JP2017530920A - ガス発生火工一体化ブロック - Google Patents
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Abstract
Description
a)ガス貯蔵タンクはいまだに(たとえガスが高圧縮されても)寸法が大きい;
b)タンク(ボトルなど)内に高圧で貯蔵されたガスの存在は、明らかな安全上の理由で、前記タンクは長い期間、高い内部圧力に耐えるように技術基準および圧力下でのエンベロープに関する指令を守ることによって寸法が決定され、それは、大きな厚さ(したがって、相当な重量)の、または高い製造コストの軽量材料(複合材料)を使用する構造となる;最後に、
c)メンテナンスの周期的な実施は装置の耐用年数の全体にわたって安全で最適な作動を保証することが要求される。これらの実施は明らかに運転コストに影響する。
−燃焼の表面積が低減されるような(それらが燃焼される大きな厚さを有するような)大きなブロック(典型的には、厚さ≧10mmおよび相当直径≧10mmを備えた);前記ブロックは、制限のある圧縮成型力で、密度が高められて(つまり、低い気孔率有する:<5%、有利には≦3%、非常に有利には≦2%)製造(形成)されることができ、実際の利点を与える。そのようなブロックにより、できるだけ高い密度(占有された装薬体積に対する火工製品の重量に対応する装薬の密度)を有する装薬が得られる(航空部門を特に対象とする内蔵システムにおいて特に有益なガス発生器の全体寸法の低減を可能にする。典型的には、この要求は、エアバッグ用ガス発生器で従来使用されたものなど、大量のペレットの形態での装薬の使用を効果的に禁止する)。ブロックの外側面の抑制(例えば、熱硬化性ワニスの堆積による)がさらにもたらされて、非常に長い加圧時間が要求される状況でブロックの燃焼時間を増加し得る;
−低い燃焼温度を有するブロック:1415K以下。そのような低い燃焼温度は、生成されたガスの冷却により圧力の不可避の損失を制限する。この低い燃焼温度は、さらに、ガス発生器および加圧される構造に課された熱応力に関して特に有益である;
−低い燃焼速度を有するブロック。より正確に、下記が必要である:1)低圧(燃焼は、低圧(これは、ガス発生器(したがって、ガス発生器の重量に関して)、および加圧される構造の圧力抵抗の制約に関して特に有益である)で起こるに違いない)での適度な燃焼速度、そしてその割合は、典型的には、1〜10MPaで6mm/s未満(高圧(20MPa)での燃焼速度が潜在的に6mm/sを超えるが、前記高圧での燃焼速度は所望の用途(長い期間にわたる大容積構造の加圧)を考慮して、ここで全く関連がないことが理解される));2)大気圧でのゼロでない割合(ブロックが完全に燃焼することが望ましい);
−引火性および燃焼ウォームアップの良好な特性を有するブロック;
−凝集形態で燃焼残渣を生成するブロック(このように、容易に濾過可能であり、装置に組み入れられなければならないガスろ過システムの寸法を低減することを有利に可能にする残渣);
−また良好なガス収率を有するブロック(一般的に、38mol/kgを超え、好ましい変形例では42mol/kgを超える)、組み入れられる火工装薬の重量、したがって、システムの重量(これは、航空市場を対象とする装置に特に有利である)を制限することを可能にする。
a)サイズ:10mm以上の厚さ、10mm以上の相当直径、
b)気孔率:5%未満の気孔率(このパラメーターは、百分率で表され、理論密度と実際の密度との差の理論密度に対する比率に相当する)、および
c)組成:それらの組成は重量%で表され、それらの重量の少なくとも94%について、
硝酸グアニジン(GN)77.5〜92.5%、
塩基性硝酸銅(BCN)5〜10%、および
融点が2100Kを超える少なくとも1つの無機チタン酸塩2.5〜12.5%
を含む。
−上述の同定された3つの成分:酸化装薬としての硝酸グアニジン(GN)、還元装薬としての塩基性硝酸銅(BCN)、および耐熱性装薬としての無機チタン酸塩(この装薬の融点(>2100K)は、それが存在する塩基GN+BCNの燃焼温度よりさらに高い(そのような塩基は非平衡であり(以下参照)、約1500Kよりさらに低い燃焼温度を有する)固体燃焼残渣の凝集剤と燃焼調整剤との二重の機能をもたらす(意外に、必要な燃焼の厳しい特性(温度および燃焼速度)に達することを可能にする);
−以下に記載の割合で:酸素平衡に関して高い非平衡なGN+BCN主成分で(その重量割合GN/BCN≧7.75、有利には≧8.5に起因して)、この非平衡は、要求される燃焼特性に関して適切であり、少なくとも1つのチタン酸塩は、かなりの量(1つの実施形態によれば、≧2.5重量%、≧5重量%、その結果、それが(意外に)進展する燃焼特性に対する最適化の技術的効果は重要である)ではあるが過剰でない量(≦12.5重量%、とりわけガス収率および引火性に関して)で存在する。
1)発明のブロックの組成中の硝酸グアニジンの高い含有量(77.5〜92.5重量%)は、前記硝酸グアニジンのレオプラスチック挙動に起因して、前記ブロックの密度(低気孔率)に関して特に有利である。それは、特に乾式プロセスによって、前記ブロックの準備の間に圧縮成型および/または圧縮のステップを実行するために特に有利である(以下参照)。
2)したがって、硝酸グアニジンおよび塩基性硝酸銅は、7.75〜18.5の重量割合R=GN/BCN(非平衡)で存在する(GNおよびBCNについて述べられた重量割合を参照)。前記重量割合は、有利には8.5〜15、非常に有利には8.5〜12、特に好ましくは8.5〜10である。有利で、非常に有利で、特に好ましいこれらの実施形態は、要求された燃焼特性に関してそうであるが問題のブロックの引火性およびガス収率に関してもそうである。
a)本質的な成分(一般的に少なくとも還元装薬:GN)の少なくとも1つの水溶液を調製し、前記溶液に可溶でない前記本質的な成分の他の少なくとも1つ(一般的に少なくとも酸化装薬:BCN)の懸濁液を任意に調製すること、次いで、
b)前記溶液または懸濁液から噴霧乾燥によって粉末を得ること、
任意に、c)前記粉末に、溶液または懸濁液に予め入れられてない成分または複数の成分を添加すること(すべての成分がなかったと仮定して)、
最後にd)ブロックを生成するための、このように得られた粉末混合物を成形すること(=噴霧乾燥の終わりに得られた粉末または噴霧乾燥の終わりに前記補足的成分または複数の成分を加えて得られた粉末=必要とされるブロックの成分をすべて含む粉末);
前記少なくとも1つの無機チタン酸塩は、噴霧乾燥される(霧化される)溶液または懸濁液および/または噴霧乾燥された(霧化された)粉末に(それが成形される前に)添加される。
−例Aにおける組成は、国際公開第2007/113299号パンフレットの教示による組成である。それは、GN52.44重量%およびBCN44.87重量%を含む(比率R=GN/BCN(=1.2)は化学量論平衡に近い)。それは、またアルミナ2.69重量%を含む(スラグ剤(国際公開第2007/113299号パンフレットによる));
−例Bにおける組成は、さらにチタン酸ストロンチウム4重量%を含む「国際公開第2007/113299号パンフレットの教示による」組成である(化学量論平衡(R=1.2)に近いGNおよびBCNの含有量を参照);
−例Cにおける組成は、非平衡GN+BCN主成分組成(R=GN/BCN=8.7)である。GNおよびBCNに加えて、前記組成は、例Aの組成と同一レベルでアルミナ(スラグ剤)を含む。
−2MPaおよび0.1MPaで測定された燃焼速度が、それぞれ、上記表1における発明による例8の組成および例Aの組成(国際公開第2007/113299号パンフレットによる)を有するブロック(直径:24.6mmおよび厚さ:10mm)で測定され、
−20MPa(高圧)での燃焼速度が、それぞれ、上記表1における発明による例8の組成および例Aの組成(国際公開第2007/113299号パンフレットによる)を有するペレット(直径:6.35mmおよび厚さ:2mm)で測定された。これは、純粋に、高圧で燃焼速度を測定することに適切な形状である。
Claims (15)
- 実質的に円筒形状のガス発生火工一体化ブロックであって、
−10mm以上の厚さ、10mm以上の相当直径、および5%未満の気孔率を有し、
−組成は重量%で表され、その重量の少なくとも94%について、
硝酸グアニジン77.5〜92.5%、
塩基性硝酸銅5〜10%、および
融点が2100Kを超える少なくとも1つの無機チタン酸塩2.5〜12.5%、
を含むことを特徴とするガス発生火工一体化ブロック。 - 厚さが10〜100mmであり、および/または相当直径が10〜100mmである、請求項1に記載のブロック。
- 気孔率が2%以下である、請求項1または2に記載のブロック。
- 組成が、前記硝酸グアニジンおよび前記塩基性硝酸銅を8.5〜15(8.5≦R≦15)、有利には8.5〜12(8.5≦R≦12)の比率Rで含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のブロック。
- 前記少なくとも1つの無機チタン酸塩が、金属チタン酸塩およびアルカリ土類チタン酸塩から選択された少なくとも1つの無機チタン酸塩からなることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のブロック。
- 前記少なくとも1つの無機チタン酸塩が、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)および/またはチタン酸カルシウム(CaTiO3)および/またはチタン酸アルミニウム(Al2TiO5)からなることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のブロック。
- 前記硝酸グアニジン、塩基性硝酸銅、および少なくとも1つの無機チタン酸塩が、その重量の少なくとも97重量%、有利には少なくとも99重量%に相当することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のブロック。
- 組成が、前記硝酸グアニジン、塩基性硝酸銅、および少なくとも1つの無機チタン酸塩に加えて、少なくとも1つの処理添加剤を1%以下の重量割合で含むことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のブロック。
- 組成が、前記硝酸グアニジン、塩基性硝酸銅、および少なくとも1つの無機チタン酸塩に加えて、少なくとも1つのバインダーまたは少なくとも1つのフラックスを5%以下の重量割合で含むことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のブロック。
- 組成が、その重量の100%に対して、
−前記硝酸グアニジン、
−前記塩基性硝酸銅、
−前記少なくとも1つの無機チタン酸塩、および
−少なくとも1つの処理添加剤、
を含むことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のブロック。 - 組成が、その重量の100%に対して、
−前記硝酸グアニジン、
−前記塩基性硝酸銅、
−前記少なくとも1つの無機チタン酸塩、
−少なくとも1つの処理添加剤、および
−少なくとも1つのバインダーまたは少なくとも1つのフラックスを含むことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のブロック。 - 請求項1から11のいずれか一項に記載の実質的に円筒形状のガス発生火工一体化ブロックを得る方法であって、
乾式プロセスまたは湿式プロセスからなり、有利には乾式プロセスからなることを特徴とする方法。 - 乾式プロセスからなり、有利には、前記硝酸グアニジン、前記塩基性硝酸銅、前記少なくとも1つの無機チタン酸塩、少なくとも1つの処理添加剤、および任意に少なくとも1つのフラックスを含む粉末混合物を圧縮すること、または圧縮成型された材料を得るために、前記硝酸グアニジン、前記塩基性硝酸銅、少なくとも1つの処理添加剤、および任意に少なくとも1つのフラックスを含む粉末混合物を圧縮成型し、その後前記圧縮成型された材料を粒状にして顆粒を得、その後前記顆粒を圧縮することを含み、前記少なくとも1つの無機チタン酸塩が、圧縮成型される粉末混合物および/または圧縮される顆粒に添加されることを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 湿式プロセスからなり、有利には、前記硝酸グアニジン、前記塩基性硝酸銅、前記少なくとも1つの無機チタン酸塩、少なくとも1つの処理添加剤、少なくとも1つのバインダー、および溶媒を含むペーストを押し出すこと、または少なくとも前記硝酸グアニジンを含む水溶液を調製し、前記水溶液中で少なくとも塩基性硝酸銅を任意に懸濁し、前記溶液または懸濁液を噴霧乾燥することによって粉末を得、必要ならば、前記粉末に前記ブロックの補足的成分を添加し、前記ブロックの成分をすべて含む前記補足的成分が任意に添加された粉末を成形することを含み、前記少なくとも1つの無機チタン酸塩が、噴霧乾燥される溶液または懸濁液および/または噴霧乾燥された粉末に添加されることを特徴とする請求項12に記載の方法。
- ガス発生固体火工装薬を含むガス発生器であって、前記装薬が、請求項1から11のいずれか一項に記載の、および/または請求項12から14のいずれか一項に記載の方法によって得られた少なくとも1つのブロックを含むことを特徴とするガス発生器。
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