡らされ、次にポリビニルアゾールマトリックス内で硬化され、それによりガス生成組成物内のより緊密な組み合わせを形成する。乗り物乗員保護システム180、そして他のガス生成システムが、本発明の組成物を組込む。
The present invention generally relates to a gas generant composition, for example, for an inflator of an occupant restraint system. The extrudable pyrotechnic composition includes a polyvinyl azole used in an airbag gas generator. Fuels include 5-amino-1-vinyltetrazole, poly (5-vinyltetrazole), poly (2-methyl-5-vinyl) tetrazole, poly (1-vinyl) tetrazole, poly (3-vinyl) 1,2, 5-oxadiazole and poly (3-vinyl) 1,2,4-triazole) can be selected from exemplary polyvinyl azoles. The oxidant is combined with the fuel and preferably contains phase stabilized ammonium nitrate. A novel method of forming a composition is also shown, where various ingredients are dissolved and / or wetted and then cured in a polyvinyl azole matrix, thereby forming a closer combination within the gas generant composition . The vehicle occupant protection system 180, and other gas generation systems, incorporate the compositions of the present invention.

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2004年3月29日に出願された米国仮出願番号60/557,279の利益を要求する。
This application claims the benefit of US Provisional Application No. 60 / 557,279, filed March 29, 2004.

技術分野
本発明は、たとえば一般にガス生成システム、およびたとえば自動車の拘束システムのためのガス発生装置中で使用されるガス生成物質組成物に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to gas generant systems and gas generant compositions used in gas generators, eg, for automotive restraint systems.

本発明の背景
本発明は、燃焼に際して自動車の乗員の安全な拘束具を膨張させるのに有用なガスを急速に生成する、無毒性なガス生成組成物に関する。また、特には、本発明は熱的に安定な非アジ化物ガス生成物質であって、燃焼に際して受容可能な燃焼速度だけでなく、受容可能な火炎温度において比較的高いガス体積と固体の微粒子の比率を示す組成物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to a non-toxic gas generant composition that rapidly produces a gas useful for inflating a safe restraint for an automobile occupant upon combustion. Also, in particular, the present invention is a thermally stable non-azide gas generant that has a relatively high gas volume and solid particulates at an acceptable flame temperature as well as an acceptable combustion rate upon combustion. It relates to a composition that exhibits a ratio.

アジ化物に基づくガス生成物質から非アジ化物ガス生成物質までの変遷は、先行技術中でよく記載されている。アジ化物ガス生成物質と比較した非アジ化物ガス生成物質組成物の利点は、たとえば、米国特許番号4,370,181;4,909,549;4,948,439;5,084,118;5,139,588および5,035,757に記載されている。これらの特許は参照され、本明細書の一部として組み込まれる。   The transition from azide-based gas generants to non-azide gas generants is well documented in the prior art. The advantages of non-azide gas generant compositions as compared to azide gas generants are, for example, U.S. Patent Nos. 4,370,181; 4,909,549; 4,948,439; 5,084,118; 5. , 139, 588 and 5,035,757. These patents are referenced and incorporated as part of this specification.

燃料成分に加えて、火工品の非アジ化物ガス生成物質は、迅速な燃焼に必要な酸素を提供し、かつ生成される有毒ガスの量を減らすための酸化剤、炭素と窒素の有毒酸化物の無害のガスへの転換を促進する触媒、および燃焼の間および直後に形成された固体および液体生成物を凝集し、濾過可能なクリンカー状の微粒子にするスラグ形成成分のような成分を含んでいる。燃焼速度向上剤またはまたはバリスティック改良剤、および点火助剤のような他の任意の添加物は、ガス生成物質の点火特性および燃焼特性をコントロールするために使用される。   In addition to fuel components, pyrotechnic non-azide gas generants provide the oxygen required for rapid combustion and oxidants, toxic oxidation of carbon and nitrogen to reduce the amount of toxic gases produced Catalyst, which promotes the conversion of products into harmless gases, and components such as slag forming components that agglomerate solid and liquid products formed during and immediately after combustion into filterable clinker particulates It is out. Other optional additives such as burn rate improvers or ballistic improvers, and ignition aids are used to control the ignition and combustion characteristics of the gas generant.

公知の非アジ化物ガス生成物質組成物の欠点のうちの1つは、燃焼の間に形成される固体の残留物の量および物理的な性質である。乗り物乗員保護システム中で使用された時、燃焼の結果生成された固体はろ過されるか、または他の方法で乗り物の乗員と接触しないようにしなければならない。高速で安全装置を膨張させるために適切な多量の無毒なガスを提供しつつ、固体の微粒子の生成量を最低にする組成物を開発することは、したがって非常に望ましい。   One of the disadvantages of known non-azide gas generant compositions is the amount and physical nature of the solid residue formed during combustion. When used in a vehicle occupant protection system, the solids produced as a result of combustion must be filtered or otherwise kept out of contact with the vehicle occupant. It is therefore highly desirable to develop a composition that minimizes the production of solid particulates while providing a large amount of non-toxic gas suitable for inflating safety devices at high speeds.

たとえば、酸化剤として相安定化された硝酸アンモニウムを使用することは好ましい。なぜなら、それは燃焼に際して豊富な無毒のガスおよび最小量の固体を生成するからである。しかしながら、有用とするためには、自動車用途のためのガス生成物質は107℃で400時間またはそれ以上でエージングされた時、熱的に安定していなければならない。組成物はさらに、−40℃と170℃の間でサイクルされたときに、構造の完全性を保持していなければならない。さらに、相安定化された、または純粋な硝酸アンモニウムを組込んだガス生成物質組成物は時々貧弱な熱的安定性を示し、可塑剤およびバインダーのような付随する添加物の組成に依存して、許容しがたいほど多量の有毒ガス、たとえばCOおよびNOxを生成する。   For example, it is preferable to use phase stabilized ammonium nitrate as the oxidant. This is because it produces abundant non-toxic gases and minimal amounts of solids on combustion. However, in order to be useful, gas generants for automotive applications must be thermally stable when aged at 107 ° C. for 400 hours or more. The composition must also retain structural integrity when cycled between -40 ° C and 170 ° C. Further, gas generant compositions that incorporate phase stabilized or pure ammonium nitrate sometimes exhibit poor thermal stability, depending on the composition of the accompanying additives such as plasticizers and binders, It produces unacceptably large amounts of toxic gases such as CO and NOx.

取り組まれなければならない別の問題は、米国運輸省(DOT)の規則がガス生成物質のための「キャップ試験」を要求するということである。硝酸アンモニウムと共にしばしば使用される燃料の爆発への感度のために、大きなディスクにしなければ、硝酸アンモニウムを組込む多くのプロペラントがキャップテストに合格せず、それはひいてはインフレータの設計の柔軟性を減じる。   Another problem that must be addressed is that US Department of Transportation (DOT) regulations require a “cap test” for gas generants. Because of the sensitivity to the explosion of fuels often used with ammonium nitrate, many propellants that incorporate ammonium nitrate will not pass the cap test unless they are made into large disks, which in turn reduces the flexibility of the inflator design.

別の関心は、典型的な無煙のガス生成物質組成物のより遅いコールドスタート点火に関し、それは10%未満の固体の燃焼生成物をもたらすガス生成物質組成物である。   Another concern relates to the slower cold start ignition of typical smokeless gas generant compositions, which are gas generant compositions that result in less than 10% solid combustion products.

別の関心は、ガス生成物質組成物の製造の環境に対する影響に関する。多くの製造工程では、ガス生成物質は溶剤系のプロセスで形成される。そのため、残留有機溶媒は環境問題に配慮して処理されなければならない。   Another concern relates to the environmental impact of manufacturing the gas generant composition. In many manufacturing processes, the gas generant is formed by a solvent based process. Therefore, the residual organic solvent must be treated in consideration of environmental problems.

従って、自動車のガス生成システムの設計における進行中の努力は、例えば、上に言及された欠点がなく、より多くのガスを生成し、およびより少ない固体を生成するものに払われている。   Thus, ongoing efforts in the design of automotive gas production systems are devoted, for example, to those that do not have the disadvantages mentioned above, produce more gas and produce less solids.

本発明の要約
上記の課題は、ポリビニルテトラゾール、ポリビニルトリアゾールまたはポリビニルジアゾールのような押し出し成形可能なポリビニルアゾール燃料を含むガス生成組成物を含むガス生成システムによって解決される。好ましい酸化剤としては、硝酸アンモニウムと過塩素酸アンモニウムのような非金属酸化剤があげられる。他の酸化剤としてはアルカリ金属硝酸塩およびアルカリ土類金属硝酸塩があげられる。
SUMMARY OF THE INVENTION The above problems are solved by a gas generating system comprising a gas generating composition comprising an extrudable polyvinyl azole fuel such as polyvinyl tetrazole, polyvinyl triazole or polyvinyl diazole. Preferred oxidizing agents include non-metallic oxidizing agents such as ammonium nitrate and ammonium perchlorate. Other oxidizing agents include alkali metal nitrates and alkaline earth metal nitrates.

燃料は、ポリビニルテトラゾール類、ポリビニルトリアゾール類、ポリビニルジアゾール類またはポリビニルフラザン類およびそれの混合物の群から選ばれる。燃料の好ましい群としては、アゾールペンダント基上に官能基を持っている、重合体のテトラゾール類、トリアゾール類およびオキサジアゾール類(フラザン類)があげられる。NH結合および炭素/水素分を含んでいる組成物は一般に有用であるが、好ましい組成物は取扱上の問題からNH結合を含まない。また、炭素および水素分は二酸化炭素と水の形成を禁じるために最小限にされる。好ましいビニルテトラゾールとしては、両方とも自己伝搬性熱分解性を示す、5−アミノ−1−ビニルテトラゾールおよびポリ(5−ビニルテトラゾール)があげられる。他の燃料としては、ポリ(2−メチル−5−ビニル)テトラゾール、ポリ(1−ビニル)テトラゾール、ポリ(3−ビニル)1,2,5−オキサジアゾール、およびポリ(3−ビニル)1,2,4−トリアゾールがあげられる。これらおよび他の可能な燃料は、本明細書に含まれた図の中で構造が例示される。燃料は、好ましくはガス生成組成物の10−40重量%を構成する。 The fuel is selected from the group of polyvinyltetrazoles, polyvinyltriazoles, polyvinyldiazoles or polyvinylfurazanes and mixtures thereof. A preferred group of fuels are polymeric tetrazoles, triazoles and oxadiazoles (furazanes) which have functional groups on the azole pendant group. While compositions containing NH 3 bonds and carbon / hydrogen content are generally useful, preferred compositions do not contain NH 3 bonds due to handling problems. Also, carbon and hydrogen content is minimized to inhibit the formation of carbon dioxide and water. Preferred vinyltetrazoles include 5-amino-1-vinyltetrazole and poly (5-vinyltetrazole), both of which exhibit self-propagating pyrolysis. Other fuels include poly (2-methyl-5-vinyl) tetrazole, poly (1-vinyl) tetrazole, poly (3-vinyl) 1,2,5-oxadiazole, and poly (3-vinyl) 1 2,4-triazole. These and other possible fuels are illustrated in structure in the figures included herein. The fuel preferably comprises 10-40% by weight of the gas generant composition.

酸化剤は、非金属、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の硝酸塩およびそれらの混合物の群から好ましくは選ばれる。非金属硝酸塩としては、硝酸アンモニウムおよび、公知の技術により安定された相安定化硝酸アンモニウムがあげられる。アルカリ金属およびアルカリ土類金属の硝酸塩としては、硝酸カリウムおよび硝酸ストロンチウムがあげられる。   The oxidant is preferably selected from the group of non-metal, alkali metal and alkaline earth metal nitrates and mixtures thereof. Nonmetallic nitrates include ammonium nitrate and phase stabilized ammonium nitrate stabilized by known techniques. Examples of alkali metal and alkaline earth metal nitrates include potassium nitrate and strontium nitrate.

エアバッグガス生成物としての有用性が知られている他の酸化剤も企図される。酸化剤は、好ましくはガス生成組成物の60−90重量%を構成する。エアバッグガス生成物質組成物中のそれらの有用性が知られている他のガス生成物質成分は、本発明の組成物中で有効な量で使用されることができる。これらは、当該技術分野において公知のクーラント、スラグ形成剤、およびバリスティック改良剤が含まれるが、これらに限定されるものではない。   Other oxidants known to be useful as airbag gas products are also contemplated. The oxidant preferably comprises 60-90% by weight of the gas generant composition. Other gas generant components known for their usefulness in airbag gas generant compositions can be used in effective amounts in the compositions of the present invention. These include, but are not limited to, coolants, slag formers, and ballistic modifiers known in the art.

要するに、本発明は、熱的安定性のような他の設計上の要求を保持しつつ、ガスの燃焼生成物を最大限にし、固体の燃焼生成物を最小限にするガス生成物質組成物を含む。これらおよび他の利点は詳細な説明により明白になる。   In summary, the present invention provides a gas generant composition that maximizes gas combustion products and minimizes solid combustion products while retaining other design requirements such as thermal stability. Including. These and other advantages will be apparent from the detailed description.

本発明の別の態様では、ポリビニルアゾールを組込むガス生成組成物を製造する方法が記載される。ビニールアゾールは、容器に最初に加えられる。必要ならば、水性または有機、水性/有機溶媒が、容器に加えられる成分をすべて溶解するのに有効な量で提供される。好ましい実施態様では、液体のビニルアゾールが完全に濡らし、および/または溶剤を使用しないで他のガス生成物質成分の可溶性を促進する。好ましくは非金属性である酸化剤が次に加えられる。1つまたは複数の、第2の燃料のような他の成分/溶質、第2の酸化剤、スラグ形成剤、加工助剤、クーラント、および/または燃焼速度改良剤がスラリーに加えられ、撹拌され、実質的に均一または均質な混合物にされる。次に、開始剤が混合物の硬化または重合を容易にするために加えられる。その後、その混合物は、静的にまたは撹拌することなく硬化され、固体が形成されるか、または撹拌して粒状物を形成することができる。静的に硬化される場合には、混合物は例えば、所望のプロペラント形状に形成するために型の内に注がれることができる。撹拌しつつ硬化される場合には、固有の小粒の形成のために、粉砕および粒子の形成は必要ではない。所望であれば、熱可塑性のポリマーは、プロペラントのさらなる賦形のための溶融処理を容易にする。   In another aspect of the invention, a method for making a gas generant composition incorporating polyvinyl azole is described. Vinyl azole is first added to the container. If necessary, an aqueous or organic, aqueous / organic solvent is provided in an amount effective to dissolve all ingredients added to the container. In a preferred embodiment, the liquid vinyl azole wets completely and / or promotes the solubility of other gas generant components without the use of solvents. An oxidizing agent, preferably non-metallic, is then added. One or more other components / solutes, such as a second fuel, second oxidizer, slag former, processing aid, coolant, and / or burn rate modifier are added to the slurry and stirred. A substantially uniform or homogeneous mixture. Next, an initiator is added to facilitate curing or polymerization of the mixture. The mixture can then be cured statically or without agitation to form a solid or agitation to form granules. If statically cured, the mixture can be poured into a mold, for example, to form the desired propellant shape. When cured with agitation, crushing and particle formation is not necessary due to the formation of unique granules. If desired, the thermoplastic polymer facilitates melt processing for further shaping of the propellant.

好ましい実施態様の詳細な説明
本発明は、一般に、乗員拘束システムのインフレータ用のガス生成物質組成物に関する。本発明によれば、火工品組成物は、ガス生成システム内での使用のためにポリビニルテトラゾール(PVT)のような押し出し成形可能な燃料を含み、たとえば高いガス収率の乗り物乗員保護システム中の自動車のエアバッグプロペラントとして例証される。燃料は、さらにバインダーとして機能する。好ましい酸化剤としては、硝酸アンモニウムおよび過塩素酸アンモニウムのような非金属酸化剤があげられる。他の酸化剤としてはアルカリ金属およびアルカリ土類金属の硝酸塩があげられる。
DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS The present invention relates generally to gas generant compositions for inflators of occupant restraint systems. In accordance with the present invention, the pyrotechnic composition includes an extrudable fuel such as polyvinyltetrazole (PVT) for use in a gas generation system, for example, in a high gas yield vehicle occupant protection system. Illustrated as an automotive air bag propellant. The fuel further functions as a binder. Preferred oxidizing agents include non-metallic oxidizing agents such as ammonium nitrate and ammonium perchlorate. Other oxidizing agents include alkali metal and alkaline earth metal nitrates.

燃料は、ポリビニルテトラゾール類、ポリビニルトリアゾール類、ポリビニルジアゾール類またはポリビニルフラザン類およびそれらの混合物の群から選ばれる。燃料の好ましい群はアゾールペンダント基上に官能基を有する、重合体のテトラゾール、トリアゾール類およびオキサジアゾール類(フラザン類)を包含する。NH結合および炭素/水素分を含んでいる組成物は一般に有用であるが、好ましい組成物は取扱上の問題からNH結合を含まない。また、炭素および水素分は一酸化炭素、二酸化炭素および水の形成を禁じるために最小限にされる。一般に、酸化剤からの酸素の消費は、これらのガス状生成物または蒸気生成物の形成に関しては優先的に禁じられる。好ましいビニルテトラゾール類としては、両方とも自己伝搬性熱分解特性を示す、5−アミノ−1−ビニルテトラゾールおよびポリ(5−ビニルテトラゾール)があげられる。他の燃料としてはポリ(2−メチル−5−ビニル)テトラゾール、ポリ(1−ビニル)テトラゾール、ポリ(3−ビニル)1,2,5−オキサジアゾール、およびポリ(3−ビニル)1,2,4−トリアゾールがあげられる。これらおよび他の可能な燃料は以下に示された構造式により例証されるが、これらに制限されるものではない。 The fuel is selected from the group of polyvinyltetrazoles, polyvinyltriazoles, polyvinyldiazoles or polyvinylfurazanes and mixtures thereof. A preferred group of fuels includes polymeric tetrazoles, triazoles and oxadiazoles (furazanes) having functional groups on the azole pendant groups. While compositions containing NH 3 bonds and carbon / hydrogen content are generally useful, preferred compositions do not contain NH 3 bonds due to handling problems. Also, carbon and hydrogen content are minimized to inhibit the formation of carbon monoxide, carbon dioxide and water. In general, consumption of oxygen from the oxidant is preferentially prohibited with respect to the formation of these gaseous or vapor products. Preferred vinyltetrazoles include 5-amino-1-vinyltetrazole and poly (5-vinyltetrazole), both of which exhibit self-propagating pyrolysis properties. Other fuels include poly (2-methyl-5-vinyl) tetrazole, poly (1-vinyl) tetrazole, poly (3-vinyl) 1,2,5-oxadiazole, and poly (3-vinyl) 1, 2,4-triazole is exemplified. These and other possible fuels are illustrated by the structural formulas shown below, but are not limited thereto.

Figure 2007531684
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本発明の燃料に関するさらなる利益が見出された。それはより強力な一連の点火およびブースターを必要とする困難なコールドスタート点火が回避されることである。例えば、ポリ(5−アミノ−1−ビニル)テトラゾールは発熱を伴う分解が始まる前に、吸熱性のプロセスを有しない。したがって、燃焼の熱放散工程の前に通常付随する熱消費工程(それは、エネルギー障壁の役割をする)が、本発明の組成物においては存在しない。本発明において燃料として機能する他の重合体のアゾール類も同じ利益を有すると信じられている。ポリビニルアゾール燃料は、好ましくはガス生成組成物の5−40重量%を構成する。   Additional benefits have been found for the fuel of the present invention. It is to avoid difficult cold start ignitions that require a stronger series of ignitions and boosters. For example, poly (5-amino-1-vinyl) tetrazole has no endothermic process before decomposition with exotherm begins. Thus, the heat consumption process that normally accompanies the combustion heat dissipation process, which serves as an energy barrier, is absent in the compositions of the present invention. Other polymeric azoles that function as fuels in the present invention are believed to have the same benefits. The polyvinyl azole fuel preferably comprises 5-40% by weight of the gas generant composition.

酸化剤は、非金属およびアルカリ金属およびアルカリ土類金属の硝酸塩およびそれらの混合物の群から好ましくは選ばれる。非金属硝酸塩としては、硝酸アンモニウムおよび、公知の技術により安定された相安定化硝酸アンモニウムがあげられる。アルカリ金属およびアルカリ土類金属の硝酸塩としては、硝酸カリウムおよび硝酸ストロンチウムがあげられる。エアバッグガス生成物としての有用性が知られている他の酸化剤も企図される。酸化剤は、好ましくはガス生成組成物の60−95重量%を構成する。   The oxidant is preferably selected from the group of non-metal and alkali metal and alkaline earth metal nitrates and mixtures thereof. Nonmetallic nitrates include ammonium nitrate and phase stabilized ammonium nitrate stabilized by known techniques. Examples of alkali metal and alkaline earth metal nitrates include potassium nitrate and strontium nitrate. Other oxidants known to be useful as airbag gas products are also contemplated. The oxidant preferably comprises 60-95% by weight of the gas generant composition.

本発明のガス生成物質成分は当該技術分野において公知のサプライヤによって供給され、好ましくは湿式法により混合される。重合体の燃料の置換基に関連して選ばれた溶剤は、燃料を溶解するのに十分な温度であるが、沸点以下の温度、たとえば100℃より少し下の温度に加熱される。しかし、成分が加えられ、後に沈殿される時に成分が自己発火することを防ぐのに十分低い温度にされる。親水基は、例えば、溶剤として水を使用することによってより効率的に溶解されることができる。他の基は、酸性溶液、たとえば、硝酸中でより効率的に溶解されることができる。他の溶剤としてはアルコール、およびポリエチレングリコールのような可塑剤があげられる。一旦適当な溶剤が選ばれ、加熱された後、燃料はゆっくり加えられ溶解される。その後、酸化剤がゆっくり加えられ溶解される。他の望ましい成分も同様に溶解される。溶液は熱され、連続的に撹拌される。溶剤が煮沸除去され、燃料および酸化剤、および他の成分が、均質の固溶体中で共凝結される。一旦溶剤が実質的に蒸発除去されたら、より好ましくは完全に蒸発したら、凝結物の加熱は止められる。その後、組成物はペレットまたは他の有用な形状へ押し出されることができる。   The gas generant components of the present invention are supplied by suppliers known in the art and are preferably mixed by a wet process. The solvent chosen in relation to the polymer fuel substituents is heated to a temperature sufficient to dissolve the fuel, but below the boiling point, for example, just below 100 ° C. However, the ingredients are added and brought to a temperature low enough to prevent the ingredients from self-igniting when subsequently precipitated. Hydrophilic groups can be more efficiently dissolved, for example, by using water as a solvent. Other groups can be more efficiently dissolved in acidic solutions such as nitric acid. Other solvents include alcohols and plasticizers such as polyethylene glycol. Once a suitable solvent is selected and heated, the fuel is slowly added and dissolved. Thereafter, the oxidant is slowly added and dissolved. Other desirable ingredients are dissolved as well. The solution is heated and continuously stirred. The solvent is boiled off and the fuel and oxidant and other components are co-condensed in a homogeneous solid solution. Once the solvent has been substantially evaporated off, more preferably once the solvent has completely evaporated, heating of the condensate is stopped. The composition can then be extruded into pellets or other useful shapes.

重合体の燃料は公知のプロセスによって製造されることができる。例えば、酢酸ビニルでのテトラゾールのビニル化、および引き続く重合は、Vereshchaginらの、J.Org.Chem.USSR(英訳)22(9)、1777−83(1987)に記載されている。様々なビニルテトラゾール類の合成も、本明細書の一部として参照されるRussian Chemical Reviews 72(2),143−164頁、(2003)に記載されている。出発物質のテトラゾールのメチル基はアミノ基と交換することができる。その後、ビニルテトラゾールはアゾイソブチロニトリル(AIBN)のような一般的な重合開始剤を使用して重合される。フラザンとトリアゾールの同様のビニル化は本発明のポリビニルジアゾールおよびポリビニルトリアゾールを与えるだろうと考えられる。以下に示される例示の反応は、様々なポリビニルジアゾール類、ポリビニルトリアゾール類およびポリビニルテトラゾール類がどのように形成されることかを例証する。反応1は、ポリビニルジアゾール類の形成方法を例示する。反応2は、ポリビニルトリアゾール類の形成方法を例示する。反応3はポリビニルテトラゾール類の形成方法を例示する。   Polymeric fuels can be produced by known processes. For example, the vinylation of tetrazole with vinyl acetate and subsequent polymerization is described in Vereshchagin et al. Org. Chem. USSR (English translation) 22 (9), 1777-83 (1987). The synthesis of various vinyltetrazoles is also described in Russian Chemical Reviews 72 (2), pages 143-164, (2003), which is referenced as part of this specification. The methyl group of the starting tetrazole can be exchanged for an amino group. The vinyl tetrazole is then polymerized using a common polymerization initiator such as azoisobutyronitrile (AIBN). It is believed that similar vinylation of furazane and triazole will give the polyvinyl diazole and polyvinyl triazole of the present invention. The exemplary reactions shown below illustrate how various polyvinyl diazoles, polyvinyl triazoles and polyvinyl tetrazoles are formed. Reaction 1 illustrates a method for forming polyvinyl diazoles. Reaction 2 illustrates a method for forming polyvinyltriazoles. Reaction 3 illustrates a method for forming polyvinyltetrazoles.

Figure 2007531684
Figure 2007531684

反応1:
この合成はポリ(ビニル−1,2,5−オキサジアゾール)に関し、ポリビニルジアゾール類を形成する一般的な方法の例または青写真である。
Reaction 1:
This synthesis relates to poly (vinyl-1,2,5-oxadiazole) and is an example of a general method or blueprint for forming polyvinyl diazoles.

Figure 2007531684
Figure 2007531684

反応2:
この合成は、イオン性ポリマーのポリ(ビニル−1,2,4−トリアゾール)に関し、ポリビニルトリアゾール類を形成する一般的な方法の例または青写真である。
Reaction 2:
This synthesis relates to the ionic polymer poly (vinyl-1,2,4-triazole) and is an example of a general method or blueprint for forming polyvinyltriazoles.

Figure 2007531684
式中、R=CH、NHなど
Figure 2007531684
In the formula, R = CH 3 , NH 2 and the like

反応3:
この合成は置換されたポリビニルテトラゾールに関し、ポリビニルテトラゾール類を形成する一般的な方法の例または青写真である。
Reaction 3:
This synthesis is for substituted polyvinyltetrazole and is an example of a general method or blueprint for forming polyvinyltetrazoles.

総括的なポリビニルアゾールまたは本発明のポリビニルテトラゾール、ポリビニルトリアゾールおよびポリビニルジアゾールを表す構造は、以下の5員芳香環によって表わされることができる。   The general polyvinylazole or structure representing the present invention polyvinyltetrazole, polyvinyltriazole and polyvinyldiazole can be represented by the following five-membered aromatic ring.

Figure 2007531684
任意の場所に、少なくとも2つの窒素原子、1より多くない酸素原子、少なくとも1つの炭素原子を含む。
Figure 2007531684
It contains at least two nitrogen atoms, no more than one oxygen atom, and at least one carbon atom at any location.

別の言い方をすれば、当該芳香環はゼロから1個の酸素原子、少なくとも2つの窒素原子、および少なくとも1つの炭素原子を含む。より好ましくは、本発明のガス生成組成物は重合体のアゾールおよび相安定化硝酸アンモニウムを含むだろう。利点は、高いガス収率および低い固体生成、高エネルギー燃料/バインダー、および廉価な酸化剤であり、それにより固体物質が燃焼に際して少しでも生成される場合に必要となるガスのろ過の必要性を回避できることである。本発明の組成物は重合体の燃料の柔軟な性質を与えられ、押し出し成形可能である。   In other words, the aromatic ring contains from zero to one oxygen atom, at least two nitrogen atoms, and at least one carbon atom. More preferably, the gas generant composition of the present invention will comprise a polymeric azole and phase stabilized ammonium nitrate. The advantages are high gas yields and low solids production, high energy fuel / binders, and inexpensive oxidizers, thereby reducing the need for gas filtration required when any solid material is produced on combustion. It can be avoided. The composition of the present invention is given the flexible nature of a polymeric fuel and is extrudable.

本発明のガス生成物質組成物は、さらにテトラゾールおよびトリアゾールのアミン塩類から形成された第2の燃料を含むことができる。これらは、参照され本明細書の一部とされる、同時に所有される米国特許番号5,872,329、6,074,502、6,210,505および6,306,232に記載されて例証される。第1と第2の燃料の合計の重量%、または本発明組成物の燃料成分は、ガス生成組成物の合計の約10から40重量%である。   The gas generant composition of the present invention can further include a second fuel formed from amine salts of tetrazole and triazole. These are illustrated and described in commonly owned U.S. Pat. Nos. 5,872,329, 6,074,502, 6,210,505 and 6,306,232, which are incorporated herein by reference. Is done. The total weight percent of the first and second fuels, or the fuel component of the composition of the present invention, is about 10 to 40 weight percent of the total gas generant composition.

より詳細には、テトラゾールの非金属塩類は特には、テトラゾールおよびトリアゾールのアミン、アミノ、およびアミド塩であって、以下から選択される物である:5,5’−ビス−1H−テトラゾールのモノグアニジニウム塩(BHT・1GAD)、5,5’−ビス−1H−テトラゾールのジグアニジニウム塩(BHT・2GAD)、5,5’−ビス−1H−テトラゾールのモノアミノグアニジニウム塩(BHT・1AGAD)、5,5’−ビス−1H−テトラゾールのジアミノグアニジニウム塩(BHT・2AGAD)、5,5’−ビス−1H−テトラゾールのモノヒドラジニウム塩(BHT・1HH)、5,5’−ビス−1H−テトラゾールのジヒドラジニウム塩(BHT・2HH)、5,5’−ビス−1H−テトラゾールのモノアンモニウム塩(BHT・1NH)、5,5’−ビス−1H−テトラゾールのジアンモニウム塩(BHT・2NH)、5,5’−ビス−1H−テトラゾールのモノ−3−アミノ−1,2,4−トリアゾリウム塩(BHT・1ATAZ)、5,5’−ビス−1H−テトラゾールのジ−3−アミノ−1,2,4−トリアゾリウム塩(BHT・2ATAZ)、および5,5’−アゾビス−1H−テトラゾールのジグアニジニウム塩(ABHT・2GAD)。 More particularly, the non-metal salts of tetrazole are in particular the amine, amino, and amide salts of tetrazole and triazole, selected from the following: the monog of 5,5′-bis-1H-tetrazole Anidinium salt (BHT · 1GAD), diguanidinium salt of 5,5′-bis-1H-tetrazole (BHT · 2GAD), monoaminoguanidinium salt of 5,5′-bis-1H-tetrazole (BHT · 1AGAD) ), 5,5′-bis-1H-tetrazole diaminoguanidinium salt (BHT · 2AGAD), 5,5′-bis-1H-tetrazole monohydrazinium salt (BHT · 1HH), 5,5 ′ -Dihydrazinium salt of bis-1H-tetrazole (BHT · 2HH), monoammonium salt of 5,5′-bis-1H-tetrazole (BHT · 1NH 3), 5,5'- bis -1H- diammonium salt of tetrazole (BHT · 2NH 3), 5,5'-bis -1H- tetrazole mono-3-amino-1,2,4 Triazolium salt (BHT · 1ATAZ), di-3-amino-1,2,4-triazolium salt of 5,5′-bis-1H-tetrazole (BHT · 2ATAZ), and 5,5′-azobis-1H— Diguanidinium salt of tetrazole (ABHT · 2GAD).

トリアゾールのアミン塩類としては以下があげられる:3−ニトロ−1,2,4−トリアゾールのモノアンモニウム塩(NTA・1NH)、3−ニトロ−1,2,4−トリアゾールのモノグアニジニウム塩(NTA・1GAD)、ジニトロビトリアゾールのジアンモニウム塩 (DNBTR・2NH)、ジニトロビトリアゾールのジグアニジニウム塩(DNBTR・2GAD)、および3,5−ジニトロ−1,2,4−トリアゾールのモノアンモニウム塩(DNTR・1NH)。 Examples of the amine salt of triazole include the following: mono-ammonium salt of 3-nitro-1,2,4-triazole (NTA · 1NH 3 ), monoguanidinium salt of 3-nitro-1,2,4-triazole (NTA · 1GAD), diammonium salt of dinitrobitriazole (DNBTR · 2NH 3 ), diguanidinium salt of dinitrobitriazole (DNBTR · 2GAD), and monoammonium salt of 3,5-dinitro-1,2,4-triazole (DNTR · 1NH 3 ).

Figure 2007531684
Figure 2007531684

式Iに示されるような総括的なテトラゾールの非金属塩は、カチオン性の窒素含有成分Z、並びにテトラゾール環、およびテトラゾール環の5−位に置換したR基を含むアニオン性成分を含んでいる。式IIに示されるような総括的なトリアゾールの非金属塩は、カチオン性の窒素含有成分Z、並びにトリアゾール環、およびトリアゾール環の3−位と5−位に置換した2つのR基を含むアニオン性成分を含んでいる。ここでRはRと構造的に類似していてもいなくても良い。R成分は水素または任意の窒素含有化合物から選択することができ、たとえば、アミノ、ニトロ、ニトロアミノ、またはそれぞれ式IまたはIIに示したテトラゾリルまたはトリアゾリル基から選択され、直接またはアミン、ジアゾマタハトリアゾ基を介して置換される。化合物Zは、どちらの式でも1−位で置換され、アミン、アミノ、およびアミドを含む群から形成され、アンモニア、カルボヒドラジド、オキサミックヒドラジド、およびヒドラジン;グアニジン化合物、たとえば、グアニジン、アミノグアニジン、ジアミノグアニジン、トリアミノグアニジン、ジシアンジアミドおよびニトログアニジン;窒素置換されたカルボニル化合物またはアミド、たとえば、尿素、オキサミド、ビス−(カルボンアミド)アミン、アゾジカルボンアミド、およびヒドラゾジカルボンアミド;およびアミノアゾール、たとえば、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−5−ニトロ−1,2,4−トリアゾール、5−アミノテトラゾール、3−ニトロアミノ−1,2,4−トリアゾール、5−ニトロアミノテトラゾールおよびメラミンが包含される。 The generic tetrazole non-metal salt as shown in Formula I includes a cationic nitrogen-containing component Z and an anionic component comprising a tetrazole ring and an R group substituted at the 5-position of the tetrazole ring. . The generic triazole non-metal salt as shown in Formula II comprises a cationic nitrogen-containing component Z and an anion comprising a triazole ring and two R groups substituted at the 3- and 5-positions of the triazole ring. Contains sexual components. Here, R 1 may or may not be structurally similar to R 2 . The R component can be selected from hydrogen or any nitrogen-containing compound, such as amino, nitro, nitroamino, or a tetrazolyl or triazolyl group as shown in formula I or II, respectively, directly or with an amine, diazomatatri Substituted via an azo group. Compound Z is substituted at the 1-position in either formula and is formed from the group comprising amines, aminos, and amides; ammonia, carbohydrazide, oxamic hydrazide, and hydrazine; guanidine compounds such as guanidine, aminoguanidine, Diaminoguanidine, triaminoguanidine, dicyandiamide and nitroguanidine; nitrogen-substituted carbonyl compounds or amides such as urea, oxamide, bis- (carbonamido) amine, azodicarbonamide, and hydrazodicarbonamide; and aminoazoles such as 3-amino-1,2,4-triazole, 3-amino-5-nitro-1,2,4-triazole, 5-aminotetrazole, 3-nitroamino-1,2,4-triazole, 5-nitroamido Tetrazole and melamine are included.

実施例1:
本発明のガス生成組成物は、最初にポリビニルテトラゾールを合成することにより形成される。総括的な置換されたテトラゾールおよび酢酸ビニルは、結合され、テトラゾールをビニル化する。ビニル化されたテトラゾールは、モル等量の水銀酢酸塩および三弗化硼素エーテル錯化合物に加えられ、重合された。得られた生成物は、たとえば、油蒸留によって分離されることができる。例証されたポリビニルテトラゾールは、同じ方法で形成されることができる。反応3は、上記のプロセスを例証する。
Example 1:
The gas generant composition of the present invention is formed by first synthesizing polyvinyl tetrazole. The generic substituted tetrazole and vinyl acetate are combined to vinylate the tetrazole. The vinylated tetrazole was added to a molar equivalent of mercury acetate and boron trifluoride etherate and polymerized. The resulting product can be separated, for example, by oil distillation. The illustrated polyvinyltetrazole can be formed in the same way. Reaction 3 illustrates the above process.

実施例2:
本発明のガス生成組成物は最初にポリビニルトリアゾールを合成することにより形成される。総括的な置換されたトリアゾールの金属または非金属塩は、n−ブロモ−スクシンアミドのようなフリーラジカル臭素化試薬のモル等量、および過酸化ベンゾイルフリーラジカル開始剤に加えられ、臭素化トリアゾールを形成する。その後、臭素化トリアゾールはトリフェニルホスフィンに加えられ、ウィッティヒ塩基を置換されたトリアゾール塩上に形成する。その後、トリアゾール塩は、金属または非金属の有機または無機の塩基およびホルムアルデヒドに加えられ、ビニル化トリアゾール塩を形成する。ビニル化されたトリアゾール塩は、アゾイソブチロニトリルのようなフリーラジカル重合試薬、および触媒量のカチオン性重合試薬ーまたは金属またはチタン錯体のようなチーグラー・ナッタ触媒に次に加えられる。反応2は上記のプロセスを例示したものであり、ポリ(ビニル−1,2,4−トリアゾール)の合成が記載された。
Example 2:
The gas generant composition of the present invention is formed by first synthesizing polyvinyl triazole. The generic substituted triazole metal or non-metal salt is added to a molar equivalent of a free radical bromination reagent such as n-bromo-succinamide, and a benzoyl peroxide free radical initiator to form a brominated triazole. To do. The brominated triazole is then added to triphenylphosphine to form a Wittig base on the substituted triazole salt. The triazole salt is then added to a metal or non-metallic organic or inorganic base and formaldehyde to form a vinylated triazole salt. The vinylated triazole salt is then added to a free radical polymerization reagent such as azoisobutyronitrile and a catalytic amount of a cationic polymerization reagent or a Ziegler-Natta catalyst such as a metal or titanium complex. Reaction 2 illustrated the above process and described the synthesis of poly (vinyl-1,2,4-triazole).

実施例3:
本発明のガス生成組成物は最初にポリビニルジアゾールを合成することにより形成される。2つの―OH基を含有するアルケノールは、無水酢酸に加えられ、置換されられたジアゾールを形成する。その後、置換されたジアゾールは、n−ブロモ−スクシンアミドのようなフリーラジカル臭素化試薬のモル等量、および過酸化ベンゾイルフリーラジカル開始剤に加えられ、臭素化ジアゾールを形成する。その後、置換されたジアゾールはトリフェニルホスフィンに加えられ、ウィッティヒ塩基を置換されたジアゾール塩上に形成する。その後、ジアゾール塩は、金属または非金属の有機または無機の塩基およびホルムアルデヒドに加えられ、ビニル化ジアゾール塩を形成する。ビニル化されたジアゾール塩は、アゾイソブチロニトリルのようなフリーラジカル重合試薬、および触媒量のカチオン性重合試薬ーまたは金属錯体のようなチーグラー・ナッタ触媒に次に加えられる。反応1は上記の反応を例示し、ポリ(ビニル−1,2,5−オキサジアゾール)の合成が記載される。
Example 3:
The gas generant composition of the present invention is formed by first synthesizing polyvinyl diazole. Alkenol containing two —OH groups is added to acetic anhydride to form a substituted diazole. The substituted diazole is then added to a molar equivalent of a free radical bromination reagent such as n-bromo-succinamide and a benzoyl peroxide free radical initiator to form a brominated diazole. The substituted diazole is then added to triphenylphosphine to form a Wittig base on the substituted diazole salt. The diazole salt is then added to a metal or non-metallic organic or inorganic base and formaldehyde to form a vinylated diazole salt. The vinylated diazole salt is then added to a free radical polymerization reagent such as azoisobutyronitrile and a Ziegler-Natta catalyst such as a catalytic amount of a cationic polymerization reagent or a metal complex. Reaction 1 illustrates the above reaction and describes the synthesis of poly (vinyl-1,2,5-oxadiazole).

実施例4−9:
実施例4−9は以下の表に示され、いくつかの公知のガス生成物質組成物および本発明のガス生成物質組成物について、異なるタイプと量のガスが生成され比較される。実施例4は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許5,035,757に従う、5−アミノテトラゾールおよび硝酸ストロンチウムから形成された代表的なガス生成組成物である。実施例5は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許6,210,505に従う、5,5’−ビ−1H−テトラゾールのジアンモニウム塩のようなテトラゾールのアミン塩、相安定化された硝酸アンモニウム、硝酸ストロンチウムおよびクレーから形成された代表的なガス生成組成物である。実施例6は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許5,872,329に従う、5,5’−ビ−1H−テトラゾールのジアンモニウム塩のようなテトラゾールのアミン塩、および相安定化された硝酸アンモニウムから形成された代表的なガス生成組成物である。実施例7は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許5,872,329に従う、アンモニウムニトロアミンテトラゾール、および相安定化された硝酸アンモニウムから形成された代表的なガス生成組成物である。実施例8は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許5,872,329に従う、アンモニウムニトロアミンテトラゾール、相安定化された硝酸アンモニウム、およびスラグ形成剤から形成された代表的なガス生成組成物である。実施例9は、アンモニウムポリビニルテトラゾールおよび相安定化された硝酸アンモニウム(硝酸アンモニウムは10%の硝酸カリウムとともに共凝結された)から形成された本発明の代表的なガス生成組成物である。
Example 4-9:
Examples 4-9 are shown in the following table, where different types and amounts of gas are produced and compared for several known gas generant compositions and the gas generant compositions of the present invention. Example 4 is a representative gas generant composition formed from 5-aminotetrazole and strontium nitrate according to US Pat. No. 5,035,757, which is incorporated by reference and incorporated herein. Example 5 is a tetrazole amine salt, phase stable, such as diammonium salt of 5,5′-bi-1H-tetrazole, according to US Pat. No. 6,210,505, which is incorporated herein by reference. A typical gas generant composition formed from oxidized ammonium nitrate, strontium nitrate and clay. Example 6 is a tetrazole amine salt, such as a diammonium salt of 5,5′-bi-1H-tetrazole, according to US Pat. No. 5,872,329, which is incorporated by reference and incorporated herein by reference. 2 is a representative gas generant composition formed from stabilized ammonium nitrate. Example 7 is a representative gas generant composition formed from ammonium nitroamine tetrazole and phase stabilized ammonium nitrate according to US Pat. No. 5,872,329, which is referenced and incorporated herein. is there. Example 8 is a representative gas formed from ammonium nitroamine tetrazole, phase-stabilized ammonium nitrate, and slag former according to US Pat. No. 5,872,329, which is incorporated by reference and incorporated herein. The resulting composition. Example 9 is a representative gas generant composition of the present invention formed from ammonium polyvinyltetrazole and phase stabilized ammonium nitrate (ammonium nitrate co-coagulated with 10% potassium nitrate).

表1は、各例についての、生成された一酸化炭素(CO)、アンモニア(NH3)、一酸化窒素(NO)および二酸化窒素(NO2)の生成量(ppm)および生成されたガス量のグラム数(Gg)を示す。全ての実施例はすべて実質的に同じ設計のガスジェネレータ内で燃焼された。   Table 1 shows the produced carbon monoxide (CO), ammonia (NH 3), nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO 2) production (ppm) and the amount of gas produced for each example. Number (Gg) is shown. All examples were burned in a gas generator of substantially the same design.

Figure 2007531684
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集められたデータは、本発明に従って形成された実施例9の組成物が、35ppmの業界基準よりはるかに低く、他の例よりはるかに少ないアンモニアを与えることを示す。他の公知のガス生成物質と比較して、本発明の組成物が実質的により少ない量のアンモニアを与えることが見出された。多くの公知のガス生成物質組成物では、他の性能基準を好適なままに保持しつつ、燃焼に際して生成されるアンモニアの合計量を減じるのは多くの場合難しい。   The data collected shows that the composition of Example 9 formed in accordance with the present invention provides much lower ammonia than the 35 ppm industry standard and much less than the other examples. It has been found that the composition of the present invention provides a substantially lower amount of ammonia compared to other known gas generants. For many known gas generant compositions, it is often difficult to reduce the total amount of ammonia produced during combustion while maintaining other performance criteria in place.

実施例10−14:
理論的な例10−14が以下の表に示され、本発明に従って形成されたいくつかのガス生成物質組成物に関し、異なるタイプと量のガスが比較される。表2の中で言及される、全ての相安定化硝酸アンモニウム(PSAN10)はすべて、PSANの合計の重量の10%の硝酸カリウムによって安定させられた。すべての実施例は一次燃料としてアンモニウムポリ(C−ビニルテトラゾール)(APV)を使用する。特定の例では、5,5’−ビス−1−Hテトラゾール(BHT.2NH3)の非金属ジアンモニウム塩を二次燃料として使用する。すべての例は、同様な設計のインフレータ内、または等価なヒートシンク設計のガスジェネレータ内で行われたガス生成物質成分(プロペラント組成物)の燃焼によって得られた結果を反映する。
Examples 10-14:
Theoretical examples 10-14 are shown in the following table, and different types and amounts of gas are compared for several gas generant compositions formed in accordance with the present invention. All phase-stabilized ammonium nitrate (PSAN 10) mentioned in Table 2 was all stabilized by 10% potassium nitrate of the total weight of PSAN. All examples use ammonium poly (C-vinyltetrazole) (APV) as the primary fuel. In a specific example, a non-metallic diammonium salt of 5,5′-bis-1-H tetrazole (BHT.2NH3) is used as a secondary fuel. All examples reflect results obtained by combustion of gas generant components (propellant compositions) performed in inflators of similar design or in equivalent heat sink design gas generators.

Figure 2007531684
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実施例10は、105℃で400時間において、わずか0.5%の質量損失しかなく、熱的に安定であることが見出された。従って、実施例10は、本発明のガス生成物質組成物の予想外の熱安定性を例証し、特に本明細書で定義されたポリビニルアゾールおよび相安定された硝酸アンモニウム(10%の硝酸カリウムで安定させられた)を含むものの予期しえない熱的安定性を例証する。当該技術分野において公知の、または当該技術分野において認められているように、他の相安定剤の使用も意図されることが強調されるべきである。   Example 10 was found to be thermally stable with only 0.5% mass loss at 400 ° C. for 400 hours. Thus, Example 10 illustrates the unexpected thermal stability of the gas generant composition of the present invention, specifically stabilized with polyvinyl azole and phase stabilized ammonium nitrate (10% potassium nitrate as defined herein). Illustrates the unexpected thermal stability of It should be emphasized that the use of other phase stabilizers is also contemplated, as is known in the art or recognized in the art.

実施例11から13は、金属酸化剤とポリビニルアゾールの使用を例証する。ある用途では、金属の酸化剤の使用は、点火性、燃焼速度指数、ガス生成物質燃焼速度および他の設計基準の最適化のために望まれることがある。例は、金属酸化剤が多く使用されると、燃焼に際して生成されるガスのモル数が減ることが示される。   Examples 11 to 13 illustrate the use of a metal oxidant and polyvinyl azole. In certain applications, the use of a metal oxidant may be desired for optimization of ignitability, burn rate index, gas generant burn rate, and other design criteria. The example shows that the more metal oxidants are used, the less the number of moles of gas produced upon combustion.

対照的に、実施例10および14は、非金属ガス生成物質成分が使用される場合、ガス燃焼生成物のモル数が最大限になることを例証する。従って、本発明の好ましいガス生成物質組成物は、燃料成分として少なくとも1つのポリビニルアゾールを含み、酸化剤成分として非金属酸化剤を含む。   In contrast, Examples 10 and 14 illustrate that the maximum number of moles of gaseous combustion products is maximized when non-metallic gas generant components are used. Accordingly, preferred gas generant compositions of the present invention comprise at least one polyvinyl azole as a fuel component and a non-metallic oxidant as an oxidant component.

最後に、実施例14に関して、APVとPSAN10に、別の非金属燃料(BHT.2NH3)を加えることにより、ガス生成物質燃焼速度が増大され、それにより、ガス生成組成物の燃焼プロフィールを最適化することが見出された。実施例14の燃焼速度は5500psiで毎秒1.2インチと記録された。したがって、5,872,329に記載されているような、テトラゾールの非金属アミン塩類および/またはトリアゾールの非金属アミン塩類の追加は、燃焼速度およびガス生成に関して有利なことが結論づけられる。更に、APVの柔軟な性質は、プロペラント組成物に押し出し成形性を提供する。   Finally, with respect to Example 14, the addition of another non-metallic fuel (BHT.2NH3) to APV and PSAN 10 increases the gas generant burn rate, thereby optimizing the combustion profile of the gas generant composition. It was found to be. The burn rate for Example 14 was recorded at 1.2 inches per second at 5500 psi. Thus, it can be concluded that the addition of non-metallic amine salts of tetrazole and / or non-metallic amines of triazole, as described in 5,872,329, is advantageous with respect to combustion rate and gas production. Furthermore, the flexible nature of APV provides extrudability to the propellant composition.

実施例15および16:
実施例15および16は、ポリビニルアゾールを含んでいるガス生成物質組成物のコールドスタートの効果を例証する。示差走査熱量測定法(DSR)によって示されるように、典型的な無煙の組成物または非金属組成物は、発熱を伴う燃焼に先立ち、吸熱性の傾向を示すことがある。その結果、比較的より大きなエネルギー量がガス生成物質に点火し、その燃焼を保持するために使用されなければならない。しばしば、より強力な一連の点火手段、より強力なブースター組成物をおそらく含むものが、ガス生成物質に点火し、かつ燃焼を保持するのに必要なエネルギーレベルに到達するために要求される。実施例15は、65%のPSAN10および約35%のBHT.2NH3を含む組成物に関する。図1に示されたように、吸熱は253.12℃で最大限になり、1gのガス生成物質当たり約508.30ジュールの熱損失が記録された。それに対し、実施例16は、約15%のポリ(C−ビニルテトラゾール)および約85%のPSAN10を含む組成物に関する。予想外にも、吸熱性のプロセスはない。また、従って、燃焼は抑制されない態様で進む。その結果、ガス生成組成物を燃焼させるためにより少ないエネルギーしか必要ではなく、そのため、一連の点火手段、イグニションおよびブースターに対する必要条件を低減する。
Examples 15 and 16:
Examples 15 and 16 illustrate the cold start effect of a gas generant composition containing polyvinyl azole. As shown by differential scanning calorimetry (DSR), typical smokeless or non-metallic compositions may exhibit a tendency to endotherm prior to combustion with exotherm. As a result, a relatively larger amount of energy must be used to ignite the gas generant and maintain its combustion. Often, a stronger series of ignition means, possibly including a stronger booster composition, is required to reach the energy level necessary to ignite the gas generant and maintain combustion. Example 15 includes 65% PSAN10 and about 35% BHT. It relates to a composition comprising 2NH3. As shown in FIG. 1, the endotherm was maximized at 253.12 ° C. and a heat loss of about 508.30 joules per gram of gas generant was recorded. In contrast, Example 16 relates to a composition comprising about 15% poly (C-vinyltetrazole) and about 85% PSAN10. Unexpectedly, there is no endothermic process. Accordingly, the combustion proceeds in a manner that is not suppressed. As a result, less energy is required to burn the gas generant composition, thus reducing the requirements for a series of ignition means, ignitions and boosters.

本発明の別の態様では、本明細書に例証されるように、本発明の組成物はガス生成システム内で使用されることができる。例えば、図2の中で概略的に示されるように、公知の方法で作られた乗り物乗員保護システムは、ハンドル中のエアバッグインフレータ、およびシートベルトアセンブリーと電気的に接続された衝突センサーを含んでいる。本発明のガス生成組成物は、より広範な乗り物乗員保護システムのサブアセンブリーとして、またはガス生成システム内で使用されることができる。より詳細には、自動車のガス生成システム中で使用されるガスジェネレータはそれぞれ、本明細書に記載されているようなガス生成組成物を含むことができる。   In another aspect of the present invention, as illustrated herein, the compositions of the present invention can be used in a gas generation system. For example, as schematically shown in FIG. 2, a vehicle occupant protection system made in a known manner includes an airbag inflator in the steering wheel, and a collision sensor electrically connected to the seat belt assembly. Contains. The gas generant composition of the present invention can be used as a subassembly of a wider vehicle occupant protection system or within a gas generant system. More particularly, each gas generator used in an automobile gas generation system can include a gas generant composition as described herein.

本発明の異なる態様では、ガス生成組成物を製造する方法は、少なくとも酸化剤の存在下で重合体のバインダー/燃料のモノマー成分を重合し、それにより均質のガス生成物質配合物の固体複合物を形成することを含む。重合体のバインダー/燃料は、たとえば、上述されたように、ビニルテトラゾール、ビニルトリアゾール、ビニルオキサジアゾール(フラザン)、それらの共重合体を含む無数の重合体のアゾールから一般に選ばれる。官能基はアゾールペンダント上に存在することができる。しかし、好ましい組成物は、感度の問題のためHN結合を回避する。更に、好ましい組成物は比較的少量の炭素/水素分を有し、それにより燃焼の際に形成される水および二酸化炭素の量を低減するのに寄与すると考えられているクーラー配合物の生成を容易にする。重合体のバインダー/燃料は、ポリ(ビニル−5−アミノ)テトラゾール、ポリ(ビニル−5−メチル)テトラゾール、ポリ(5−アミノ−1−ビニルテトラゾール)、ポリ(5−ビニルテトラゾール)およびポリ(ビニル−ビテトラゾールアミン)またはそれの混合物をはじめとする、いくつかのポリビニルテトラゾール化合物によって例証される。他の重合体アゾール燃料は上記に例証された。本発明において使用されることが意図される他の燃料は、上記のアゾールポリマーの金属塩類および複合体を含む。 In a different aspect of the present invention, a method for producing a gas generant composition polymerizes a polymer binder / fuel monomer component at least in the presence of an oxidant, thereby providing a solid composite of a homogeneous gas generant formulation. Forming. The polymer binder / fuel is generally selected from, for example, vinyltetrazole, vinyltriazole, vinyloxadiazole (furazane), and a myriad of polymer azoles including copolymers thereof, as described above. Functional groups can be present on the azole pendant. However, preferred compositions avoid HN 3 binding due to sensitivity issues. Furthermore, preferred compositions have a relatively small amount of carbon / hydrogen, thereby producing a cooler formulation that is believed to contribute to reducing the amount of water and carbon dioxide formed during combustion. make it easier. Polymeric binders / fuels include poly (vinyl-5-amino) tetrazole, poly (vinyl-5-methyl) tetrazole, poly (5-amino-1-vinyltetrazole), poly (5-vinyltetrazole) and poly (5- Illustrated by several polyvinyltetrazole compounds, including vinyl-bitetrazolamine) or mixtures thereof. Other polymer azole fuels have been exemplified above. Other fuels contemplated for use in the present invention include metal salts and composites of the azole polymers described above.

重合体のアゾールは当該技術分野において公知の供給者から購入されることができる。さらに、それらは、アゾールの酢酸ビニルによるビニル化によって製造されることができる。例えば、酢酸ビニルによるテトラゾールのビニル化と、引き続く重合は望ましいポリビニルテトラゾールを与える。   The polymeric azoles can be purchased from suppliers known in the art. Furthermore, they can be produced by vinylation of azoles with vinyl acetate. For example, vinylation of tetrazole with vinyl acetate and subsequent polymerization provides the desired polyvinyl tetrazole.

Figure 2007531684
式中、R=CH、NHなど
Figure 2007531684
In the formula, R = CH 3 , NH 2 and the like

その手順は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、Vereshchaginらの、J.Org.Chem.USSR(英語翻訳)、22(9)、177−83(1987)に詳述される。出発物質テトラゾールの中のメチル基は、アミノ基と交換されることができる。その後、ビニルテトラゾールはアゾイソブチロニトリル(AIBN)のような一般的な重合開始剤を使用して重合される。他の合成方法も使用されることができる。フラザンとトリアゾールのビニル化は同様に望ましいポリマーを与えるだろうと信じられている。   The procedure is described in Vereshchagin et al., J. MoI., Referenced and incorporated herein by reference. Org. Chem. USSR (English Translation), 22 (9), 177-83 (1987). The methyl group in the starting material tetrazole can be exchanged for an amino group. The vinyl tetrazole is then polymerized using a common polymerization initiator such as azoisobutyronitrile (AIBN). Other synthetic methods can also be used. It is believed that vinylation of furazane and triazole will provide the desired polymer as well.

酸化剤は、好ましくはアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属および非金属硝酸塩および過塩素酸塩をはじめとする例示的な化合物から、好ましくは選ばれる。具体的な酸化剤としては、硝酸アンモニウム、相安定化硝酸アンモニウム、硝酸カリウム、硝酸ストロンチウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、過塩素酸ナトリウムおよびそれらの混合物があげられる。   The oxidizing agent is preferably selected from exemplary compounds including preferably alkali metals, alkaline earth metals, transition metals and non-metallic nitrates and perchlorates. Specific oxidizing agents include ammonium nitrate, phase stabilized ammonium nitrate, potassium nitrate, strontium nitrate, potassium perchlorate, ammonium perchlorate, sodium nitrate, sodium perchlorate and mixtures thereof.

組成物を調製する場合、モノマー/共重合体および酸化剤は、モノマー/共重合体の化学的性質に応じて、水のような無機の溶剤、またはジメチルホルムアミドのような有機溶媒に加えられる。水が使用される場合、過硫酸アンモニウムのような水性の重合開始剤が水性スラリー中で使用され、比較的希薄な、ほとんど固くないスラリーを与える。有機溶剤が使用される場合、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)のような有機溶媒ベースの開始剤が有機スラリー中で使用され、比較的濃いかより粘度の高いスラリーを与える。   In preparing the composition, the monomer / copolymer and oxidant are added to an inorganic solvent such as water or an organic solvent such as dimethylformamide, depending on the chemical nature of the monomer / copolymer. When water is used, an aqueous polymerization initiator, such as ammonium persulfate, is used in the aqueous slurry to give a relatively dilute, hardly hard slurry. When an organic solvent is used, an organic solvent based initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN) is used in the organic slurry to give a relatively thicker or more viscous slurry.

典型的には、アゾールモノマーまたはアゾール共重合体は、適切な溶剤、水、水の混合物および混和性溶剤(エタノール、メタノールまたは他のアルコール;アセトン、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO))、またはジメチルエーテルおよびジエチルエーテルのようなエーテル、およびさらにトルエンおよびベンゼンのような芳香族化合物を含む群から選択される水非混和性有機溶媒中に溶媒和される。スラグ形成剤、クーラント、燃焼速度改良剤、第2の燃料および第2の酸化剤のような他の公知の添加物を、公知の有効な量で溶剤に加え、溶剤中にスラリーを形成することができる。スラグ形成剤、加工助剤、クーラント、および/または燃焼速度改良剤としては、ステアリン酸マグネシウムのようなステアリン酸塩、グラファイト、クレー、雲母、タルク、ケイ酸塩、アルミン酸塩および他の機能的に同様の成分があげられる。第2の燃料としては、テトラゾール類、トリアゾール類、イミダゾール類、ピラゾール類、オキシアジアゾール類、ニトログアニジンおよびグアニジン硝酸塩のようなグアニジン類、および本発明中の燃料成分として機能する他の成分があげられる。第2の酸化剤としては、金属および非金属の、塩素酸塩、過塩素酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、酸化物、および酸化機能を有する他の化合物があげられる。その後、重合開始剤は公知の開始剤から選ばれ、他の成分のすべての追加の後に加えられる。例えば、好ましいフリーラジカル開始剤は2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)であり、公知の方法で使用されることができる。過硫酸アンモニウムのような他のタイプの開始剤の使用も意図される。一般に、重合開始剤は1つのバッチ当たり約100−250mgで提供される。しかしながら、混合物の全重量と比較して必要な量は比較的少量であり、フリーラジカルの形成が容易である。   Typically, the azole monomer or azole copolymer is a suitable solvent, water, a mixture of water and a miscible solvent (ethanol, methanol or other alcohols; acetone, tetrahydrofuran (THF), dimethylformamide (DMF), dimethyl Sulfoxide (DMSO)), or an ether such as dimethyl ether and diethyl ether, and further solvated in a water immiscible organic solvent selected from the group comprising aromatic compounds such as toluene and benzene. Adding other known additives, such as slag formers, coolants, burn rate improvers, second fuels and second oxidants, in known effective amounts to the solvent to form a slurry in the solvent. Can do. Slag formers, processing aids, coolants, and / or burn rate modifiers include stearates such as magnesium stearate, graphite, clay, mica, talc, silicates, aluminates and other functional The same components can be mentioned in Secondary fuels include tetrazoles, triazoles, imidazoles, pyrazoles, oxyadiazoles, guanidines such as nitroguanidine and guanidine nitrate, and other components that function as fuel components in the present invention. It is done. The second oxidizing agent includes metallic and non-metallic chlorates, perchlorates, nitrates, nitrites, oxides, and other compounds having an oxidizing function. The polymerization initiator is then selected from known initiators and added after all additions of the other components. For example, a preferred free radical initiator is 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN), which can be used in a known manner. The use of other types of initiators such as ammonium persulfate is also contemplated. Generally, the polymerization initiator is provided at about 100-250 mg per batch. However, the amount required is relatively small compared to the total weight of the mixture and free radical formation is easy.

その後、重合は自己伝搬する。温度は所望の硬化時間に調整するために、増加または低下させることができる。室温では、硬化期間は3から24時間になることがある。好ましい温度範囲は10から90℃である。外見上硬化された物質は比較的短時間で得られるが、硬化プロセスは多くの時間にわたり継続する場合がある。成分を混合して実質的に均質のスラリーを形成した後に、静止状態で硬化して最終的に固体ブロックのプロペラントを生成し、硬化プロセス中に撹拌すると小粒が生成される。   Thereafter, the polymerization is self-propagating. The temperature can be increased or decreased to adjust to the desired curing time. At room temperature, the cure period can be 3 to 24 hours. A preferred temperature range is 10 to 90 ° C. Although the apparently cured material is obtained in a relatively short time, the curing process may continue for many hours. After the ingredients are mixed to form a substantially homogeneous slurry, it is cured at rest to ultimately produce a solid block propellant that, when stirred during the curing process, produces small granules.

モノマー/共重合体および溶媒の温度に応じて、単位溶剤あたり、10−50重量%のプロペラント混合物が望ましい。蒸発により、硬化プロセスの間に、またはそのプロセスの後に溶剤を除去することができる。モノマー/共重合体が液体である場合には、溶剤が必要ではないことがある。本質的には、液体のモノマーまたは共重合体は、それが加えられる固体を「濡らす」のに有効な量でなければならない。本明細書で使用される「濡らす」とは、燃料に加えられた成分を少なくとも部分的に溶媒和するように意味され、より好ましくは完全に溶媒和する。したがって、有効な液体のモノマー/共重合体量は、燃料特性、成分の残りを濡らす燃料の傾向に基づいて、繰り返しにより重量%基準で決定することができる。溶剤が成分を濡らすために依然として要求される場合、溶剤は容器内の固体成分の濡れを保証するために加えられることができる。一般に、様々な成分が次の重量パーセントでスラリーに加えられることができる:アゾールモノマー/共重合体5−20%;酸化剤50−90%;追加の燃料0−25%;および0−10%の加工助剤、スラグ形成剤および/または燃焼速度改良剤。重量パーセントはスラリーへ加えられる前、またはそれらを混合する前の合計重量に基づく。   Depending on the temperature of the monomer / copolymer and the solvent, a 10-50% by weight propellant mixture per unit solvent is desirable. By evaporation, the solvent can be removed during or after the curing process. If the monomer / copolymer is a liquid, a solvent may not be necessary. In essence, the liquid monomer or copolymer must be in an amount effective to “wet” the solid to which it is added. As used herein, “wet” is meant to at least partially solvate the components added to the fuel, more preferably fully solvate. Thus, the effective liquid monomer / copolymer amount can be repeatedly determined on a weight percent basis, based on the fuel characteristics, the propensity of the fuel to wet the remainder of the components. If a solvent is still required to wet the components, the solvent can be added to ensure wetting of the solid components in the container. In general, various components can be added to the slurry in the following weight percentages: azole monomer / copolymer 5-20%; oxidizer 50-90%; additional fuel 0-25%; and 0-10% Processing aids, slag formers and / or burning rate improvers. The weight percent is based on the total weight before being added to the slurry or before mixing them.

このようにして形成された組成物は、混合および硬化プロセスに起因する成分の緊密な組み合わせに基づいた、一貫した反復可能な性能を与える。他のガス生成物質合成と比較して、ガス生成物質の製造工程は単純化され、そのため付随するコストが減じられる。上記の利点に加えて、他の利点は、使用されたモノマー/共重合体が熱可塑性の性質を有する場合、多くの組成物が溶融成形性を有することである。更に、組成物の柔軟な性質は、本発明の多くの組成物について封じ込めるための柔軟性を促進し、それによりプロペラントまたはガス生成物質12は、インフレータ内のキャビティー内に圧縮して格納されることができ、それにより利用可能空間の使用を最適化する。その結果、同じ有効な量のガス生成を保持しつつ、インフレータのサイズは事実上減じられ、それにより、比較的より大きなインフレータおいて典型的に表わされるものと同じ膨張圧力プロフィールを保持する。   The composition thus formed provides consistent and repeatable performance based on an intimate combination of ingredients resulting from the mixing and curing process. Compared to other gas generant synthesis, the gas generant manufacturing process is simplified, thus reducing the associated costs. In addition to the above advantages, another advantage is that many compositions have melt moldability if the monomer / copolymer used has thermoplastic properties. Furthermore, the flexible nature of the composition facilitates flexibility for containment for many compositions of the present invention so that the propellant or gas generant 12 is compressed and stored in a cavity in the inflator. Thereby optimizing the use of available space. As a result, the size of the inflator is effectively reduced while maintaining the same effective amount of gas production, thereby maintaining the same inflation pressure profile as typically represented in a relatively larger inflator.

化学量論量の燃料および酸化剤が、好ましくはスラリー中に組み込まれ、それによりバランスのとれた燃焼反応を与える。硝酸アンモニウムとポリ(5−アミノ−1−ビニル)テトラゾールの例示的なバランスのとれた燃焼反応は、以下に示される:
2C + 17NHNO → 6CO + 22N + 39H
Stoichiometric amounts of fuel and oxidant are preferably incorporated into the slurry, thereby providing a balanced combustion reaction. An exemplary balanced combustion reaction of ammonium nitrate and poly (5-amino-1-vinyl) tetrazole is shown below:
2C 3 H 5 N 5 + 17NH 4 NO 3 → 6CO 2 + 22N 2 + 39H 2 O

燃料と酸化剤の重量パーセントは約14%のPV5ATおよび約86%のANである。硝酸ストロンチウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸アンモニウムなどの他の酸化剤も適用設計基準に依存して使用されることができる。一般に、燃料/酸化剤重量パーセント比率は、45/50から5/90に及ぶ。   The weight percent of fuel and oxidizer is about 14% PV5AT and about 86% AN. Other oxidizing agents such as strontium nitrate, potassium perchlorate, ammonium perchlorate can also be used depending on the application design criteria. In general, the fuel / oxidizer weight percent ratio ranges from 45/50 to 5/90.

例えば、重合プロセスは、使用された開始剤の量によって、および熱を加えることによって加速されることができる。他の加速方法も企図される。   For example, the polymerization process can be accelerated by the amount of initiator used and by applying heat. Other acceleration methods are also contemplated.

さらに、本発明の組成物はエアバッグモジュール、エアバッグインフレータ、シートベルトプリテンショナーを含むエアバッグ装置、または乗り物乗員拘束システムに使用されることが意図され、すべては概略的に図2に示され、全ての構成および設計は当該技術分野において公知である。例えば、更に一般的に、本発明の組成物は、膨張可能な浮揚装置、膨張可能な航空機スライド、消火器、並びにエアバッグ装置および/またはプリテンショナーを備えたシートベルトアセンブリーを含む乗り物乗員保護システムのような様々な適用のために設計されたガス生成システム中に提供されることができる。図1に示されるように、例示的なインフレータは、付随するエアバッグの展開する力を調整するために、2つのチャンバーを組込むよう設計される。一般に、本明細書に記載されたように形成された、ガス生成物質12を含むインフレータは当該技術分野において公知のように製造することができる。米国特許番号6,422,601、6,805,377、6,659,500、6,749,219および6,752,421は、典型的なエアバッグインフレータ設計を例証し、これらの特許は参照され、本明細書の一部として組み込まれる。   In addition, the compositions of the present invention are intended for use in airbag modules, including airbag modules, airbag inflators, seat belt pretensioners, or vehicle occupant restraint systems, all shown schematically in FIG. All configurations and designs are known in the art. For example, more generally, the compositions of the present invention include vehicle occupant protection comprising inflatable levitation devices, inflatable aircraft slides, fire extinguishers, and seat belt assemblies with airbag devices and / or pretensioners. It can be provided in a gas generation system designed for various applications such as the system. As shown in FIG. 1, the exemplary inflator is designed to incorporate two chambers to adjust the deployment force of the associated airbag. In general, an inflator containing gas generant 12 formed as described herein can be manufactured as is known in the art. US Pat. Nos. 6,422,601, 6,805,377, 6,659,500, 6,749,219 and 6,752,421 illustrate typical airbag inflator designs, these patents being referenced And incorporated as part of this specification.

図2を参照する。上記に記載された例示のインフレータ10は、エアバッグシステム200に組み込まれることができる。エアバッグシステム200は少なくとも1つのエアバッグ202、および本発明のガス生成物質組成物12を含むインフレータ10を含み、該インフレータはエアバッグの内部と流体連絡可能にエアバッグ202と組み合わされる。エアバッグシステム200は、衝突センサー210を含むか、またはこれと接続される。衝突センサー210は既知のクラッシュセンサーアルゴリズムを含み、衝突の場合に例えばエアバッグインフレーター10の活性化によってエアバッグシステム200の起動の信号を送る。   Please refer to FIG. The exemplary inflator 10 described above can be incorporated into an airbag system 200. The airbag system 200 includes at least one airbag 202 and an inflator 10 that includes the gas generant composition 12 of the present invention, the inflator being associated with the airbag 202 in fluid communication with the interior of the airbag. The airbag system 200 includes or is connected to a crash sensor 210. The crash sensor 210 includes a known crash sensor algorithm and signals activation of the airbag system 200 in the event of a crash, for example by activation of the airbag inflator 10.

図2を参照する。エアバッグシステム200は、安全ベルトアセンブリー150のような追加の要素を含む、より広範な、より包括的な乗り物乗員拘束システム180に組み入れられることができる。図2は、そのような拘束システムの1つの典型的な実施態様の概略図を示す。安全ベルトアセンブリー150は、安全ベルトハウジング152および、ハウジング152から伸びる安全ベルト100を含んでいる。安全ベルトリトラクタメカニズム154(例えば、ばね式のメカニズム)は、ベルトの端部分に連結されることができる。さらに、衝突の際にリトラクタメカニズムを始動させるために、プロペラント12を含む安全ベルトプリテンショナー156がベルトリトラクターメカニズム154に連結されることができる。本発明の安全ベルト実施態様と共に使用されることができる典型的なシートベルトリトラクタメカニズムは、米国特許番号5,743,480、5,553,803、5,667,161、5,451,008、4,558,832および4,597,546に開示されている。これらの特許は参照され、本明細書の一部として組み込まれる。本発明の安全ベルトの実施態様が組み合わされることができる典型的なプリテンショナーの例は、米国特許番号6,505,790および6,419,177に開示されている。これらの特許は参照され、本明細書の一部として組み込まれる。   Please refer to FIG. The airbag system 200 can be incorporated into a wider and more comprehensive vehicle occupant restraint system 180 that includes additional elements such as a safety belt assembly 150. FIG. 2 shows a schematic diagram of one exemplary embodiment of such a restraint system. Safety belt assembly 150 includes a safety belt housing 152 and a safety belt 100 extending from housing 152. A safety belt retractor mechanism 154 (eg, a spring-type mechanism) can be coupled to the end portion of the belt. Further, a safety belt pretensioner 156 including a propellant 12 can be coupled to the belt retractor mechanism 154 to start the retractor mechanism in the event of a collision. Exemplary seat belt retractor mechanisms that can be used with the safety belt embodiment of the present invention are US Pat. Nos. 5,743,480, 5,553,803, 5,667,161, 5,451,008, 4,558,832 and 4,597,546. These patents are referenced and incorporated as part of this specification. Examples of typical pretensioners with which safety belt embodiments of the present invention can be combined are disclosed in US Pat. Nos. 6,505,790 and 6,419,177. These patents are referenced and incorporated as part of this specification.

安全ベルトアセンブリ150は、例えばプリテンショナーに組み入れられた火工品イグナイタ(図示せず)の起動によって、ベルトプリテンショナー156の起動の信号を発生する既知のクラッシュセンサーアルゴリズムを含む、衝突センサ158(例えば慣性センサあるいは加速度計)と接続されることができる。先に参照され、本明細書の一部として組み込まれた米国特許番号6,505,790および6,419,177は、そのような方法で始動するプリテンショナーの例を提供する。   The safety belt assembly 150 includes a crash sensor algorithm 158 (e.g., a known crash sensor algorithm that generates a belt pretensioner 156 activation signal, e.g., upon activation of a pyrotechnic igniter (not shown) incorporated in the pretensioner. Inertial sensors or accelerometers). US Pat. Nos. 6,505,790 and 6,419,177, referenced above and incorporated as part of this specification, provide examples of pretensioners that start in such a manner.

安全ベルトアセンブリ150、エアバッグシステム200、およびより広範な乗り物乗員保護システム180が例示されるが、本発明により意図されるガス生成システムはこれらに限定されるものではない。   Although the safety belt assembly 150, the airbag system 200, and the wider vehicle occupant protection system 180 are illustrated, the gas generation system contemplated by the present invention is not limited thereto.

本発明の実施態様についての記載は、例示の目的だけのためにあり、本発明の範囲を何ら限定することを意図するものでないことが理解されるべきである。そのため、本明細書に開示された様々な構造および動作上の態様は、当該技術分野の当業者により、本発明の範囲を逸脱することなく多くの改良を行うことができる。   It should be understood that the descriptions of embodiments of the present invention are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention in any way. As such, the various structural and operational aspects disclosed herein can be modified in many ways by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

図1は、本発明に従って形成されたガス生成組成物を含む例示的なエアバッグインフレータである。FIG. 1 is an exemplary airbag inflator that includes a gas generant composition formed in accordance with the present invention. 図2は、本発明のガス生成物質を含む図1のインフレータを組込む例示的な乗り物乗員拘束システムの概要図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an exemplary vehicle occupant restraint system incorporating the inflator of FIG. 1 containing the gas generant of the present invention.

Claims (11)

ビニルテトラゾール類、ビニルトリアゾール類およびビニルフラザン類からなる群から選択される重合体のアゾールを含む燃料を溶解するのに有効な溶剤を提供する工程であって、該溶剤が重合体アゾール上に存在する場合のある官能基の溶媒和性に関連して選択され、該溶剤が混合容器内におかれる工程;
混合容器に燃料を加える工程;
混合容器に酸化剤を加える工程;
混合物を撹拌する工程;
混合容器にスラリーの重合を始めるために開始剤を加える工程;および
混合物を硬化する工程、を含む、ガス発生組成物の形成方法。
Providing a solvent effective to dissolve a fuel comprising an azole of a polymer selected from the group consisting of vinyltetrazoles, vinyltriazoles and vinylfurazans, wherein the solvent is present on the polymer azole Selected in relation to the solvability of the functional group in some cases, the solvent being placed in a mixing vessel;
Adding fuel to the mixing vessel;
Adding an oxidizing agent to the mixing vessel;
Stirring the mixture;
A method of forming a gas generating composition comprising: adding an initiator to initiate polymerization of the slurry to a mixing vessel; and curing the mixture.
開始剤を加えるに先立って、混合容器に添加物を加える工程をさらに含む、請求項1記載の方法。 The method of claim 1, further comprising adding an additive to the mixing vessel prior to adding the initiator. 沸点より低い温度に混合容器を加熱する工程をさらに含む、請求項1記載の方法。 The method of claim 1, further comprising heating the mixing vessel to a temperature below the boiling point. 溶剤を加える工程と燃料を混合容器に加える工程が同じ工程を構成し、燃料がさらに溶剤として機能する、請求項1記載の方法。 The method of claim 1, wherein the step of adding the solvent and the step of adding the fuel to the mixing vessel constitute the same step, and the fuel further functions as a solvent. 請求項1記載の方法によって生産されたガス生成物質を含むガス生成システム。 A gas generation system comprising a gas generant produced by the method of claim 1. ビニルテトラゾール類、ビニルトリアゾール類およびビニルフラザン類からなる群から選択される重合体のアゾールを含む燃料を溶解するのに有効な溶剤を提供する工程であって、該溶剤が重合体アゾール上に存在する場合のある官能基の溶媒和性に関連して選択され、該溶剤が混合容器内におかれる工程;
混合容器に燃料を加える工程;
混合容器に酸化剤を加える工程;
混合物を撹拌する工程;
混合容器にスラリーの重合を始めるために開始剤を加える工程;および
混合物を硬化する工程、
を含む、形成方法により形成されたガス発生組成物を含むガス生成システム。
Providing a solvent effective to dissolve a fuel comprising an azole of a polymer selected from the group consisting of vinyltetrazoles, vinyltriazoles and vinylfurazans, wherein the solvent is present on the polymer azole Selected in relation to the solvability of the functional group in some cases, the solvent being placed in a mixing vessel;
Adding fuel to the mixing vessel;
Adding an oxidizing agent to the mixing vessel;
Stirring the mixture;
Adding an initiator to initiate polymerization of the slurry to the mixing vessel; and curing the mixture;
A gas generation system comprising a gas generant composition formed by a forming method.
前記システムが乗り物乗員保護システムである、請求項6記載のガス生成システム。 The gas generation system of claim 6, wherein the system is a vehicle occupant protection system. 前記システムがエアバッグシステムである、請求項6記載のガス生成システム。 The gas generation system of claim 6, wherein the system is an airbag system. 前記システムがシートベルトアセンブリーシステムである、請求項6記載のガス生成システム。 The gas generation system of claim 6, wherein the system is a seat belt assembly system. 前記システムが膨張可能な浮揚性の装置を作動させる、請求項6記載のガス生成システム。 The gas generation system of claim 6, wherein the system operates an inflatable buoyant device. 前記システムが消火システムである、請求項6記載のガス生成システム。
ガス生成物質および製造法
The gas generation system of claim 6, wherein the system is a fire extinguishing system.
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