JP2016514084A - Improved slag generation for copper-containing gas generants - Google Patents
Improved slag generation for copper-containing gas generants Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016514084A JP2016514084A JP2016500663A JP2016500663A JP2016514084A JP 2016514084 A JP2016514084 A JP 2016514084A JP 2016500663 A JP2016500663 A JP 2016500663A JP 2016500663 A JP2016500663 A JP 2016500663A JP 2016514084 A JP2016514084 A JP 2016514084A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas generant
- composition
- gas
- slag
- weight
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 86
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 29
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 153
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 63
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 60
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 43
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 29
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 21
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 20
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 19
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 16
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 16
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 15
- NDEMNVPZDAFUKN-UHFFFAOYSA-N guanidine;nitric acid Chemical compound NC(N)=N.O[N+]([O-])=O.O[N+]([O-])=O NDEMNVPZDAFUKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- YTNLBRCAVHCUPD-UHFFFAOYSA-N 5-(1$l^{2},2,3,4-tetrazol-5-yl)-1$l^{2},2,3,4-tetrazole Chemical compound [N]1N=NN=C1C1=NN=N[N]1 YTNLBRCAVHCUPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- VZVHUBYZGAUXLX-UHFFFAOYSA-N azane;azanide;cobalt(3+) Chemical compound N.N.N.[NH2-].[NH2-].[NH2-].[Co+3] VZVHUBYZGAUXLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 8
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims description 8
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- VCNTUJWBXWAWEJ-UHFFFAOYSA-J aluminum;sodium;dicarbonate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O VCNTUJWBXWAWEJ-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 7
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 7
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910001647 dawsonite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 2
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 215
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 23
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- -1 transition metal salts Chemical class 0.000 description 4
- GDDNTTHUKVNJRA-UHFFFAOYSA-N 3-bromo-3,3-difluoroprop-1-ene Chemical compound FC(F)(Br)C=C GDDNTTHUKVNJRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HQKMJHAJHXVSDF-UHFFFAOYSA-L magnesium stearate Chemical compound [Mg+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O HQKMJHAJHXVSDF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000009491 slugging Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000003826 tablet Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MPCRDALPQLDDFX-UHFFFAOYSA-L Magnesium perchlorate Chemical compound [Mg+2].[O-]Cl(=O)(=O)=O.[O-]Cl(=O)(=O)=O MPCRDALPQLDDFX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910001485 alkali metal perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001540 azides Chemical class 0.000 description 1
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L calcium stearate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000013539 calcium stearate Nutrition 0.000 description 1
- 239000008116 calcium stearate Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 1
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZAYXJCENRGIM-UHFFFAOYSA-J dipotassium;tetrabromoplatinum(2-) Chemical compound [K+].[K+].[Br-].[Br-].[Br-].[Br-].[Pt+2] AXZAYXJCENRGIM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 235000019359 magnesium stearate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 229910001487 potassium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BAZAXWOYCMUHIX-UHFFFAOYSA-M sodium perchlorate Chemical compound [Na+].[O-]Cl(=O)(=O)=O BAZAXWOYCMUHIX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001488 sodium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N tungsten disulfide Chemical compound S=[W]=S ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B23/00—Compositions characterised by non-explosive or non-thermic constituents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B23/00—Compositions characterised by non-explosive or non-thermic constituents
- C06B23/001—Fillers, gelling and thickening agents (e.g. fibres), absorbents for nitroglycerine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B23/00—Compositions characterised by non-explosive or non-thermic constituents
- C06B23/04—Compositions characterised by non-explosive or non-thermic constituents for cooling the explosion gases including antifouling and flash suppressing agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
- C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
- C06D5/06—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by reaction of two or more solids
Abstract
銅を含むガス発生剤が提供され、スラッギング能を改善した。特定の態様において、ガス発生剤は、燃料、塩基性硝酸銅を含む酸化剤、及び水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）などの大きな粒径の吸熱性スラグ生成成分を含む。ガス発生剤は、低温燃焼してもよく、例えば、約１９００Ｋ（１６２７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有してもよい。また、本開示は、銅を含むガス発生組成物のためのスラグ生成を改善する方法も提供する。このような方法は、ガス発生組成物の燃焼中のスラグ生成を少なくとも５０％改善する。【選択図】図１A gas generant containing copper was provided to improve slagging ability. In a particular embodiment, the gas generant includes a fuel, an oxidizing agent including basic copper nitrate, and a large particle size endothermic slag-generating component such as aluminum hydroxide (Al (OH) 3). The gas generant may combust at low temperatures, for example, may have a maximum flame temperature during combustion (Tc) of about 1900K (1627 ° C.) or less. The present disclosure also provides a method for improving slag generation for a gas generating composition comprising copper. Such a method improves slag production during combustion of the gas generant composition by at least 50%. [Selection] Figure 1
Description
本開示は、銅を含むガス発生剤に大きな粒径の吸熱性スラグ生成成分を導入することによるスラッギングの改善に関する。 The present disclosure relates to the improvement of slagging by introducing a large particle size endothermic slag generating component into a gas generant containing copper.
この節では、必ずしも先行技術ではない本開示に関連する背景情報について記述する。 This section describes background information related to the present disclosure that is not necessarily prior art.
受動型膨張式拘束システムは、モータビークルなどの様々な用途において使用されている。特定のタイプの受動型膨張式拘束システムは、火工ガス発生剤を使用することによって、例えば、エアバッグクッションを膨らませたり（例えば、ガスイニシエータ及び／又はインフレータ）、又はシートベルトテンショナを作動させたりして（例えば、マイクロガス発生器）乗員の負傷を最小限に抑える。自動車用エアバッグインフレータの性能及び安全要件は、乗客の安全性を高めるために絶えず高まっている一方、同時に製造コストを減らすための努力が行われている。 Passive inflatable restraint systems are used in various applications such as motor vehicles. Certain types of passive inflatable restraint systems use pyrotechnic gas generants, such as inflating an airbag cushion (eg, a gas initiator and / or inflator), or operating a seat belt tensioner. (E.g., micro gas generator) to minimize occupant injury. While the performance and safety requirements of automotive airbag inflators are constantly increasing to increase passenger safety, efforts are also being made to reduce manufacturing costs.
したがって、エアバッグインフレータに使用される噴射剤又はガス発生剤の機能性を高める一方で、エアバッグインフレータシステム全体の性能の向上及びコストの低減が、膨張式拘束システムの設計において引き続き目標となっている。ガス発生剤の選定は、他の考慮すべき事項のなかでも、現在の業界性能仕様、指針及び規格への準拠、安全なガス又は排出物の発生、材料の継続的な安定性、並びに製造における費用効果を含む様々な要素に対処することが必要となる。改善されたガス発生器の性能は、様々な方法で実現されてもよく、その方法の多くは、最終的に、所望の特性をもたらすガス発生組成物に左右される。 Therefore, while increasing the functionality of propellants or gas generants used in airbag inflators, improving overall airbag inflator system performance and reducing costs remain a goal in the design of inflatable restraint systems. Yes. The choice of gas generant, among other considerations, is in compliance with current industry performance specifications, guidelines and standards, safe gas or emissions generation, continued material stability, and manufacturing. Various factors, including cost effectiveness, need to be addressed. Improved gas generator performance may be achieved in a variety of ways, many of which ultimately depend on the gas generant composition that provides the desired properties.
適したガス発生剤は、所望の時間間隔で十分なガス質量流量を供給し、膨張装置に必要な動作推力を実現する。さらに、より低い火炎温度を有するガス発生剤が有利である。自動車用エアバッグインフレータの現在の設計において、インフレータの質量の重要な部分は、しばしば、濾過システムと合わせてヒートシンクに追いやられる。これは、インフレータの重量、ひいてはシステムの効率に悪影響を及ぼす。したがって、最新のインフレータの設計においては、フィルター及びヒートシンクの要件をできるだけ軽減するか、最小限に抑えることが望ましい。これらの新しい設計の一部として、低温燃焼ガス発生組成物は、ヒートシンクの要件を軽減するため有利である。さらに、フィルター質量が削減される場合は、低温燃焼ガス発生剤が十分にスラグにならなければならないが、これは、燃焼生成物によって、燃焼中に燃焼室内に留まる一体になった大きな塊が生成するため、フィルターを通過せずにエアバッグに入らないことを意味する。したがって、様々なガス発生剤において、特に低温燃焼ガス発生剤においてスラグの生成を改善することは、より軽く、より効率的なインフレータを設計するために非常に望ましいであろう。 Suitable gas generants provide sufficient gas mass flow at desired time intervals to achieve the operational thrust required for the expansion device. In addition, gas generants having a lower flame temperature are advantageous. In current designs of automotive airbag inflators, a significant portion of the inflator mass is often driven to the heat sink along with the filtration system. This adversely affects the weight of the inflator and thus the efficiency of the system. Therefore, in modern inflator designs, it is desirable to reduce or minimize the filter and heat sink requirements as much as possible. As part of these new designs, low temperature combustion gas generating compositions are advantageous because they reduce heat sink requirements. In addition, if the filter mass is reduced, the low-temperature combustion gas generant must slag sufficiently, which is caused by the combustion products that form a large single mass that remains in the combustion chamber during combustion. Therefore, it means not entering the airbag without passing through the filter. Therefore, improving the generation of slag in various gas generants, especially in low temperature combustion gas generants, would be highly desirable for designing lighter and more efficient inflators.
この節では、本開示の一般的な概要について記述しており、そのすべての範囲又はその特徴のすべてを包括的に開示するものではない。 This section provides a general overview of the disclosure and does not provide an exhaustive disclosure of its full scope or all of its features.
本開示は、改善されたスラッギング特性を有する銅を含むガス発生組成物に関する。例えば、特定の変形形態において、本開示は、燃料、塩基性硝酸銅を含む酸化剤、及び約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する吸熱性スラグ生成成分を含むガス発生組成物を提供する。このガス発生組成物は、約１９００Ｋ（１６２７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有する。 The present disclosure relates to a gas generant composition comprising copper having improved slagging properties. For example, in certain variations, the present disclosure provides a gas generant composition that includes a fuel, an oxidizer that includes basic copper nitrate, and an endothermic slag-generating component having an average particle diameter of greater than or equal to about 150 μm. The gas generant composition has a maximum flame temperature (T c ) during combustion of about 1900 K (1627 ° C.) or less.
別の変形形態において、本開示は、燃料、塩基性硝酸銅を含む少なくとも１つの酸化剤、及び約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する水酸化アルミニウムを含む吸熱性スラグ生成成分を含むガス発生組成物を提供する。このガス発生組成物は、約１９００Ｋ（１６２７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有する。特定の態様において、このようなガス発生組成物は、約１３５０Ｋ（１０７７℃）以上から約１４５０Ｋ（１１７７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有してもよい。 In another variation, the present disclosure provides a gas generant composition comprising a fuel, at least one oxidant comprising basic copper nitrate, and an endothermic slag generating component comprising aluminum hydroxide having an average particle diameter of greater than or equal to about 150 μm. I will provide a. The gas generant composition has a maximum flame temperature (T c ) during combustion of about 1900 K (1627 ° C.) or less. In certain embodiments, such gas generant compositions may have a maximum flame temperature during combustion (T c ) of from about 1350 K (1077 ° C.) to about 1450 K (1177 ° C.).
さらに別の変形形態において、本開示は、ガス発生組成物のためのスラグ生成を改善する方法を提供する。方法は、約１５０μｍ以上の平均粒径サイズを有する吸熱性スラグ生成成分を、燃料と塩基性硝酸銅を含む酸化剤とを含むガス発生組成物に導入する工程を含んでもよい。吸熱性スラグ生成成分の導入により、ガス発生組成物の燃焼中のスラグ生成は少なくとも５０％改善される。 In yet another variation, the present disclosure provides a method for improving slag generation for a gas generant composition. The method may include introducing an endothermic slag generating component having an average particle size of about 150 μm or more into a gas generant composition comprising a fuel and an oxidizing agent comprising basic copper nitrate. The introduction of endothermic slag generating components improves slag generation during combustion of the gas generant composition by at least 50%.
別の適用分野は、本明細書に記載の説明から明らかになるであろう。この発明の概要の説明及び具体例は、例示のみのためのものであって、本開示の範囲を限定するものではない。 Other areas of application will become apparent from the description provided herein. The summary and specific examples of the present invention are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present disclosure.
本明細書に記載の図面は、選択した実施態様を例示するためだけのものであり、すべての可能な実施例ではなく、本開示の範囲を限定するものではない。 The drawings described herein are merely illustrative of selected embodiments and are not all possible examples and are not intended to limit the scope of the present disclosure.
対応する参照番号は、いくつかの図面すべてにおいて対応する要素を示す。 Corresponding reference characters indicate corresponding elements in all of the several drawings.
ここで、添付図面を参照して実施例の実施態様をさらに詳しく説明する。 Embodiments of the embodiment will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
実施例の実施態様は、本開示が十分であるように、また、範囲が当業者に十分に伝わるように提供される。本開示の実施態様を十分に理解できるように、特定の成分、装置及び方法の例など、詳細が具体的に多数記載される。具体的な詳細が用いられる必要はないこと、実施例の実施態様が多数の異なる形態で具体化されてもよく、本開示の範囲を制限するものと解釈されるべきではないことが当業者には明らかになるであろう。いくつかの実施例の実施態様において、周知のプロセス、周知の装置構造及び周知の技術は、詳細に記載されていない。 The example embodiments are provided so that this disclosure will be sufficient and the scope will be well communicated to those skilled in the art. In order to provide a thorough understanding of embodiments of the present disclosure, numerous specific details are set forth such as examples of specific components, apparatus and methods. For those skilled in the art, the specific details need not be used and the embodiments of the examples may be embodied in a number of different forms and should not be construed to limit the scope of the disclosure. Will become clear. In some example implementations, well-known processes, well-known device structures, and well-known techniques have not been described in detail.
本明細書において用いられる専門用語は、単に特定の実施例の実施態様を説明する目的のものであり、限定するためのものではない。本明細書において用いられるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈により特に明確に示されていない限り、複数形を含むものであってもよい。本明細書において用いられるとき、用語「及び／又は」は、一又は複数の列挙した関連する項目の組み合わせすべてを含む。本明細書において、第１、第２、第３などの用語を用いて様々な成分、要素、領域、層及び／又は部分を記述することがあるが、これらの成分、要素、領域、層及び／又は部分がこれらの用語によって制限されるべきではない。これらの用語は、単に、ある要素、成分、領域、層又は部分を、別の要素、成分、領域、層又は部分と区別するために用いられることがある。「１次」、「２次」、「第１」又は「第２」などの用語、及びその他の数に関する用語は、本明細書において用いられるとき、文脈により明確に示されていない限り順序又は順番を意味しない。したがって、以下で論じる第１又は１次の成分、要素、領域、層又は部分は、実施例の実施態様の教示から逸脱することなく、２次の成分、要素、領域、層又は部分と呼ぶことができる。 The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting. As used herein, the singular forms “a”, “an”, and “the” may include the plural unless the context clearly dictates otherwise. As used herein, the term “and / or” includes all combinations of one or more of the associated listed items. In this specification, various components, elements, regions, layers and / or portions may be described using terms such as first, second, third, etc., but these components, elements, regions, layers and The / or part should not be limited by these terms. These terms may only be used to distinguish one element, component, region, layer or part from another element, component, region, layer or part. Terms such as “primary”, “secondary”, “first” or “second”, and other numerical terms, as used herein, are in order or unless otherwise clearly indicated by context. Does not mean order. Accordingly, a first or primary component, element, region, layer or part discussed below is referred to as a secondary component, element, region, layer or part without departing from the teachings of the example embodiments. Can do.
本開示全体にわたって、数値は範囲のおおよその限度又は限界値を表し、所与の値からのわずかな逸脱、及び厳密に述べた値を有する実施態様のみならず、述べた値付近を有する実施態様を包含する。発明を実施するための形態の最後に記載の作業例以外において、添付された特許請求の範囲を含む本明細書のパラメータ（例えば、量又は条件）のすべての数値は、「約」が実際に数値の前に記載されているかどうかに関わらず、すべての場合において、用語「約」で修飾されていると理解されるべきである。「約」は、（値の正確さに関するいくつかの方法；おおよそ、又は十分に値に近い；ほぼ、と共に）記載した数値が、わずかな不正確さを幾分許容することを示す。「約」によって記載される不正確さが、当技術分野においてこの通常の意味で理解されない場合は、本明細書において用いられる「約」は、このようなパラメータを測定及び使用する通常の方法で生じることがあるばらつきを少なくとも示す。 Throughout this disclosure, numerical values represent approximate limits or limits of the range, not only embodiments having slight deviations from a given value, and strictly stated values, but embodiments having near stated values. Is included. Except for the working examples described at the end of the detailed description, all numerical values of the parameters (eg, quantities or conditions) herein, including the appended claims, are "about" actually It should be understood that in all cases it is modified by the term “about”, whether or not stated before the numerical value. “About” indicates that the numerical values stated (some methods with respect to the accuracy of the values; approximately or close enough to the values; together with) allow some slight inaccuracies. If the inaccuracy described by “about” is not understood in this ordinary sense in the art, “about” as used herein is the usual way to measure and use such parameters. At least the variability that may occur.
本明細書において範囲と呼ぶものは、別段の指定がない限り、終点を含み、すべての別個の値、及び全体の範囲内のさらに分割された範囲の開示を含む。したがって、例えば、「ＡからＢまで」又は「約Ａから約Ｂまで」の範囲は、Ａ及びＢを含む。特定のパラメータ（重量パーセント、温度、分子量など）の値及び値の範囲の開示は、本明細書において有用な他の値及び値の範囲を除外するものではない。所与のパラメータにおける２つ以上の特定の例示した値が、パラメータに対して記載することのできる値の範囲の終点を定義することがあると想定される。例えば、パラメータＸが、本明細書において、値Ａを有すると例示され、同様に、値Ｚを有すると例示されている場合、パラメータＸは、約Ａから約Ｚまでの値の範囲を有してもよいことが想定される。同様に、パラメータの値における２つ以上の範囲の開示は、（このような範囲が、入れ子になっているか、重なり合っているか、又は別個であるかに関わらず）開示されている範囲の終点を用いて記載することのできる値の範囲の可能な組み合わせすべてを包含することが想定される。例えば、パラメータＸが、本明細書において、１−１０、又は２−９、又は３−８の範囲の値を有すると例示されている場合、パラメータＸは、１−９、１−８、１−３、１−２、２−１０、２−８、２−３、３−１０及び３−９を含む値の他の範囲を有してもよいことが同様に想定される。ここで、添付図面を参照して実施例の実施態様をさらに詳しく説明する。 What is referred to herein as a range includes the end point, unless otherwise specified, and includes disclosure of all distinct values and further subdivided ranges within the overall range. Thus, for example, the range “from A to B” or “from about A to about B” includes A and B. The disclosure of values and value ranges for specific parameters (weight percent, temperature, molecular weight, etc.) does not exclude other values and value ranges useful herein. It is envisioned that two or more specific illustrated values for a given parameter may define the end point of a range of values that can be described for the parameter. For example, if parameter X is exemplified herein as having value A, and similarly exemplified as having value Z, parameter X has a range of values from about A to about Z. It is envisaged that Similarly, disclosure of two or more ranges in the value of a parameter can be used to determine the end points of the disclosed range (regardless of whether such ranges are nested, overlapping or separate). It is envisioned to encompass all possible combinations of ranges of values that can be used and described. For example, if the parameter X is exemplified herein as having a value in the range 1-10, 2-9, or 3-8, the parameter X is 1-9, 1-8, 1 It is similarly envisioned that other ranges of values including -3, 1-2, 2-10, 2-8, 2-3, 3-10 and 3-9 may be included. Embodiments of the embodiment will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
本開示は、ガス発生組成物、及びこのようなガス発生組成物におけるスラグ生成を改善するための方法を対象とする。ガス発生剤は、噴射剤、ガス発生物質、及び火工物質としても知られるが、これらは、図１の客室用インフレータアセンブリ３２、及びエアバッグ３６を収納するための被覆コンパートメント３４を含む簡略化された例示的なエアバッグモジュール３０などのエアバッグモジュールのインフレータ内で使用される。ガス発生物質５０は燃焼して、膨張させるためにエアバッグ３６に向けられるガス生成物の大部分を生成する。このような装置では、急な減速及び／又は衝突が検知されたときに電気的に点火されるスクイブ又はイニシエータ４０がしばしば使用される。スクイブ４０からの放出によって、通常、急速に発熱して燃焼し、ガス発生物質５０に点火する点火物質４２に点火する。 The present disclosure is directed to gas generant compositions and methods for improving slag generation in such gas generant compositions. Gas generants, also known as propellants, gas generants, and pyrotechnics, are simplified including the cabin inflator assembly 32 of FIG. 1 and the covering compartment 34 for housing the airbag 36. Used in an inflator of an airbag module, such as the exemplary airbag module 30 described above. The gas generant 50 burns and produces the majority of the gas product that is directed to the airbag 36 for inflating. Such devices often use a squib or initiator 40 that is electrically ignited when a sudden deceleration and / or collision is detected. The release from the squib 40 normally ignites the igniting material 42 that quickly generates heat and burns to ignite the gas generating material 50.
ガス発生剤５０は、固体粒子、ペレット、錠剤などの形態にすることができる。「スラグ」又は「クリンカ」は、ガス発生物質の燃焼中に生成される固体の燃焼生成物の別名である。スラグの組成物は、主に、金属及び金属酸化物である。理想的には、スラグは、ガス発生剤の当初の形状（例えば、粒子、ペレット、又は錠剤）を維持して大きくなり、容易に濾過される。このことは、インフレータの設計に、低温燃焼ガス発生組成物と共に用いることができるような、インフレータのサイズ及び重量を低減する目的で質量が削減された濾過システムが含まれるときに特に重要である。図１に示す通り、例示的な従来のフィルターシステム５２は、ガス発生剤５０とエアバッグ３６の間に設けられる。排出物とも呼ばれる、ガス発生剤５０によって発生したガスの成分の品質及び毒性は重要であり、その理由は、車両の乗員が、これらの化合物に曝される可能性があるためである。排出物中の有害となる可能性がある化合物の濃度を最小限に抑えることが望ましい。 The gas generant 50 can be in the form of solid particles, pellets, tablets, and the like. “Slag” or “clinker” is another name for solid combustion products produced during combustion of gas generants. The composition of slag is mainly metal and metal oxide. Ideally, the slag grows large while maintaining the original shape of the gas generant (eg, particles, pellets, or tablets) and is easily filtered. This is particularly important when the inflator design includes a filtration system with reduced mass for the purpose of reducing the size and weight of the inflator, such as can be used with a low temperature combustion gas generating composition. As shown in FIG. 1, an exemplary conventional filter system 52 is provided between the gas generant 50 and the airbag 36. The quality and toxicity of the components of the gas generated by the gas generant 50, also called emissions, is important because vehicle occupants can be exposed to these compounds. It is desirable to minimize the concentration of potentially harmful compounds in the emissions.
様々な異なるガス発生組成物（例えば、５０）が、車両の乗員膨張式拘束システムに使用される。ガス発生物質の選定は、他の考慮すべき事項のなかでも、現在の業界性能仕様、指針及び規格への準拠、安全なガス又は排出物の発生、ガス発生物質の取り扱い安全性、材料の継続的な安定性、並びに製造における費用効果を含む様々な要素を伴う。ガス発生組成物は、取り扱い、保管、及び廃棄の間、安全であることが好ましく、好ましくはアジドを含まない。 A variety of different gas generant compositions (eg, 50) are used in vehicle occupant inflatable restraint systems. Selection of gas generants, among other considerations, conforms to current industry performance specifications, guidelines and standards, safe gas or emissions generation, gas generant handling safety, material continuity With various factors including overall stability, as well as cost effectiveness in manufacturing. The gas generant composition is preferably safe during handling, storage, and disposal, and is preferably free of azide.
様々な態様において、ガス発生剤は、通常、少なくとも１つの燃料成分及び少なくとも１つの酸化剤成分を含み、点火後に急速に燃焼して気体の反応生成物（例えば、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、及びＮ２）を生成する他の少量の原料を含んでもよい。一又は複数の燃料化合物は、急速に燃焼して、熱及び気体の生成物を発生する。例えば、ガス発生剤は燃焼して、膨張式拘束装置用の加熱された膨張ガスを生成するか、又はピストンを作動させる。また、ガス発生組成物は、一又は複数の酸化成分も含み、酸化成分は、ガス生成物を発生させるために燃料成分と反応する。 In various embodiments, the gas generant typically includes at least one fuel component and at least one oxidant component, and burns rapidly after ignition to produce gaseous reaction products (eg, CO 2 , H 2 O, and Other small amounts of raw materials that produce N 2 ) may be included. One or more fuel compounds burn rapidly to produce heat and gas products. For example, the gas generant burns to produce heated inflation gas for the inflatable restraint or actuates the piston. The gas generating composition also includes one or more oxidizing components that react with the fuel components to generate a gas product.
膨張式拘束システムにおける改善されたガス発生器の性能は、様々な方法で実現されてもよく、その方法の多くは、最終的に、所望の特性をもたらすガス発生組成物に左右される。理想的には、ガス発生剤は、所望の時間間隔で十分なガス質量流量を供給し、膨張式拘束システム内の膨張装置（例えば、エアバッグ）に必要な動作推力を実現する。ガス発生剤によって発生したガスの温度は、動作ガスが発生可能な量に影響を与えるが、高いガスの温度は、焼損及び関連する熱損傷につながる可能性があるため望ましくないことがある。さらに、高いガス温度は、潜在的に、ガスが伝熱に過剰に依存したり、又は敏感になったりする可能性や、過度に急速な放出プロファイルにつながる可能性もあり、これらは同じく望ましくない可能性がある。例えば、約１９００Ｋ（１６２７℃）未満の燃焼火炎温度を有する低温燃焼ガス発生剤は、濾過が軽減されたインフレータ装置を可能にすることが示されており、この装置は、衝突した場合に自動車の乗員が火傷又は負傷するリスクなしに十分な拘束力及び保護をもたらすように動作する。したがって、火炎温度を最小限に抑えることが有利である。本技術の特定の態様において、高い火炎温度は、燃焼時に約１９００Ｋ（１６２７℃）を超える任意の温度と見なしてもよい。 Improved gas generator performance in an inflatable restraint system may be realized in a variety of ways, many of which ultimately depend on the gas generant composition that provides the desired properties. Ideally, the gas generant provides sufficient gas mass flow at the desired time interval to achieve the operational thrust required for an inflator (eg, an airbag) within the inflatable restraint system. Although the temperature of the gas generated by the gas generant affects the amount that the working gas can be generated, a high gas temperature may be undesirable because it can lead to burnout and associated thermal damage. In addition, high gas temperatures can potentially lead to the gas becoming overly dependent or sensitive to heat transfer and leading to overly rapid release profiles, which are also undesirable. there is a possibility. For example, a low-temperature combustion gas generant having a combustion flame temperature of less than about 1900 K (1627 ° C.) has been shown to enable an inflator device with reduced filtration, which can be Operates to provide sufficient restraint and protection without the risk of occupants being burned or injured. Therefore, it is advantageous to minimize the flame temperature. In certain aspects of the present technology, the high flame temperature may be considered any temperature above about 1900 K (1627 ° C.) during combustion.
高い火炎温度の影響を減らすために、従来の膨張式拘束システムガス発生器において、インフレータの質量の重要な部分は、しばしば、濾過と組み合わせてヒートシンクに追いやられる。これは、システムの効率、最も顕著にはインフレータの重量に影響を与える。したがって、特定の態様において、高い質量流量、比較的低い火炎温度で高いガス出力を実現できる膨張式拘束システムのためのガス発生組成物を提供することが望ましい。さらに、インフレータ構成要素内の付随するフィルター構成要素を減らして、さらに効率を改善できるよう、改善されたスラグ生成能を有するガス発生組成物を用いることが望ましいであろう。インフレータのガス発生剤の設計において重要な他の変動要素には、ガス発生量に対するガス発生剤の性能の改善、速度比（観察される燃焼速度によって決定される。）、及びコストが含まれる。 In order to reduce the effects of high flame temperatures, in conventional inflatable restraint system gas generators, a significant portion of the inflator mass is often driven to the heat sink in combination with filtration. This affects the efficiency of the system, most notably the weight of the inflator. Accordingly, in certain aspects, it is desirable to provide a gas generating composition for an inflatable restraint system that can achieve high gas output at high mass flow rates and relatively low flame temperatures. In addition, it may be desirable to use a gas generant composition with improved slag generation capability so that the associated filter components in the inflator component can be reduced to further improve efficiency. Other variables that are important in the design of the inflator gas generant include improved performance of the gas generant relative to gas generation rate, speed ratio (determined by the observed burning rate), and cost.
先進のインフレータの設計思想では、フィルター及びヒートシンク質量の軽減、並びに繊維ガラス／樹脂補強と組み合わせた格納容器の肉厚の低減を取り入れて、インフレータの大幅な重量削減を実現している。低温燃焼ガス発生組成物の使用は、ヒートシンクの要件を軽減する。さらに、フィルター質量は削減されるため、十分にスラグになる低温燃焼ガス発生剤を有することが望ましい。「スラッギング」により、ガス発生剤の燃焼中に発生する特定の固体燃焼生成物が、フィルターを通過してエアバッグに入るのではなく、燃焼中に燃焼室内に留まる一体になった大きな塊を生成することを意味する。従来のスラッギング剤は、この効果を実現するために用いられてきた。スラッギング剤は、燃焼温度で溶融して塊になるか、又は固体の燃焼生成物をすべて一緒に集める、通常は燃焼に対して不活性な化合物又は物質である。従来のスラッギング剤の例は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、ガラス、及び燃焼火炎温度又はその付近で溶融する他の金属酸化物である。 The advanced inflator design philosophy incorporates a reduction in filter and heat sink mass and a reduction in containment wall thickness in combination with fiberglass / resin reinforcement to achieve significant weight reduction of the inflator. The use of a low temperature combustion gas generating composition reduces the heat sink requirements. Further, since the filter mass is reduced, it is desirable to have a low-temperature combustion gas generating agent that is sufficiently slag. “Slugging” allows certain solid combustion products generated during the combustion of the gas generant to produce a large mass that stays in the combustion chamber during combustion rather than passing through the filter and entering the airbag It means to do. Conventional slagging agents have been used to achieve this effect. A slagging agent is a compound or substance that is normally inert to combustion that either melts into a mass at the combustion temperature or collects all the solid combustion products together. Examples of conventional slagging agents are silicon dioxide, aluminum oxide, glass, and other metal oxides that melt at or near the combustion flame temperature.
様々な態様において、本開示は、燃料及び酸化剤を含む比較的低温で燃焼するガス発生組成物を提供する。特定の実施態様において、ガス発生組成物は、燃料と銅を含む酸化剤とを含む。別の実施態様において、ガス発生剤は、燃料と塩基性硝酸銅を含む酸化剤とを含む。特定の態様において、ガス発生組成物は、約１９００Ｋ（１６２７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有し、特定の他の態様において、約１７００Ｋ（１４２７℃）以下でもよい。本教示の様々な態様によれば、大きな粒径の吸熱性スラグ生成成分がガス発生組成物に導入され、このようなガス発生成分が燃焼されたときに、スラグの生成を大幅に改善する。吸熱性スラグ生成成分の粒子は、好ましくは、約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する。特定の態様において、吸熱性スラグ生成成分は、約１８０℃以上から約４５０℃以下の範囲の分解温度を有し、これは、この化合物が、この温度範囲内で、例えば、水又は二酸化炭素を放出することによる吸熱を伴って分解することを意味する。 In various aspects, the present disclosure provides a gas generating composition that burns at a relatively low temperature comprising a fuel and an oxidant. In certain embodiments, the gas generant composition comprises a fuel and an oxidant comprising copper. In another embodiment, the gas generant comprises a fuel and an oxidizer comprising basic copper nitrate. In certain embodiments, the gas generant composition has a maximum flame temperature during combustion (T c ) of about 1900 K (1627 ° C.) or less, and in certain other embodiments, may be about 1700 K (1427 ° C.) or less. In accordance with various aspects of the present teachings, a large particle size endothermic slag-generating component is introduced into the gas generant composition and greatly improves slag generation when such gas generant component is combusted. The particles of the endothermic slag-generating component preferably have an average particle diameter of about 150 μm or greater. In certain embodiments, the endothermic slag-generating component has a decomposition temperature in the range of about 180 ° C. or more to about 450 ° C. or less, which means that the compound is water or carbon dioxide within this temperature range. It means decomposing with endotherm by releasing.
特定の好ましい変形形態において、吸熱性スラグ生成成分は、大きな粒径の水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）を含む。しかし、代替の変形形態において、以下の化合物を銅を含むガス発生組成物中の吸熱性スラグ生成成分として使用してもよい：ハイドロマグネサイト（Ｍｇ５（ＣＯ３）４（ＯＨ）２・４Ｈ２Ｏ）、ドーソナイト（ＮａＡｌ（ＯＨ）２ＣＯ３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、炭酸マグネシウムサブハイドレート（ＭｇＯＣＯ２・Ｈ２Ｏ（０．３））、ベーマイト（ＡｌＯ（ＯＨ））、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、及びこれらの組み合わせ。これらの化合物はそれぞれ、下表１に記載の通り、約１８０℃以上から約４５０℃以下の所望の温度範囲内で吸熱を伴って分解する。 In certain preferred variations, the endothermic slag-generating component comprises large particle size aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ). However, in an alternative variation, the following compound may be used as an endothermic slag-generating component in a gas-generating composition comprising copper: hydromagnesite (Mg 5 (CO 3 ) 4 (OH) 2 .4H 2 O), dawsonite (NaAl (OH) 2 CO 3 ), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), magnesium carbonate subhydrate (MgOCO 2 .H 2 O (0.3) ), boehmite (AlO (OH )), Calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), and combinations thereof. Each of these compounds decomposes with endotherm within a desired temperature range of about 180 ° C. or more to about 450 ° C. or less, as described in Table 1 below.
吸熱性スラグ生成成分は、特定の粒径要件を有し、本発明の技術に関連する特定の利益をもたらす。特定の実施態様において、吸熱性スラグ生成成分は、大きな粒径の水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）を含む。本発明の技術は、非常に固有の粒径特性を有する水酸化アルミニウムの使用を意図しており、スラグ生成を大幅に改善する一方で、銅含有ガス発生剤の火炎温度を下げる（例えば、最高燃焼火炎温度が約１３５０Ｋ（１０７７℃）−１４５０Ｋ（１１７７℃）まで低下）。 The endothermic slag generating component has specific particle size requirements and provides specific benefits associated with the techniques of the present invention. In certain embodiments, the endothermic slag-generating component comprises large particle size aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ). The technique of the present invention contemplates the use of aluminum hydroxide with very specific particle size characteristics, which greatly improves slag formation while lowering the flame temperature of copper-containing gas generants (e.g., maximum Combustion flame temperature decreased to about 1350K (1077 ° C) to 1450K (1177 ° C)).
特定の変形形態において、吸熱性スラグ生成成分の粒子（例えば、水酸化アルミニウム粒子）は大きな粒径を有する。「大きな粒径」により、吸熱性スラグ生成成分の粒子（例えば、水酸化アルミニウム粒子）の平均粒子直径が、１５０マイクロメートル（μｍ）以上であり、約１７５μｍ以上でもよく、約２００μｍ以上でもよく、約２２５μｍ以上でもよく、約２５０μｍ以上でもよく、約２７５μｍ以上でもよく、特定の変形形態においては約３００μｍ以上であることを意味する。吸熱性スラグ生成成分の粒子の粒径分布は、約１００μｍ（マイクロメートル）以上の１０％値を有してもよく、約１１５μｍ以上の１０％値を有してもよい。特定の変形形態において、粒径分布は、約１５０μｍ以上の平均（５０％）粒径を有する一方で、約１００μｍ以上の１０％値も有する。さらに、２００−３００μｍの９０％値を持つ吸熱性スラグ生成成分の粒子の粒径分布は、本教示の特定の態様に関連する所望の利点ももたらす。大きな粒径の水酸化アルミニウムの適した例の１つは、約１１５μｍの１０％値、約１５８μｍの５０％値（したがって、１５８μｍの平均粒子直径）、及び約２８８μｍの９０％値の粒径分布を有する。本技術による使用に関する要件を満たす水酸化アルミニウムのこのような許容される粒径の一例を図２に示しており、これは、すぐ上に記載の平均粒子直径を有する。したがって、比較的大きな粒子は、銅を含むガス発生組成物に望ましいスラッギング能をもたらす。 In certain variations, the endothermic slag-generating component particles (eg, aluminum hydroxide particles) have a large particle size. Due to the “large particle size”, the average particle diameter of the particles of the endothermic slag generating component (for example, aluminum hydroxide particles) is 150 micrometers (μm) or more, may be about 175 μm or more, may be about 200 μm or more, It may be about 225 μm or more, about 250 μm or more, about 275 μm or more, and in a specific variation means about 300 μm or more. The particle size distribution of the particles of the endothermic slag generating component may have a 10% value of about 100 μm (micrometers) or more, and may have a 10% value of about 115 μm or more. In a particular variation, the particle size distribution has an average (50%) particle size of about 150 μm or greater, while also having a 10% value of about 100 μm or greater. In addition, the particle size distribution of the endothermic slag-generating component particles having a 90% value of 200-300 μm also provides the desired benefits associated with certain aspects of the present teachings. One suitable example of large particle size aluminum hydroxide is a particle size distribution with a 10% value of about 115 μm, a 50% value of about 158 μm (thus an average particle diameter of 158 μm), and a 90% value of about 288 μm. Have An example of such an acceptable particle size of aluminum hydroxide that meets the requirements for use with the present technology is shown in FIG. 2, which has the average particle diameter described immediately above. Thus, the relatively large particles provide the desired slagging capability for gas generant compositions containing copper.
本開示の様々な態様によれば、ガス発生剤が提供され、このガス発生剤は、膨張式拘束装置の優れた性能特性につながる望ましい組成物を有する一方で、ガス発生剤及びインフレータアセンブリ生産の全体のコストを低減する。したがって、本教示の様々な態様によれば、改善された低温燃焼ガス発生組成物が提供され、このガス発生組成物は、約１９００Ｋ（１６２７℃）以下の最高燃焼温度（Ｔｃ）（最高燃焼火炎温度とも表される。）を有する。特定の変形形態において、最高燃焼温度は、約１８００Ｋ（１５２７℃）以下、任意選択的に約１７００Ｋ（１４２７℃）以下、任意選択的に約１６００Ｋ（１３２７℃）以下であり、特定の変形形態においては約１５００Ｋ（１２２７℃）以下である。様々な実施態様において、低温燃焼ガス発生剤の燃焼中の火炎温度は、約１３００Ｋ（１０２７℃）以上から約１７００Ｋ（１４２７℃）以下であることが好ましい。 In accordance with various aspects of the present disclosure, a gas generant is provided that has a desirable composition that leads to superior performance characteristics of the inflatable restraint device, while producing gas generant and inflator assemblies. Reduce overall cost. Thus, according to various aspects of the present teachings, an improved low temperature combustion gas generating composition is provided, which gas generating composition has a maximum combustion temperature (T c ) (maximum combustion) of about 1900 K (1627 ° C.) or less. Also expressed as flame temperature). In certain variations, the maximum combustion temperature is about 1800 K (1527 ° C.) or less, optionally about 1700 K (1427 ° C.) or less, optionally about 1600 K (1327 ° C.) or less. Is about 1500 K (1227 ° C.) or less. In various embodiments, it is preferred that the flame temperature during combustion of the low-temperature combustion gas generant is from about 1300 K (1027 ° C.) to about 1700 K (1427 ° C.).
さらに、様々な態様において、ガス発生剤は、様々な実施態様において高い質量密度を有してもよい。例えば、特定の実施態様において、ガス発生剤は、約２ｇ／ｃｍ３以上の理論上の質量密度を有し、任意選択的に約２．２５ｇ／ｃｍ３以上、任意選択的に約２．５ｇ／ｃｍ３以上であり、特定の変形形態においては約２．７５ｇ／ｃｍ３以上である。 Further, in various aspects, the gas generant may have a high mass density in various embodiments. For example, in certain embodiments, the gas generating agent has a mass density on about 2 g / cm 3 or more theoretical, optionally about 2.25 g / cm 3 or more, optionally about 2.5g / Cm 3 or more, and in certain variations, about 2.75 g / cm 3 or more.
さらに、本開示によれば、ガス発生剤のガス発生重量は比較的高い。例えば、特定の実施態様において、ガス発生重量は、ガス発生剤１００グラムあたり約１．８ｍｏｌ以上である。他の実施態様において、ガス発生重量は、ガス発生剤１００グラムあたり約１．９ｍｏｌ以上、任意選択的にガス発生剤１００グラムあたり約２．０ｍｏｌ以上、任意選択的にガス発生剤１００グラムあたり約２．１ｍｏｌ以上、任意選択的にガス発生剤１００グラムあたり約２．２ｍｏｌ以上、任意選択的にガス発生剤１００グラムあたり約２．３ｍｏｌ以上、任意選択的にガス発生剤１００グラムあたり約２．４ｍｏｌ以上、任意選択的にガス発生剤１００グラムあたり約２．５ｍｏｌ以上であり、特定の変形形態においては、任意選択的にガス発生剤１００グラムあたり約２．６ｍｏｌ以上である。ガス発生重量と密度の積がガス発生容量である。 Furthermore, according to the present disclosure, the gas generating weight of the gas generating agent is relatively high. For example, in certain embodiments, the gas generating weight is about 1.8 mol or more per 100 grams of gas generating agent. In other embodiments, the gas generating weight is about 1.9 mol or more per 100 grams of gas generant, optionally about 2.0 mol or more per 100 grams of gas generant, and optionally about 100 grams of gas generant. 2.1 mol or more, optionally about 2.2 mol or more per 100 grams of gas generant, optionally about 2.3 mol or more per 100 grams of gas generant, optionally about 2. 4 mol or more, optionally about 2.5 mol or more per 100 grams of gas generant, and in certain variations, optionally about 2.6 mol or more per 100 grams of gas generant. The product of gas generation weight and density is the gas generation capacity.
他の態様において、本開示の特定の変形形態によるガス発生剤のガス発生容量は、任意選択的にガス発生剤１００ｃｍ３あたり約５．０ｍｏｌ以上である。他の実施態様において、ガス発生容量は、ガス発生剤１００ｃｍ３あたり約５．１ｍｏｌ以上、任意選択的にガス発生剤１００ｃｍ３あたり約５．２ｍｏｌ以上、任意選択的にガス発生剤１００ｃｍ３あたり約５．３ｍｏｌ以上、任意選択的にガス発生剤１００ｃｍ３あたり約５．４ｍｏｌ以上、任意選択的にガス発生剤１００ｃｍ３あたり約５．５ｍｏｌ以上であり、特定の変形形態においては、任意選択的にガス発生剤１００ｃｍ３あたり約５．６ｍｏｌ以上である。 In another aspect, the gas generating capacity of the gas generant according to certain variations of the present disclosure is optionally about 5.0 mol or more per 100 cm 3 of gas generant. In other embodiments, the gas generating capacity is about 5.1 mol or more per 100 cm 3 of gas generating agent, optionally about 5.2 mol or more per 100 cm 3 of gas generating agent, and optionally about 100 cm 3 of gas generating agent. 5.3mol or more, about 5.4mol or more per optionally gas generating agent 100 cm 3, and the optionally gas generating agent 100 cm 3 to about 5.5mol or more per, in certain variations, optionally It is about 5.6 mol or more per 100 cm 3 of the gas generating agent.
したがって、本技術は、低温燃焼ガス発生剤のための改善されたスラグ生成を提供する。したがって、特定の態様において、本開示は、良好なスラグ生成能を有する銅を含むガス発生組成物を提供する。例えば、ガス発生組成物は、少なくとも１つの燃料、銅を含む少なくとも１つの酸化剤、大きな粒径の吸熱性スラグ生成成分を含んでもよく、少量の従来のガス発生添加剤を含んでもよい。物質は燃焼速度が比較的低いため、一般に、ガス発生燃料に分類され、所望の燃焼速度及びガス生成を得るために、しばしば一又は複数の酸化剤と組み合わせられる。当業者には理解されるように、このような燃料成分は、共燃料又は酸化剤など、ガス発生剤中の別の成分と組み合わせてもよい。当技術分野において周知の大部分の燃料は、本技術と共に使用できて、一般に、ガス発生量、燃焼速度、熱安定性及び低コストなど、特定の望ましい特性をガス発生組成物に与えるよう選択される。これらの燃料は、２つ以上の次の元素：炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）及び酸素（Ｏ）を含む有機化合物にすることができる。また、燃料は、遷移金属塩及び遷移金属の硝酸塩錯体を含むことができる。特定の変形形態において、好ましい遷移金属は銅及び／又はコバルトである。本教示の特定の態様によれば、燃料は、本発明のガス発生組成物が、塩基性硝酸銅など、ある特定の銅を含む酸化剤と共に燃焼されたときに、発生する最高燃焼火炎温度（Ｔｃ）が約１４００Ｋ（１１２７℃）以上から１９００Ｋ（１６２７℃）以下の範囲内になるように選択される。 Thus, the present technology provides improved slag generation for cold combustion gas generants. Accordingly, in certain aspects, the present disclosure provides a gas generant composition comprising copper having good slag generating ability. For example, the gas generating composition may include at least one fuel, at least one oxidizer including copper, a large particle size endothermic slag generating component, and may include a small amount of conventional gas generating additives. Substances are generally classified as gas generating fuels because of their relatively low burning rates, and are often combined with one or more oxidants to obtain the desired burning rate and gas generation. As will be appreciated by those skilled in the art, such fuel components may be combined with other components in the gas generant such as co-fuel or oxidant. Most fuels known in the art can be used with the present technology and are generally selected to give the gas generant composition certain desirable properties such as gas generation rate, combustion rate, thermal stability and low cost. The These fuels can be organic compounds containing two or more of the following elements: carbon (C), hydrogen (H), nitrogen (N) and oxygen (O). The fuel can also include transition metal salts and nitrate complexes of transition metals. In certain variations, the preferred transition metal is copper and / or cobalt. In accordance with certain aspects of the present teachings, the fuel may have a maximum combustion flame temperature that is generated when the gas generant composition of the present invention is combusted with an oxidant that includes certain copper, such as basic copper nitrate. T c ) is selected to be in the range from about 1400 K (1127 ° C.) to 1900 K (1627 ° C.).
本教示によるガス発生剤に有用な燃料の例は、硝酸グアニジン、ビスグアニル尿素銅二硝酸塩、ヘキサアンミンコバルト（ＩＩＩ）硝酸塩、ジアンミン銅ビテトラゾール、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。燃料は、単独で、又は所望の燃焼特性を与えるために他の共燃料と組み合わせて使用してもよい。適したガス発生組成物は、任意選択的に全ガス発生組成物中の全燃料成分の約２５重量％以上から約７０重量％以下含み、任意選択的に約３０重量％以上から約５５重量％以下含む。 Examples of fuels useful for gas generants according to the present teachings are selected from the group consisting of guanidine nitrate, bisguanylurea copper dinitrate, hexaamminecobalt (III) nitrate, diammine copper bitetrazole, and combinations thereof. The fuel may be used alone or in combination with other co-fuels to provide the desired combustion characteristics. Suitable gas generant compositions optionally include from about 25% to about 70% by weight, and optionally from about 30% to about 55% by weight of the total fuel components in the total gas generant composition. Includes:
本教示の様々な態様によるガス発生組成物は、主要な酸化剤として銅を含む酸化剤を含む。本開示のガス発生組成物に特に適した酸化剤は塩基性硝酸銅である。塩基性硝酸銅は、高い酸素−金属比を有し、燃焼時に良好なスラグ生成能を有する。例として、適したガス発生組成物は、全ガス発生組成物中、任意選択的に塩基性硝酸銅などの酸化剤を約２５重量％以上から約７５重量％以下含み、任意選択的に塩基性硝酸銅などの酸化剤を約３０重量％以上から約６０重量％以下含む。 Gas generating compositions according to various aspects of the present teachings include an oxidant that includes copper as the primary oxidant. A particularly suitable oxidizing agent for the gas generating composition of the present disclosure is basic copper nitrate. Basic copper nitrate has a high oxygen-to-metal ratio and has good slag generation capacity during combustion. By way of example, a suitable gas generant composition optionally comprises an oxidant, such as basic copper nitrate, in an amount of about 25% to about 75% by weight, and optionally basic in the total gas generant composition. An oxidizing agent such as copper nitrate is contained in an amount of about 30% by weight to about 60% by weight.
ガス発生剤は、銅を含む酸化剤が、名目上、１次酸化剤と見なされてもよいように、別の酸化剤が２次酸化剤などと呼ばれるように、酸化剤の組み合わせを含んでもよい。特定の変形形態において、ガス発生組成物は、過塩素酸塩含有化合物（過塩素酸塩の群（ＣｌＯ４）を含む化合物）を含む酸化剤を含んでもよい。特定の変形形態において、ガス発生組成物は、実質的に、過塩素酸塩含有化合物を含まなくてもよい。しかし、このような過塩素酸塩含有化合物が比較的少量存在する場合、アルカリ、アルカリ土類の過塩素酸塩及び過塩素酸アンモニウムが、ガス発生組成物中での使用に意図されている。特に適した過塩素酸塩酸化剤には、過塩素酸アンモニウム（ＮＨ４ＣｌＯ４）、過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ４）、過塩素酸カリウム（ＫＣｌＯ４）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）などのアルカリ金属過塩素酸塩及び過塩素酸アンモニウム、過塩素酸マグネシウム（Ｍｇ（ＣｌＯ４）２）、及びこれらの組み合わせが含まれる。過塩素酸塩酸化剤がガス発生剤中に存在する場合、全ガス発生組成物の約３重量％未満であることが好ましい。例として、過塩素酸塩含有酸化剤は、特定の実施態様において、ガス発生剤の約０．１重量％から約３重量％、任意選択的に約０．５から約２重量％存在する。 The gas generant may comprise a combination of oxidants, such that another oxidant is referred to as a secondary oxidant, etc., so that an oxidant comprising copper may nominally be considered a primary oxidant. Good. In certain variations, the gas generant composition may include an oxidant that includes a perchlorate-containing compound (a compound that includes a group of perchlorates (ClO 4 )). In certain variations, the gas generant composition may be substantially free of perchlorate containing compounds. However, when such perchlorate-containing compounds are present in relatively small amounts, alkali, alkaline earth perchlorates and ammonium perchlorate are contemplated for use in gas generating compositions. Particularly suitable perchlorate oxidants include ammonium perchlorate (NH 4 ClO 4 ), sodium perchlorate (NaClO 4 ), potassium perchlorate (KClO 4 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), and the like. Alkali metal perchlorates and ammonium perchlorate, magnesium perchlorate (Mg (ClO 4 ) 2 ), and combinations thereof. When the perchlorate oxidant is present in the gas generant, it is preferably less than about 3% by weight of the total gas generant composition. By way of example, the perchlorate-containing oxidizing agent is present in certain embodiments from about 0.1% to about 3%, optionally from about 0.5 to about 2% by weight of the gas generant.
前述の通り本技術によれば、ガス発生組成物は、大きな粒径を有する吸熱性スラグ生成成分をさらに含む。特定の変形形態において、吸熱性スラグ生成成分は、水酸化アルミニウム、ハイドロマグネサイト、ドーソナイト、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムサブハイドレート、ベーマイト、水酸化カルシウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。様々な態様において、吸熱性スラグ生成成分は、全ガス発生組成物の約５重量％以上から約２０重量％以下、任意選択的に約７重量％以上から約１８重量％以下、任意選択的に約８重量％以上から約１６重量％以下存在してもよく、特定の変形形態においては、全ガス発生組成物の約１０重量％以上から約１５重量％以下である。 As described above, according to the present technology, the gas generating composition further includes an endothermic slag generating component having a large particle size. In a particular variation, the endothermic slag generating component is selected from the group consisting of aluminum hydroxide, hydromagnesite, dawsonite, magnesium hydroxide, magnesium carbonate subhydrate, boehmite, calcium hydroxide, and combinations thereof. . In various embodiments, the endothermic slag generating component is from about 5% to about 20% by weight of the total gas generant composition, optionally from about 7% to about 18% by weight, optionally. From about 8% to about 16% by weight may be present, and in certain variations, from about 10% to about 15% by weight of the total gas generant composition.
望むならば、ガス発生組成物は、当業者に既知の別の成分を含んでもよい。このような添加剤は、通常、取り扱い、又はガス発生物質の燃焼後も残るスラグの他の材料特性を改善する働きをして、火工原料を取り扱う、又は処理する能力を改善する。非限定的な例によって、ガス発生組成物の別の原料が、流動助剤、加圧助剤、金属酸化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。ガス発生剤中に少量の原料が含まれる場合、これらは、累積して全ガス発生組成物の約４重量％以下存在してもよい。例として、このような添加剤は、ガス発生組成物中に存在する流動助剤、加圧助剤、金属酸化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよく、特定の変形形態において、各添加剤は、ガス発生剤の０重量％以上から約３重量％以下、任意選択的に約０．１重量％以上から約２重量％以下存在し、特定の変形形態においては、任意選択的に約０．５重量％以上から約１重量％以下存在し、したがって、添加剤の総量は約４重量％以下である。 If desired, the gas generant composition may include other components known to those skilled in the art. Such additives usually serve to improve other material properties of the slag that remains after handling or combustion of the gas generant, improving the ability to handle or process pyrotechnic raw materials. By way of non-limiting example, another source of gas generating composition may be selected from the group consisting of flow aids, pressurization aids, metal oxides, and combinations thereof. If a small amount of raw material is included in the gas generant, these may be cumulatively present up to about 4% by weight of the total gas generant composition. By way of example, such additives may be selected from the group consisting of flow aids, pressurization aids, metal oxides, and combinations thereof present in the gas generant composition, and in certain variations Each additive is present from 0% to about 3% by weight of the gas generant, optionally from about 0.1% to about 2% by weight, and in certain variations, is optional From about 0.5% to about 1% by weight, and therefore the total amount of additives is about 4% by weight or less.
圧縮加工中に使用される加圧助剤には、非限定的な例によって、グラファイト、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、黒鉛型窒化ホウ素などの潤滑剤及び／又は放出剤が含まれ、ガス発生組成物中に含まれてもよい。また、高表面積ヒュームドシリカなどの従来の流動助剤が使用されてもよい。 Pressure aids used during compression processing include, by way of non-limiting examples, lubricants and / or releases such as graphite, calcium stearate, magnesium stearate, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, graphite-type boron nitride. An agent may be included and included in the gas generant composition. Conventional flow aids such as high surface area fumed silica may also be used.
ガス発生組成物は、（上述の吸熱性スラグ生成成分に加えて）粘度改質化合物又は別のスラグ生成剤として働く金属酸化物を含んでもよい。適した金属酸化物は、二酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化鉄（ＩＩＩ）、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ビスマス、酸化モリブデン、酸化ランタンなどを含んでもよい。 The gas generating composition may include a metal oxide that acts as a viscosity modifying compound or another slag forming agent (in addition to the endothermic slag generating component described above). Suitable metal oxides may include silicon dioxide, cerium oxide, iron (III) oxide, titanium oxide, zirconium oxide, bismuth oxide, molybdenum oxide, lanthanum oxide, and the like.
本開示の特定の態様によるガス発生組成物は、燃料成分、塩基性硝酸銅を含む酸化剤、及び約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する吸熱性スラグ生成成分を含む。このようなガス発生組成物は、好ましくは、約１９００Ｋ（１６２７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有する。ガス発生組成物は、過塩素酸塩系の化合物などの共酸化剤をさらに含んでもよい。特定の変形形態において、ガス発生組成物は、ガス発生組成物の約５重量％以上から約７０重量％以下含み、酸化剤は、ガス発生組成物の約２５重量％以上から約７５重量％以下存在する塩基性硝酸銅を含み、共酸化剤は、ガス発生組成物の０重量％以上から約３重量％以下存在する過塩素酸塩系の化合物を含み、吸熱性スラグ生成成分は、ガス発生組成物の約５重量％以上から約２０重量％以下存在する約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する。特定の変形形態において、ガス発生組成物は、流動助剤、加圧助剤、金属酸化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される添加剤をさらに含んでもよく、添加剤（一又は複数）の累積量は、ガス発生組成物の０％以上から約４％以下である。本発明のガス発生組成物は、以下でより詳細に論じるように低温燃焼し、スラッギングの大幅な改善を示す。 A gas generant composition according to certain aspects of the present disclosure includes a fuel component, an oxidizer including basic copper nitrate, and an endothermic slag generating component having an average particle diameter of about 150 μm or greater. Such gas generant compositions preferably have a maximum flame temperature during combustion (T c ) of about 1900 K (1627 ° C.) or less. The gas generating composition may further include a co-oxidant such as a perchlorate-based compound. In certain variations, the gas generant composition comprises from about 5% to about 70% by weight of the gas generant composition and the oxidant is from about 25% to about 75% by weight of the gas generant composition. The basic copper nitrate present, the co-oxidant comprises a perchlorate compound present from 0% to about 3% by weight of the gas generating composition, and the endothermic slag generating component is gas generating Having an average particle diameter of greater than or equal to about 150 μm present in an amount greater than or equal to about 5% and less than or equal to about 20% by weight of the composition In certain variations, the gas generant composition may further comprise an additive selected from the group consisting of a flow aid, a pressure aid, a metal oxide, and combinations thereof, wherein the additive (s) ) Is from 0% to about 4% of the gas generating composition. The gas generant composition of the present invention burns at a low temperature and exhibits a significant improvement in slagging, as discussed in more detail below.
他の変形形態において、ガス発生組成物は、約２５重量％以上から約７０重量％以下存在する硝酸グアニジン、ビスグアニル尿素銅二硝酸塩、ヘキサアンミンコバルト（ＩＩＩ）硝酸塩、ジアンミン銅ビテトラゾール、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される燃料を含む。また、ガス発生剤は、ガス発生組成物の約２５重量％以上から約７５重量％以下存在する塩基性硝酸銅を含む酸化剤も含む。特定の態様において、ガス発生組成物は、過塩素酸塩系の化合物など、０％以上から約３％以下存在する共酸化剤をさらに含んでもよい。さらに、ガス発生剤は、水酸化アルミニウム、ハイドロマグネサイト、ドーソナイト、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムサブハイドレート、ベーマイト、水酸化カルシウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する吸熱性スラグ生成成分を含み、この成分は、ガス発生組成物の約５重量％以上から約２０重量％以下存在する。特定の変形形態において、ガス発生組成物は、流動助剤、加圧助剤、金属酸化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される添加剤を含み、添加剤（一又は複数）の累積量は、ガス発生組成物の０％以上から約４％以下である。このようなガス発生組成物は、好ましくは、約１９００Ｋ（１６２７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有し、約１３５０Ｋ（１０７７℃）から１４５０Ｋ（１１７７℃）の間の発生火炎温度に達することができる。 In other variations, the gas generant composition comprises guanidine nitrate, bisguanylurea copper dinitrate, hexaamminecobalt (III) nitrate, diammine copper bitetrazole, and A fuel selected from the group consisting of combinations is included. The gas generant also includes an oxidizer that includes basic copper nitrate present in an amount from about 25% to about 75% by weight of the gas generant composition. In certain embodiments, the gas generant composition may further comprise a co-oxidant present from 0% to about 3%, such as a perchlorate-based compound. Further, the gas generating agent is an average particle of about 150 μm or more selected from the group consisting of aluminum hydroxide, hydromagnesite, dawsonite, magnesium hydroxide, magnesium carbonate subhydrate, boehmite, calcium hydroxide, and combinations thereof. An endothermic slag-generating component having a diameter is included, and this component is present from about 5% to about 20% by weight of the gas generant composition. In certain variations, the gas generant composition comprises an additive selected from the group consisting of a flow aid, a pressurization aid, a metal oxide, and combinations thereof, and the accumulation of additive (s). The amount is from 0% to about 4% of the gas generant composition. Such gas generating compositions preferably have a maximum flame temperature during combustion (T c ) of about 1900 K (1627 ° C.) or less, and a generated flame between about 1350 K (1077 ° C.) and 1450 K (1177 ° C.). Can reach temperature.
特定の他の変形形態において、ガス発生組成物は、約２５重量％以上から約７０重量％以下存在する硝酸グアニジンを含む燃料を含む。また、ガス発生剤は、ガス発生組成物の約２５重量％以上から約７５重量％以下の塩基性硝酸銅を含む酸化剤も含む。特定の変形形態において、共酸化剤が存在してもよく、例えば、共酸化剤は、ガス発生組成物の０重量％以上から約３重量％以下存在する過塩素酸塩系の化合物を含む。さらに、ガス発生剤は、ガス発生組成物の約５重量％以上から約２０重量％以下存在する約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）を含む吸熱性スラグ生成成分を含む。特定の変形形態において、このようなガス発生組成物は、流動助剤、加圧助剤、金属酸化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される添加剤を含んでもよく、添加剤（一又は複数）の累積量は、ガス発生組成物の０％以上から約４％以下である。このようなガス発生組成物は、好ましくは、約１９００Ｋ（１６２７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有し、約１３５０Ｋ（１０７７℃）から１４５０Ｋ（１１７７℃）の間の発生火炎温度に達することができる。 In certain other variations, the gas generant composition comprises a fuel comprising guanidine nitrate present at greater than or equal to about 25 wt% and less than or equal to about 70 wt%. The gas generant also includes an oxidizing agent that includes from about 25% to about 75% by weight of the basic copper nitrate of the gas generant composition. In certain variations, a co-oxidant may be present, for example, the co-oxidant comprises a perchlorate-based compound that is present from 0% to about 3% by weight of the gas generant composition. Further, the gas generant produces endothermic slag comprising aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) having an average particle diameter of about 150 μm or more present in about 5 wt% or more to about 20 wt% or less of the gas generating composition. Contains ingredients. In certain variations, such gas generating compositions may include an additive selected from the group consisting of a flow aid, a pressure aid, a metal oxide, and combinations thereof. Or) is from 0% to about 4% of the gas generating composition. Such gas generating compositions preferably have a maximum flame temperature during combustion (T c ) of about 1900 K (1627 ° C.) or less, and a generated flame between about 1350 K (1077 ° C.) and 1450 K (1177 ° C.). Can reach temperature.
さらに別の変形形態において、本開示の特定の態様によるガス発生組成物は、燃料成分、塩基性硝酸銅を含む酸化剤、及び約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する吸熱性スラグ生成成分を主成分とする。このようなガス発生組成物は、好ましくは、約１９００Ｋ（１６２７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有する。特定の変形形態において、ガス発生組成物は、ガス発生組成物の約２５重量％以上から約７０重量％以下の燃料、ガス発生組成物の約２５重量％以上から約７５重量％以下存在する塩基性硝酸銅を含む酸化剤、ガス発生組成物の０重量％以上から約３重量％以下存在する過塩素酸塩系の化合物を含む共酸化剤、ガス発生組成物の約５重量％以上から約２０重量％以下存在する約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する吸熱性スラグ生成成分、並びに流動助剤、加圧助剤、金属酸化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される任意選択の添加剤を主成分とし、添加剤（一又は複数）の累積量は、ガス発生組成物の０％以上から約４％以下である。 In yet another variation, a gas generant composition according to certain aspects of the present disclosure is based on a fuel component, an oxidizer including basic copper nitrate, and an endothermic slag generating component having an average particle diameter of about 150 μm or greater. And Such gas generant compositions preferably have a maximum flame temperature during combustion (T c ) of about 1900 K (1627 ° C.) or less. In certain variations, the gas generant composition comprises from about 25% to about 70% by weight fuel of the gas generant composition, from about 25% to about 75% by weight of the gas generant composition. An oxidizing agent comprising basic copper nitrate, a co-oxidant comprising a perchlorate-based compound present from 0% to 3% by weight of the gas generating composition, and from about 5% to about 5% by weight of the gas generating composition An endothermic slag-forming component having an average particle diameter of about 150 μm or more present at 20 wt% or less, and an optional addition selected from the group consisting of flow aids, pressurization aids, metal oxides, and combinations thereof The cumulative amount of additive (s) is from 0% to about 4% of the gas generant composition.
他の変形形態において、ガス発生組成物は、硝酸グアニジン、ビスグアニル尿素銅二硝酸塩、ヘキサアンミンコバルト（ＩＩＩ）硝酸塩、ジアンミン銅ビテトラゾール、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される燃料、塩基性硝酸銅を含む酸化剤、ガス発生組成物の０重量％以上から約３重量％以下存在する過塩素酸塩系の化合物を含む共酸化剤、水酸化アルミニウム、ハイドロマグネサイト、ドーソナイト、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムサブハイドレート、ベーマイト、水酸化カルシウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する吸熱性スラグ生成成分、並びに流動助剤、加圧助剤、金属酸化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される任意選択の添加剤を主成分とする。このようなガス発生組成物は、好ましくは、約１９００Ｋ（１６２７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有し、約１３５０Ｋ（１０７７℃）から１４５０Ｋ（１１７７℃）の間の発生火炎温度に達することができる。 In another variation, the gas generating composition comprises a fuel selected from the group consisting of guanidine nitrate, bisguanylurea copper dinitrate, hexaamminecobalt (III) nitrate, diamine copper bitetrazole, and combinations thereof, basic nitric acid An oxidizing agent containing copper, a co-oxidizing agent containing a perchlorate-based compound present in an amount of from 0% to about 3% by weight of the gas generating composition, aluminum hydroxide, hydromagnesite, dosonite, magnesium hydroxide, An endothermic slag-forming component having an average particle diameter of about 150 μm or more selected from the group consisting of magnesium carbonate subhydrate, boehmite, calcium hydroxide, and combinations thereof, as well as a flow aid, a pressure aid, and metal oxidation And optional additives selected from the group consisting of combinations thereof As a main component. Such gas generating compositions preferably have a maximum flame temperature during combustion (T c ) of about 1900 K (1627 ° C.) or less, and a generated flame between about 1350 K (1077 ° C.) and 1450 K (1177 ° C.). Can reach temperature.
さらに別の変形形態において、ガス発生組成物は、約２５重量％以上から約７０重量％以下存在する硝酸グアニジン、ビスグアニル尿素銅二硝酸塩、ヘキサアンミンコバルト（ＩＩＩ）硝酸塩、ジアンミン銅ビテトラゾール、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される燃料、ガス発生組成物の約２５重量％以上から約７５重量％以下存在する塩基性硝酸銅を含む酸化剤、ガス発生組成物の０重量％以上から約３重量％以下存在する過塩素酸塩系の化合物を含む共酸化剤、水酸化アルミニウム、ハイドロマグネサイト、ドーソナイト、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムサブハイドレート、ベーマイト、水酸化カルシウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する吸熱性スラグ生成成分（この成分は、ガス発生組成物の約５重量％以上から約２０重量％以下存在する。）、並びに流動助剤、加圧助剤、金属酸化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される任意選択の添加剤を主成分とし、添加剤（一又は複数）の累積量は、ガス発生組成物の０％以上から約４％以下である。このようなガス発生組成物は、好ましくは、約１９００Ｋ（１６２７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有し、約１３５０Ｋ（１０７７℃）から１４５０Ｋ（１１７７℃）の間の発生火炎温度に達することができる。 In yet another variation, the gas generant composition comprises guanidine nitrate, bisguanylurea copper dinitrate, hexaamminecobalt (III) nitrate, diammine copper bitetrazole, and A fuel selected from the group consisting of: an oxidizing agent comprising basic copper nitrate present from about 25% to about 75% by weight of the gas generant composition; from 0% to about 3% of the gas generant composition; Co-oxidizing agent containing perchlorate compound present in weight percent or less, aluminum hydroxide, hydromagnesite, dawsonite, magnesium hydroxide, magnesium carbonate subhydrate, boehmite, calcium hydroxide, and combinations thereof Endothermic slag having an average particle diameter of about 150 μm or more selected from the group From the group consisting of component (the component is present from about 5% to about 20% by weight of the gas generating composition), and flow aids, pressure aids, metal oxides, and combinations thereof. The optional additive selected is the main component and the cumulative amount of additive (s) is from 0% to about 4% of the gas generant composition. Such gas generating compositions preferably have a maximum flame temperature during combustion (T c ) of about 1900 K (1627 ° C.) or less, and a generated flame between about 1350 K (1077 ° C.) and 1450 K (1177 ° C.). Can reach temperature.
特定の他の変形形態において、ガス発生組成物は、硝酸グアニジンを含む燃料、塩基性硝酸銅を含む酸化剤、過塩素酸塩系の化合物を含む共酸化剤、約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）を含む吸熱性スラグ生成成分、並びに流動助剤、加圧助剤、金属酸化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される任意選択の添加剤を主成分とする。このようなガス発生組成物は、好ましくは、約１９００Ｋ（１６２７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有する。 In certain other variations, the gas generating composition comprises a fuel comprising guanidine nitrate, an oxidant comprising basic copper nitrate, a co-oxidant comprising a perchlorate-based compound, an average particle diameter of about 150 μm or greater. An endothermic slag-forming component comprising aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), and an optional additive selected from the group consisting of flow aids, pressure aids, metal oxides, and combinations thereof The main component. Such gas generant compositions preferably have a maximum flame temperature during combustion (T c ) of about 1900 K (1627 ° C.) or less.
他の実施態様において、ガス発生組成物は、硝酸グアニジンを含む燃料、塩基性硝酸銅を含む酸化剤、約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）を含む吸熱性スラグ生成成分、並びに流動助剤、加圧助剤、金属酸化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される任意選択の添加剤を主成分とする。特定の変形形態において、硝酸グアニジンを含む燃料は、約２５重量％以上から約７０重量％以下存在する。塩基性硝酸銅を含む酸化剤は、ガス発生組成物の約２５重量％以上から約７５重量％以下存在することができる。さらに、水酸化アルミニウムは、ガス発生組成物の約５重量％以上から約２０重量％以下存在する。添加剤（一又は複数）は、累計でガス発生組成物の０％以上から約４％以下存在してもよい。このようなガス発生組成物は、好ましくは、約１９００Ｋ（１６２７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有する。 In another embodiment, the gas generant composition comprises a fuel comprising guanidine nitrate, an oxidizer comprising basic copper nitrate, an endothermic comprising aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) having an average particle diameter of about 150 μm or greater. The main component is a slag generating component and an optional additive selected from the group consisting of a flow aid, a pressure aid, a metal oxide, and combinations thereof. In certain variations, the fuel comprising guanidine nitrate is present from about 25 wt% to about 70 wt%. The oxidizing agent, including basic copper nitrate, can be present from about 25% to about 75% by weight of the gas generant composition. Further, the aluminum hydroxide is present from about 5% to about 20% by weight of the gas generant composition. The additive (s) may be present in a cumulative amount from 0% to about 4% of the gas generant composition. Such gas generant compositions preferably have a maximum flame temperature during combustion (T c ) of about 1900 K (1627 ° C.) or less.
実施例１
実験は、代表的なガス発生組成物において、水酸化アルミニウムの粒径がスラグ生成に与える影響を測定するために実施する。比較例１は、より小さい従来のサイズの水酸化アルミニウム粒子を有し、実施例２は、本教示の特定の態様により調製される。ガス発生剤の原料並びに比較例１及び実施例２両方の原料の特性を表２に示す。
Example 1
Experiments are conducted to determine the effect of aluminum hydroxide particle size on slag formation in a typical gas generating composition. Comparative Example 1 has smaller conventional sized aluminum hydroxide particles and Example 2 is prepared according to certain aspects of the present teachings. Table 2 shows the characteristics of the raw materials for the gas generating agent and the raw materials for both Comparative Example 1 and Example 2.
各組成物を調製し、直径０．５インチ×０．４３インチのシリンダに１２０００ポンドの力で圧を加えて入れる。これらのサンプルを、硝酸グアニジン、塩基性硝酸銅、ビスグアニル尿素銅二硝酸塩及びガラス繊維を含む組成物をスプレードライすることによって調製する。次に、スプレードライした組成物を様々な粒径の水酸化アルミニウムとドライブレンドし、０．５×０．４３インチの直径のシリンダに圧を加えて入れる。次に、シリンダを１リットルの密閉ボンブ内で３０００ｐｓｉの窒素下で燃焼する。比較例１のスラグは、元のシリンダの形状であるが、非常に低密度で、触れると崩れた。実施例２のスラグは、元のシリンダの形状を維持し、良好な密度を有し、取り扱い時に崩れない。比較例１及び実施例２のスラグの肉眼写真及び顕微鏡写真を図３、図４（比較例１）及び図５、図６（実施例２）にそれぞれ示す。図４及び図６の顕微鏡写真の倍率は５０倍である。 Each composition is prepared and pressed into a cylinder 0.5 inch x 0.43 inch in diameter with a force of 12000 pounds. These samples are prepared by spray drying a composition comprising guanidine nitrate, basic copper nitrate, bisguanylurea copper dinitrate and glass fiber. The spray-dried composition is then dry blended with various particle sizes of aluminum hydroxide and pressurized into a 0.5 × 0.43 inch diameter cylinder. The cylinder is then burned in a 1 liter sealed bomb under 3000 psi of nitrogen. The slag of Comparative Example 1 was in the shape of the original cylinder, but was very low density and collapsed when touched. The slag of Example 2 maintains the original cylinder shape, has a good density, and does not collapse during handling. Macroscopic and microscopic photographs of the slag of Comparative Example 1 and Example 2 are shown in FIG. 3, FIG. 4 (Comparative Example 1), FIG. 5, and FIG. 6 (Example 2), respectively. The magnification of the micrographs of FIGS. 4 and 6 is 50 times.
図４の燃焼スラグは、互いに緩く結合した溶融した球状の銅及び球状の酸化アルミニウムを示しており、これが、崩れる非常に弱いスラグにつながり、フィルターを破って展開中のエアバッグ内に入る可能性がある。図６の燃焼スラグは、溶融した銅マトリックスが覆い、取り囲んだ大きな球状の酸化アルミニウムを示している。この結果、燃焼中に崩壊しにくく、フィルターを破りにくくする、より大きな構造強度を備えるスラグとなる。いかなる特定の理論にも本開示を限定するものではないが、水酸化アルミニウムの粒径が大きいほど、例えば、粒子がさらに小さい水酸化アルミニウムと比べて、表面積が小さく、伝熱がより遅いために、燃焼中、より低温に、より長く留まると考えられる。したがって、より低温の表面は、溶融した銅が生成時に凝結する部位を提供することができて、改善されたスラッギング生成物が生じる。 The combustion slag of FIG. 4 shows melted spherical copper and spherical aluminum oxide loosely bonded together, which leads to a very weak slag that collapses and can break the filter into the deployed airbag There is. The combustion slag of FIG. 6 shows a large spherical aluminum oxide covered and surrounded by a molten copper matrix. This results in a slag with greater structural strength that is less likely to collapse during combustion and less likely to break the filter. While not limiting the present disclosure to any particular theory, the larger the particle size of aluminum hydroxide, for example, because of the smaller surface area and slower heat transfer compared to aluminum hydroxide with smaller particles. It is believed that during combustion, it stays at a lower temperature and longer. Thus, the cooler surface can provide a site for the molten copper to condense as it is formed, resulting in an improved slugging product.
実施例２
実施例１の文脈において記載される比較例１及び実施例２のガス発生剤も、直径０．２５インチ×０．０６０インチの錠剤にプレスされ、運転席側の自動車用エアバッグインフレータに装填され、６０リットルのタンク内で展開される。展開後、タンクを洗い流し、洗浄水を集める。不溶性の微粒子をフィルターで捕捉し、乾燥後に重量を測定する。可溶性の微粒子は、洗浄水を蒸発させて析出させ、重量を測定する。燃焼フィルターを通り抜ける全微粒子は、タンク内で得られた可溶性及び不溶性の微粒子の重量を合計して求める。この値を「タンク洗浄値」と呼ぶ。
Example 2
The gas generants of Comparative Example 1 and Example 2 described in the context of Example 1 are also pressed into 0.25 inch x 0.060 inch diameter tablets and loaded into an automobile airbag inflator on the driver side. , Deployed in a 60 liter tank. After deployment, flush the tank and collect the wash water. Insoluble fine particles are captured by a filter, and the weight is measured after drying. Soluble fine particles are deposited by evaporating wash water, and the weight is measured. The total particulates that pass through the combustion filter are determined by summing the weight of the soluble and insoluble particulates obtained in the tank. This value is called “tank cleaning value”.
比較例１及び実施例２のガス発生剤のタンク洗浄値を表３に示す。 Table 3 shows the tank cleaning values of the gas generating agents of Comparative Example 1 and Example 2.
表３に示す通り、フィルターを通り抜ける微粒子の量は、本発明の（大きな粒径の水酸化アルミニウムを有する）実施例２のガス発生剤を用いるとき、（小さな粒径の水酸化アルミニウムを有する）比較例１のガス発生剤と比べて大幅に減少する。例えば、タンク洗浄値の最小の減少（したがって、スラグ生成の向上）は６４％であり、タンク洗浄値の最大の減少は８７％である。タンク洗浄値の平均の減少は７８％である。したがって、本開示の特定の態様による大きな粒径の水酸化アルミニウムを導入することによって、ガス発生組成物においてスラグ生成が大幅に向上する。 As shown in Table 3, the amount of fine particles that pass through the filter is as follows (with small particle size aluminum hydroxide) when using the gas generant of Example 2 (with large particle size aluminum hydroxide) of the present invention. Compared with the gas generating agent of Comparative Example 1, it is greatly reduced. For example, the minimum decrease in tank cleaning value (and hence improved slag generation) is 64% and the maximum decrease in tank cleaning value is 87%. The average reduction in tank wash value is 78%. Thus, by introducing large particle size aluminum hydroxide according to certain aspects of the present disclosure, slag generation is greatly improved in gas generant compositions.
これらの試験のインフレータ燃焼室を機械で開けて、燃焼スラグを目視で調べる。比較例１及び実施例２における発火後の燃焼スラグの写真を図７及び図８に示す。写真が示すように、比較例１のガス発生剤による図７のスラグは非常に弱く、その大部分が、燃焼室内でばらばらの粉末になる。実施例２の本発明のガス発生剤による図８のスラグは、全く完全な状態で元の錠剤の形状を維持しており、ばらばらの粉末はほとんどない。 The inflator combustion chamber for these tests is opened with a machine and the combustion slag is visually inspected. Photographs of combustion slag after ignition in Comparative Example 1 and Example 2 are shown in FIGS. As shown in the photograph, the slag of FIG. 7 due to the gas generating agent of Comparative Example 1 is very weak, and most of the slag is separated into powder in the combustion chamber. The slag of FIG. 8 by the gas generant of Example 2 of Example 2 maintains the original tablet shape in a completely complete state, and there is almost no loose powder.
したがって、特定の態様において、本開示は、ガス発生組成物のためのスラグ生成を改善する方法を提供する。方法は、約１５０μｍ以上の平均粒径サイズを有する吸熱性スラグ生成成分を、銅を含むガス発生組成物に導入する工程を含む。特定の実施態様において、ガス発生剤は、燃料と銅を含む酸化剤とを含む。別の実施態様において、ガス発生剤は、燃料と塩基性硝酸銅を含む酸化剤とを含む。先に上で説明したガス発生組成物の何れかが意図されている。同様に、先に説明した吸熱性スラグ生成成分の何れかが、これらの方法における使用に意図されている。吸熱性スラグ生成成分の導入は、ガス発生組成物の燃焼中のスラグ生成を、タンク洗浄値の減少による測定で少なくとも５０％改善する。特定の変形形態において、このような方法は、望ましくは、スラグ生成を少なくとも５５％、任意選択的に少なくとも６０％、任意選択的に少なくとも６３％、任意選択的に少なくとも６４％、任意選択的に少なくとも６５％、任意選択的に少なくとも７０％、任意選択的に少なくとも７５％、任意選択的に少なくとも７８％、任意選択的に少なくとも８０％、任意選択的に少なくとも８５％改善し、特定の変形形態においては、任意選択的に少なくとも８７％改善する。 Accordingly, in certain aspects, the present disclosure provides a method for improving slag generation for a gas generant composition. The method includes introducing an endothermic slag generating component having an average particle size of about 150 μm or greater into a gas generant composition comprising copper. In certain embodiments, the gas generant includes a fuel and an oxidizer that includes copper. In another embodiment, the gas generant comprises a fuel and an oxidizer comprising basic copper nitrate. Any of the gas generant compositions previously described above is contemplated. Similarly, any of the endothermic slag generating components described above are contemplated for use in these methods. The introduction of the endothermic slag-generating component improves slag generation during combustion of the gas generant composition by at least 50% as measured by reducing tank wash values. In certain variations, such methods desirably provide slag production of at least 55%, optionally at least 60%, optionally at least 63%, optionally at least 64%, optionally. At least 65%, optionally at least 70%, optionally at least 75%, optionally at least 78%, optionally at least 80%, optionally at least 85% improved, certain variants Optionally improves at least 87%.
特定の態様において、吸熱性スラグ生成成分が加えられるガス発生組成物は、約１，９００Ｋ（１，６２７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有し、燃料は、硝酸グアニジン、ビスグアニル尿素銅二硝酸塩、ヘキサアンミンコバルト（ＩＩＩ）硝酸塩、ジアンミン銅ビテトラゾール、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。吸熱性スラグ生成成分は、水酸化アルミニウム、ハイドロマグネサイト、ドーソナイト、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムサブハイドレート、ベーマイト、水酸化カルシウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。特定の変形形態において、ガス発生剤の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）は、約１３５０Ｋ（１０７７℃）以上から約１４５０Ｋ（１１７７℃）以下である。 In certain embodiments, the gas generant composition to which the endothermic slag generating component is added has a maximum flame temperature (T c ) during combustion of about 1,900 K (1,627 ° C.) or less, and the fuel is guanidine nitrate, Selected from the group consisting of bisguanylurea copper dinitrate, hexaamminecobalt (III) nitrate, diammine copper bitetrazole, and combinations thereof. The endothermic slag generating component may be selected from the group consisting of aluminum hydroxide, hydromagnesite, dawsonite, magnesium hydroxide, magnesium carbonate subhydrate, boehmite, calcium hydroxide, and combinations thereof. In a particular variation, the maximum flame temperature (T c ) during combustion of the gas generant is from about 1350 K (1077 ° C.) to about 1450 K (1177 ° C.).
特定の好ましい変形形態において、ガス発生剤に導入される吸熱性スラグ生成成分は、スラグ生成を改善するが、水酸化アルミニウムを含み、全ガス発生組成物の約５重量％以上から約２０重量％以下存在する。したがって、例えば、約１５０μｍ以上の平均粒径サイズを持つ大きな粒径の水酸化アルミニウムをガス発生剤に導入すると、優れた、改善されたスラグ生成能を有する望ましい低温燃焼のガス発生剤を提供できる。 In certain preferred variations, the endothermic slag generating component that is introduced into the gas generant improves slag generation, but includes aluminum hydroxide and from about 5% to about 20% by weight of the total gas generant composition. The following exist. Thus, for example, when a large particle size aluminum hydroxide having an average particle size of about 150 μm or more is introduced into the gas generant, it is possible to provide a desirable low temperature combustion gas generant having improved slag generation capability. .
実施態様の前述の説明は、例示及び説明の目的のために示されている。本開示を網羅するものでも、限定するものでもない。特定の実施態様における個々の要素又は特徴は、通常、その特定の実施態様に限定されないが、該当する場合は置き替え可能であり、具体的な表示や記載がない場合でも、選択された実施態様において用いることができる。また、同じものを多くの点で変化させることもできる。このような変形形態は、本開示からの逸脱とは見なされず、すべてのこのような変更形態は、本開示の範囲内に含まれるものである。 The foregoing description of the embodiments has been presented for purposes of illustration and description. It is not intended to be exhaustive or limiting of the disclosure. Individual elements or features in a particular embodiment are usually not limited to that particular embodiment, but can be interchanged where applicable, even if there is no specific indication or description, the chosen embodiment Can be used. Also, the same thing can be changed in many ways. Such variations are not to be regarded as a departure from the present disclosure, and all such modifications are intended to be included within the scope of the present disclosure.
Claims (20)
塩基性硝酸銅を含む酸化剤と、
約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する吸熱性スラグ生成成分とを含むガス発生組成物であって、前記ガス発生組成物が、約１９００Ｋ（１６２７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有するガス発生組成物。 Fuel,
An oxidizing agent comprising basic copper nitrate;
A gas generating composition comprising an endothermic slag generating component having an average particle diameter of about 150 μm or more, wherein the gas generating composition has a maximum flame temperature during combustion (T c ) of about 1900 K (1627 ° C.) or less. A gas generating composition having.
塩基性硝酸銅を含む少なくとも１つの酸化剤と、
約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する水酸化アルミニウムを含む吸熱性スラグ生成成分とを含むガス発生組成物であって、前記ガス発生組成物が、約１９００Ｋ（１６２７℃）以下の燃焼時最高火炎温度（Ｔｃ）を有するガス発生組成物。 Fuel,
At least one oxidant comprising basic copper nitrate;
A gas generating composition comprising an endothermic slag-generating component comprising aluminum hydroxide having an average particle diameter of about 150 μm or more, wherein the gas generating composition has a maximum flame temperature during combustion of about 1900 K (1627 ° C.) or less. A gas generating composition having ( Tc ).
約１５０μｍ以上の平均粒子直径を有する吸熱性スラグ生成成分を、燃料と塩基性硝酸銅を含む酸化剤とを含むガス発生組成物に導入する工程を含み、前記吸熱性スラグ生成成分を導入する前記工程が、前記ガス発生組成物の燃焼中のスラグ生成を少なくとも５０％改善する方法。 A method for improving slag generation for a gas generating composition comprising:
Introducing the endothermic slag-generating component having a mean particle diameter of about 150 μm or more into a gas generating composition comprising a fuel and an oxidizing agent comprising basic copper nitrate; Wherein the process improves slag production during combustion of the gas generant composition by at least 50%.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/799,559 | 2013-03-13 | ||
| US13/799,559 US20140261927A1 (en) | 2013-03-13 | 2013-03-13 | Enhanced slag formation for copper-containing gas generants |
| PCT/US2014/020750 WO2014158891A1 (en) | 2013-03-13 | 2014-03-05 | Enhanced slag formation for copper-containing gas generants |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016514084A true JP2016514084A (en) | 2016-05-19 |
| JP6261713B2 JP6261713B2 (en) | 2018-01-17 |
Family
ID=51522099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016500663A Active JP6261713B2 (en) | 2013-03-13 | 2014-03-05 | Improved slag generation for copper-containing gas generants |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20140261927A1 (en) |
| EP (1) | EP2970036B1 (en) |
| JP (1) | JP6261713B2 (en) |
| CN (1) | CN105008310B (en) |
| WO (1) | WO2014158891A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017212917A1 (en) * | 2016-06-09 | 2017-12-14 | 国立大学法人 東京大学 | Low temperature gas generating agent composition |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109219539B (en) | 2016-05-23 | 2021-10-19 | 均胜安全系统收购有限责任公司 | Gas generating compositions and methods of making and using same |
| CN108250006B (en) * | 2018-02-11 | 2019-08-09 | 湖北航鹏化学动力科技有限责任公司 | Reduce gas generant composition, preparation method, application and gas generator that combustion temperature keeps pattern |
| US20200308077A1 (en) | 2019-03-29 | 2020-10-01 | Autoliv Asp, Inc. | Gas generant compositions comprising melamine oxalate for use in automotive restraint devices |
| US11680027B2 (en) | 2019-03-29 | 2023-06-20 | Autoliv Asp, Inc. | Cool burning hydrate fuels in gas generant formulations for automotive airbag applications |
| US11548834B2 (en) | 2019-03-29 | 2023-01-10 | Autoliv Asp, Inc. | Gas generant compositions comprising a thermally stable crystalline hydrate compound for cooling combustion flame temperature and improving ballistic performance |
| US11370384B2 (en) | 2019-08-29 | 2022-06-28 | Autoliv Asp, Inc. | Cool burning gas generant compositions with liquid combustion products |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5656793A (en) * | 1994-05-09 | 1997-08-12 | Eiwa Chemical Ind. Co., Ltd. | Gas generator compositions |
| US5817972A (en) * | 1995-11-13 | 1998-10-06 | Trw Inc. | Iron oxide as a coolant and residue former in an organic propellant |
| WO2001023304A1 (en) * | 1999-09-27 | 2001-04-05 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | Basic metal nitrate, method for producing the same and gas-generating agent composition |
| JP2001192288A (en) * | 1999-06-25 | 2001-07-17 | Nippon Kayaku Co Ltd | Gas generating agent composition |
| JP2004155645A (en) * | 2002-09-12 | 2004-06-03 | Daicel Chem Ind Ltd | Gas generator composition |
| JP2005154167A (en) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | Daicel Chem Ind Ltd | Gas generator composition |
| JP2007500124A (en) * | 2003-07-25 | 2007-01-11 | オートリブ エーエスピー，インコーポレイティド | Gas generator containing ammonium perchlorate |
| JP2008507472A (en) * | 2004-07-26 | 2008-03-13 | オートリブ エーエスピー，インコーポレイティド | Gas generator containing alkali metal perchlorate |
| JP2009269813A (en) * | 2008-04-11 | 2009-11-19 | Daicel Chem Ind Ltd | Gas generator composition |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3912562A (en) * | 1973-09-10 | 1975-10-14 | Allied Chem | Low temperature gas generator propellant |
| US6039820A (en) * | 1997-07-24 | 2000-03-21 | Cordant Technologies Inc. | Metal complexes for use as gas generants |
| US6964716B2 (en) * | 2002-09-12 | 2005-11-15 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | Gas generating composition |
| JP4672975B2 (en) * | 2002-10-31 | 2011-04-20 | ダイセル化学工業株式会社 | Gas generant composition |
| US7887650B2 (en) * | 2006-03-02 | 2011-02-15 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | Gas generating composition |
| JP5422096B2 (en) * | 2006-11-02 | 2014-02-19 | 株式会社ダイセル | Gas generant composition |
| US8815029B2 (en) * | 2008-04-10 | 2014-08-26 | Autoliv Asp, Inc. | High performance gas generating compositions |
-
2013
- 2013-03-13 US US13/799,559 patent/US20140261927A1/en not_active Abandoned
-
2014
- 2014-03-05 WO PCT/US2014/020750 patent/WO2014158891A1/en active Application Filing
- 2014-03-05 EP EP14774422.1A patent/EP2970036B1/en active Active
- 2014-03-05 JP JP2016500663A patent/JP6261713B2/en active Active
- 2014-03-05 CN CN201480012821.5A patent/CN105008310B/en active Active
-
2019
- 2019-12-23 US US16/725,744 patent/US20200207681A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5656793A (en) * | 1994-05-09 | 1997-08-12 | Eiwa Chemical Ind. Co., Ltd. | Gas generator compositions |
| US5817972A (en) * | 1995-11-13 | 1998-10-06 | Trw Inc. | Iron oxide as a coolant and residue former in an organic propellant |
| JP2001192288A (en) * | 1999-06-25 | 2001-07-17 | Nippon Kayaku Co Ltd | Gas generating agent composition |
| WO2001023304A1 (en) * | 1999-09-27 | 2001-04-05 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | Basic metal nitrate, method for producing the same and gas-generating agent composition |
| JP2004155645A (en) * | 2002-09-12 | 2004-06-03 | Daicel Chem Ind Ltd | Gas generator composition |
| JP2007500124A (en) * | 2003-07-25 | 2007-01-11 | オートリブ エーエスピー，インコーポレイティド | Gas generator containing ammonium perchlorate |
| JP2005154167A (en) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | Daicel Chem Ind Ltd | Gas generator composition |
| JP2008507472A (en) * | 2004-07-26 | 2008-03-13 | オートリブ エーエスピー，インコーポレイティド | Gas generator containing alkali metal perchlorate |
| JP2009269813A (en) * | 2008-04-11 | 2009-11-19 | Daicel Chem Ind Ltd | Gas generator composition |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017212917A1 (en) * | 2016-06-09 | 2017-12-14 | 国立大学法人 東京大学 | Low temperature gas generating agent composition |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6261713B2 (en) | 2018-01-17 |
| EP2970036B1 (en) | 2018-09-26 |
| US20200207681A1 (en) | 2020-07-02 |
| CN105008310A (en) | 2015-10-28 |
| US20140261927A1 (en) | 2014-09-18 |
| EP2970036A4 (en) | 2016-11-16 |
| CN105008310B (en) | 2017-08-25 |
| EP2970036A1 (en) | 2016-01-20 |
| WO2014158891A1 (en) | 2014-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6261713B2 (en) | Improved slag generation for copper-containing gas generants | |
| US7758709B2 (en) | Monolithic gas generant grains | |
| EP1538137B1 (en) | Gas generant composition | |
| KR101518316B1 (en) | Gas generant formulation with reducing inflator particulate | |
| JP5769207B2 (en) | Additives for liquid-cooled inflators | |
| US20060219340A1 (en) | Gas generating system | |
| EP2551629B1 (en) | Inflator device with fuel-rich monolithic grain and oxidant-enhanced combustion | |
| US20130199399A1 (en) | Hydrogen enhanced reactive gas inflator | |
| JP2013541487A (en) | Explosive gas generating compounds | |
| KR100640742B1 (en) | Gas generating agent, process for production thereof, and gas generators for air bags | |
| JP2009502718A (en) | Self-ignition / booster composition | |
| JP2005313812A (en) | Gas producer | |
| WO2011045942A1 (en) | Gas generating agent composition, molded product of the composition, and gas generation device equipped with the molded product | |
| JP4098776B2 (en) | Micro-gas generation | |
| JPH11157978A (en) | Gas-generating agent composition | |
| JP5714009B2 (en) | Inflator assembly | |
| JP3920773B2 (en) | Gas evolution by metal complexes of guanylurea nitrate. | |
| JP2008174441A (en) | Gas generating system and composition | |
| JP2005219987A (en) | Igniter molding and gas generator therewith | |
| US6328830B1 (en) | Metal oxide-free 5-aminotetrazole-based gas generating composition | |
| JP2018158872A (en) | Gas generating agent composition and molding thereof, and gas generator using the same | |
| US8241444B1 (en) | Gas generant composition | |
| US20090056842A1 (en) | Compositions of gas generates with polymer adhesive | |
| WO2004080767A1 (en) | Gas generator | |
| US10919818B1 (en) | Auto-ignition composition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161220 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20170321 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20170519 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170620 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171114 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171212 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6261713 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |