JPH0475199B2 - - Google Patents

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JPH0475199B2
JPH0475199B2 JP26264185A JP26264185A JPH0475199B2 JP H0475199 B2 JPH0475199 B2 JP H0475199B2 JP 26264185 A JP26264185 A JP 26264185A JP 26264185 A JP26264185 A JP 26264185A JP H0475199 B2 JPH0475199 B2 JP H0475199B2
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gas generating
carbonate
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gas
metal
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガス発生剤に関するものであり、特に
著しい高温に対する耐熱性を要求される駆動装置
等火工品に使用することが可能な、耐熱性の優れ
たガス発生剤に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、ロケツトや人工衛星等宇宙機器に塔載さ
れる駆動装置等火工品の圧力発生源として組込ま
れるガス発生剤はその火工品の使用目的に応じ
て、黒色火薬、無煙火薬、コンポジツト推進薬等
が使い分けされている。これらのガス発生剤は燃
焼時に発生するガスと熱により高い圧力を発生さ
せることができるため、目的に応じた作用を行う
ことができ、作動信頼性を充分確保し得るもので
ある。 また、特に耐熱性が要求される火工品の場合に
は金属粉末と金属酸化物とを混合した混合火薬が
使用されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、前記黒色火薬、無煙火薬、コンポジツ
ト推進薬等をガス発生剤として使用した場合、約
100℃までの作動信頼性は充分であるが、200℃以
上の高温下での熱安定性および耐熱性はゼロに等
しい。また、耐熱性が要求される火工品に使用さ
れる金属粉末と金属酸化物とを混合した混合火薬
は発火点が一般に高く、熱安定性は良好であるが
燃焼生成物は殆んど固体でありガスが発生しない
ため高い圧力を得ることができないという欠点が
あつた。 〔問題を解決する手段〕 本発明者らは、これらの欠点を取除くため、鋭
意研究を重ねた結果、300℃以上の高温下でも十
分ガスを発生させることができるガス発生剤を見
い出した。 すなわち、本発明は分解温度が400〜1000℃で
ある無機炭酸塩もしくは金属酸化物、または沸点
が400〜1000℃である無機元素を金属箔で包んだ
ガス発生薬包(以下ガス発生薬包と略記す)を金
属粉末と金属酸化物の混合物であるテルミツト剤
(以下テルミツト剤と略記す)中に分散させてな
ることを特徴とするガス発生剤である。 電気点火によつてテルミツト剤を燃焼させると
テルミツト反応によつて得られる溶融金属と反応
熱によつて金属箔が溶けると、その中の無機炭酸
塩、または金属酸化物は分解温度に達するため、
分解が起こり、炭酸ガスや酸素等のガスを発生さ
せる。そのガスは周囲の熱により加熱膨張し、高
い圧力を得ることができる。 また無機元素の場合も前記の機構で沸点に達し
たとき、蒸発ガス化するため、同様に高い圧力を
得ることができる。 本発明における分解温度が400〜1000℃の範囲
にある無機炭酸塩として具体的には、炭酸カリウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸ルビジ
ウム等を例示することができる。 また、分解温度が400〜1000℃の範囲にある金
属酸化物として具体的には、酸化コバルト、過酸
化ナトリウム等を例示することができる。 更に、沸点が400〜1000℃の範囲にある無機元
素として具体的には、亜鉛、イオウ、カドミウ
ム、カリウム、セシウム、ルビジウム等を例示す
ることができる。 本発明に用いるテルミツト剤としては、発火温
度が高く、燃焼反応した時に溶融金属を生成し、
しかも、その温度が高い方が好ましい。 例えば、酸化鉄−アルミニウム系のテルミツト
剤は発火温度が約1100℃で、溶融金属は鉄であ
り、その温度は約2000℃に達する。 また、酸化銅−アルミニウム系のテルミツト剤
は発火温度が約650℃で、溶融金属は銅であり、
その温度は約1500℃に達するため最適なものであ
る。 本発明に用いることができる金属箔は粉末状ま
たは粒状である無機炭酸塩、無機酸化物あるいは
無機元素を簡単に包むことができ、テルミツト剤
が反応している間は前記ガス発生物質を保護し、
テルミツト剤が反応終了した後、溶融した金属の
熱で簡単に溶けるものが望ましい。金属箔の厚さ
は10〜100μmが適当であり、金属箔の材質として
具体的には、アルミニウム箔、銅箔、錫箔、亜鉛
箔等を例示することができる。 本発明における無機炭酸塩、無機酸化物または
無機元素とテルミツト剤との配合比率は重量比
1:1〜5が適当であり、必要なガス量によつて
この範囲内で選定すればよい。 又、ガス発生薬包にする場合、ガス発生物質の
総重量を3〜10等分し、適当な大さに切断した金
属箔の中央に置き、通常の手段を用いて、内包物
がこぼれ落ちない程度に包み込めばよい。 テルミツト剤への点火方法は通常の火工品に用
いられている電気点火具を用いることができる。 その電気点火具において発熱抵抗線のまわりに
配置する点火玉は熱安定性のよい組成物、例えば
鉛丹−ケイ素鉄、クロム酸バリウム−ボロン、酸
化鉛−ボロンなどを用いるとよい。 〔発明の効果〕 本発明のガス発生剤を用いた場合の効果は次の
とおりである。 (1) 300℃以上の高温下に曝らされても自然発火
や劣化を起こすことはなく、安定な燃焼をする
ため、高温下で簡単にガスを発生させることが
できる。 (2) 従来のガス発生剤を使用した駆動装置等火工
品の各構成部品を変更することなく、本発明の
ガス発生剤におきかえることができる。 (3) その場合、300℃以上の高温に対する作動信
頼性を確保できるため、宇宙空間に長時間飛翔
する宇宙機器への使用が可能となる。 実施例および比較例 以下、本発明を実施例によつて具体的に説明す
る。なお配合比率はすべてを重量部基準で表示し
た。 実施例および比較例で実施した耐熱試験および
作動試験は全て、火工品の一つであるワイヤーカ
ツタを使用して実施した。そのワイヤーカツタの
構成および機能を第1図で説明する。 その構成は、シリンダ1内にワイヤ3を切断す
る刃を備えた可動ピストン2が配設され、シリン
ダ1の一端に設けられた穴部にワイヤ3を貫通さ
せる。シリンダ1の他端にテルミツト剤4の中に
ガス発生薬包5を分散させた本発明のガス発生剤
を装填したガス発生器11を組付けたワイヤーカ
ツタである。 ワイヤーカツタの機能は電気点火具6の脚線に
電流を流すことにより電気点火具6を作動させ、
テルミツト剤4を点火燃焼させると、その熱で金
属箔が溶融し、ガス発生物質がガスを発生するた
め、シリンダ1内の圧力が上昇し、ピストン2が
移動し、刃がワイヤ3に当り、ワイヤ3を切断す
るものである。 実施例 1〜5 テルミツト剤として酸化鉄−アルミニウム系と
酸化銅−アルミニウム系との2種、ガス発生物質
として、炭酸ナトリウム、亜鉛粉末、過酸化ナト
リウム、イオウおよび酸化コバルトの5種につい
て第1表に示す組合せてガス発生剤を作成し、ワ
イヤーカツタに装填し、次の試験を行つた。 ワイヤーカツタを100℃10時間保持した後200℃
10時間保持、続いて350℃10時間保持する耐熱試
験を行つた。 その後、ワイヤーカツタを作動させ、ワイヤー
が確実に切断するか否かを確認する作動試験を行
つた。 その結果を第1表に示す。 比較例 1〜2 従来、ガス発生剤として用いられている黒色火
薬および混合火薬である硝酸カリウム−ボロン系
の2種について実施例と同様のワイヤーカツタを
組立て、実施例と同一条件で耐熱試験および作動
試験を行つた。 その結果を第1表に示す。 【表】
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a gas generating agent, and in particular a heat-resistant gas generating agent that can be used in pyrotechnics such as drive devices that require heat resistance to extremely high temperatures. This invention relates to a gas generating agent with excellent properties. [Prior Art] Conventionally, gas generating agents incorporated as pressure generation sources in pyrotechnics such as drive devices mounted on space equipment such as rockets and artificial satellites have been mixed with black powder, black powder, etc., depending on the purpose of use of the pyrotechnics. Smokeless gunpowder, composite propellant, etc. are used. These gas generating agents can generate high pressure by the gas and heat generated during combustion, so they can function according to the purpose and can ensure sufficient operational reliability. Further, in the case of pyrotechnic products that particularly require heat resistance, mixed explosives made by mixing metal powder and metal oxide are used. [Problems to be solved by the invention] However, when the above-mentioned black powder, smokeless gunpowder, composite propellant, etc. are used as a gas generating agent, approximately
Operational reliability up to 100°C is sufficient, but thermal stability and heat resistance at high temperatures of 200°C or higher are equal to zero. In addition, mixed explosives made by mixing metal powder and metal oxide used in pyrotechnics that require heat resistance generally have a high ignition point and have good thermal stability, but the combustion products are mostly solid. The drawback was that high pressure could not be obtained because no gas was generated. [Means for Solving the Problem] In order to eliminate these drawbacks, the present inventors have conducted intensive research and have discovered a gas generating agent that can sufficiently generate gas even at high temperatures of 300° C. or higher. That is, the present invention provides a gas-generating drug package (hereinafter referred to as a gas-generating drug package) in which an inorganic carbonate or metal oxide with a decomposition temperature of 400 to 1000°C, or an inorganic element with a boiling point of 400 to 1000°C is wrapped in metal foil. This is a gas generating agent characterized by being made by dispersing a thermite agent (hereinafter abbreviated as a thermite agent) which is a mixture of a metal powder and a metal oxide. When the thermite agent is burned by electric ignition, the metal foil is melted by the molten metal obtained by the thermite reaction and the reaction heat, and the inorganic carbonates or metal oxides therein reach their decomposition temperature.
Decomposition occurs, producing gases such as carbon dioxide and oxygen. The gas is heated and expanded by the surrounding heat, creating a high pressure. Also, in the case of inorganic elements, when the boiling point is reached by the above-mentioned mechanism, the element evaporates and becomes a gas, so a high pressure can be obtained in the same way. Specific examples of the inorganic carbonate having a decomposition temperature in the range of 400 to 1000°C in the present invention include potassium carbonate, sodium carbonate, lithium carbonate, rubidium carbonate, and the like. Further, specific examples of metal oxides having a decomposition temperature in the range of 400 to 1000°C include cobalt oxide, sodium peroxide, and the like. Further, specific examples of inorganic elements having a boiling point in the range of 400 to 1000°C include zinc, sulfur, cadmium, potassium, cesium, rubidium, and the like. The thermite agent used in the present invention has a high ignition temperature and produces molten metal when it undergoes a combustion reaction.
Moreover, it is preferable that the temperature is higher. For example, an iron oxide-aluminum thermite agent has an ignition temperature of about 1100°C, and the molten metal is iron, whose temperature reaches about 2000°C. In addition, the copper oxide-aluminum thermite agent has an ignition temperature of approximately 650°C, and the molten metal is copper.
The temperature reaches approximately 1500℃, which is optimal. The metal foil that can be used in the present invention can easily wrap powdered or granular inorganic carbonates, inorganic oxides, or inorganic elements, and protect the gas-generating substance during the reaction of the thermite agent. ,
It is desirable that the thermite agent be easily melted by the heat of the molten metal after the reaction is completed. The appropriate thickness of the metal foil is 10 to 100 μm, and specific examples of the material of the metal foil include aluminum foil, copper foil, tin foil, and zinc foil. The appropriate blending ratio of the inorganic carbonate, inorganic oxide or inorganic element to the thermite agent in the present invention is a weight ratio of 1:1 to 5, and may be selected within this range depending on the required gas amount. In addition, when making gas-generating medicine packages, divide the total weight of the gas-generating substance into 3 to 10 equal parts, place them in the center of metal foil cut into appropriate sizes, and use normal means to prevent the contents from falling out. You just have to wrap it up to a certain degree. The thermite agent can be ignited using an electric igniter commonly used in pyrotechnics. The ignition ball disposed around the heating resistance wire in the electric igniter is preferably made of a composition with good thermal stability, such as lead red-silicon iron, barium chromate-boron, lead oxide-boron, or the like. [Effects of the Invention] The effects of using the gas generating agent of the present invention are as follows. (1) Even when exposed to high temperatures of 300℃ or higher, it does not spontaneously ignite or deteriorate, and as it burns stably, it can easily generate gas at high temperatures. (2) The gas generating agent of the present invention can be replaced with the gas generating agent of the present invention without changing each component of a pyrotechnic device such as a drive device that uses a conventional gas generating agent. (3) In that case, operational reliability at temperatures of 300°C or higher can be ensured, making it possible to use it in space equipment that flies for long periods of time in space. EXAMPLES AND COMPARATIVE EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples. All compounding ratios are expressed in parts by weight. All heat resistance tests and operation tests conducted in Examples and Comparative Examples were conducted using wire cutters, which are a type of pyrotechnics. The structure and function of the wire cutter will be explained with reference to FIG. Its structure is such that a movable piston 2 equipped with a blade for cutting a wire 3 is disposed within a cylinder 1, and the wire 3 is passed through a hole provided at one end of the cylinder 1. This is a wire cutter in which a gas generator 11 loaded with the gas generating agent of the present invention in which gas generating cartridges 5 are dispersed in a thermite agent 4 is attached to the other end of a cylinder 1. The function of the wire cutter is to operate the electric igniter 6 by passing current through the leg wires of the electric igniter 6.
When the thermite agent 4 is ignited and burned, the metal foil is melted by the heat, and the gas generating substance generates gas, so the pressure inside the cylinder 1 increases, the piston 2 moves, and the blade hits the wire 3. This is for cutting the wire 3. Examples 1 to 5 Table 1 shows two types of thermite agents: iron oxide-aluminum oxide and copper oxide-aluminum oxide, and five types of gas generating substances: sodium carbonate, zinc powder, sodium peroxide, sulfur, and cobalt oxide. A gas generating agent was prepared using the combination shown below, loaded into a wire cutter, and the following test was conducted. After holding the wire cutter at 100℃ for 10 hours, it was heated to 200℃.
A heat resistance test was conducted by holding the sample for 10 hours and then holding it at 350°C for 10 hours. Thereafter, the wire cutter was operated and an operation test was conducted to confirm whether the wire could be cut reliably. The results are shown in Table 1. Comparative Examples 1 to 2 Wire cutters similar to those in the example were assembled using black gunpowder, which is conventionally used as a gas generating agent, and potassium nitrate-boron type, which is a mixed gunpowder, and heat resistance tests and operation were performed under the same conditions as in the example. I conducted a test. The results are shown in Table 1. 【table】

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本願発明のガス発生剤を用いた実施例
および比較例で使用したワイヤーカツタの一部断
面図である。 1…シリンダ、2…ピストン、3…ワイヤ、4
…テルミツト剤、5…ガス発生薬包、6…電気点
火具。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of wire cutters used in Examples and Comparative Examples using the gas generating agent of the present invention. 1...Cylinder, 2...Piston, 3...Wire, 4
...Thermite agent, 5...Gas generating cartridge, 6...Electric igniter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 分解温度が400〜1000℃である無機炭酸塩、
もしくは金属酸化物、または沸点が400℃〜1000
℃である無機元素を金属箔で包んだガス発生薬包
を金属粉末と金属酸化物との混合物であるテルミ
ツト剤中に分散させてなるガス発生剤。 2 分解温度が400〜1000℃である無機炭酸塩ま
たは金属酸化物が炭酸カリウム、炭酸ナトリウ
ム、炭酸リチウム、炭酸ルビジウム、酸化コバル
トまたは過酸化ナトリウムである特許請求の範囲
第1項記載のガス発生剤。 3 沸点が400〜1000℃である無機元素が亜鉛、
イオウ、カドミウム、カリウム、セシウム、また
はルビジウムである特許請求の範囲第1項記載の
ガス発生剤。
[Claims] 1. An inorganic carbonate having a decomposition temperature of 400 to 1000°C;
or metal oxides, or boiling points between 400℃ and 1000℃
A gas generating agent made by dispersing a gas generating cartridge containing an inorganic element at ℃ in metal foil into a thermite agent, which is a mixture of metal powder and metal oxide. 2. The gas generating agent according to claim 1, wherein the inorganic carbonate or metal oxide having a decomposition temperature of 400 to 1000°C is potassium carbonate, sodium carbonate, lithium carbonate, rubidium carbonate, cobalt oxide, or sodium peroxide. . 3. Zinc is an inorganic element with a boiling point of 400 to 1000℃.
The gas generating agent according to claim 1, which is sulfur, cadmium, potassium, cesium, or rubidium.
JP26264185A 1985-11-25 1985-11-25 Gas generator Granted JPS62123089A (en)

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JPS62123089A JPS62123089A (en) 1987-06-04
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