KR100257145B1

KR100257145B1 - 미립자가 없는 비독성, 무취 및 무색 가스를 발생시키는 불꽃 팽창 방법

Info

Publication number: KR100257145B1
Application number: KR1019970706805A
Authority: KR
Inventors: 로버트 에스. 쉬피; 로버트 리 티보디유
Original assignee: 카알라일 씨. 링 쥬니어; 애틀랜틱 리서치 코포레이션
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2000-05-15
Also published as: EP0819238A1; EP0819238A4; EP0819238B1; JPH11503104A; AU5525996A; JP3795525B2; WO1996030716A1; DE69621130D1; KR19980703401A; DE69621130T2

Abstract

본 발명의 미립물 부재, 비독성의 무취 및 무색 기체는 질산 암모늄의 발생제 및 개시제로서 임의로 칼륨과 함게 공정 용액과 하나 이상의 질산구아니딘 및 질산아미노구아니딘을 사용하여 모든 불꽃 팽창 장치에서 발생된다.

Description

미립자가 없는 비독성, 무취 및 무색 가스를 발생시키는 불꽃 팽창 방법 {AN ALL PYROTECHNIC METHOD OF GENERATING A PARTICULATE-FREE, NON-TOXIC ODORLESS AND COLORLESS GAS}

기술 분야

본 발명은 차량 운전자 억제 수단(restraint) 즉, 자동차용 에어백을 팽창시키는 등의 다양한 목적에 따라 미립자가 없는 비독성, 무취, 및 무색 가스를 발생시키기 위해 불꽃 팽창기 내에서 질산아미노구아니딘(ANG) 및 질산구아니딘(GN) 중 적어도 하나와 그리고 질산암모늄(AN), 또한 질산칼륨(KN)을 함유한 공융 용액(eutectic solution)을 사용하는 개선된 방법에 관한 것이다.

배경 기술

본 발명은 일반적으로 고체 복합 추진제 조성물에 관한 것이며, 보다 상세하게는 본원의 우선권과 동시에 출원된 미국 출원 번호 제 08/508,350 호에 기술된 바와 같은 가스 발생제로서 유용한 고체 복합 추진제 조성물(solid composite propellant compositions)에 관한 것이다.

최근에, 기존의 가스 발생 조성물을 개선시키기 위한 시도가 여러 가지 이유로 인해 성공을 거두지 못했기 때문에, 냉연소성의 비부식성이며, 다량의 가스를 발생시키지만 고체 비율이 낮은 미립자를 생성시키는 신규한 가스 발생 추진제에 대한 요구가 커졌다. 예를 들어, 특정 개질제의 첨가는 연소 온도를 낮추고 가스 생성량을 증가시키지만, 이와 같은 개질제는 바람직하지 않은 부식성 생성물의 생성을 초래하였다. 이와 달리, 종래에 사용되었던 다른 개질제는, 부식성 물질을 생성시키지는 않지만, 연소 온도를 상당히 낮추거나 또는 가스 발생을 증가시키는 데는 성공하지 못했다.

가스 발생기 기술분야에서 "추진제(propellant)"로 공지된 통상의 가스 발생 기 조성물은 탄력성 결합재를 함유한 질산암모늄 산화제로 구성되거나, 가압 성형된 충전물 형태를 취하고 있다. 질산구아니딘, 옥사미드 및 멜라민과 같은 다양한 화합물은 추진제로 사용되어 점화를 돕고, 순조로운 연소를 제공하고, 연소 속도를 조절하여 보다 낮은 화염 온도를 제공한다.

질산암모늄은 가장 일반적인 산화제인데, 그 이유는 단위 중량에 대하여 의외로 효과가 있으며, 낮은 화염 온도에서 비독성 및 비부식성 배기 가스를 생성시키기 때문이다. 또한, 질산암모늄은 연소 속도를 다른 산화제들에 의한 연소 속도 보다 낮게 한다. 질산암모늄은 값이 싸고, 구입이 용이하며, 취급하는데 안전하다. 질산암모늄에 대한 주된 결함은 임의의 관련 결합재가 조성물을 함께 고정시키기에 충분히 강력하고 적응성이 있지 못한 경우에는 온도 변화 중에 크랙(cracks) 및 공극을 형성시킬 수 이는 상변화를 겪게 된다는 점이다.

질산암모늄 조성물은 흡습성(hygroscopic)을 갖고 있기 때문에, 특히 소량의 습기가 흡수된 경우라도 점화시키기에 어렵다. 상기 조성물은 저압에서 연소를 지속시키지 못하기 때문에, 유연하며 안정된 연소를 달성할 뿐만 아니라 점화 및 저압 연소를 촉진시키기 위해 다양한 연소 촉매가 첨가된다. 에어백용으로 사용되는 가스 발생기 조성물은 금속성 첨가제 또는 심지어 과염소산암모늄과 같은 산화제도 함유해서는 안되는데, 이는 금속성 첨가제 또는 과염소산암모늄과 같은 산화제가 각각 침식성 및 부식성 배기 가스를 제공하기 때문이다. 예를 들어, 중크롬산 암모늄, 아크롬산구리 등과 같은 통상적으로 사용되는 첨가제는 모두 배기 가스중에 고형물을 생성시키기 때문에 바람직하지 못하다.

가스 발생기 조성물은 일반적으로 가압 성형 또는 압출 및 압축 성형 기술에 의해 제조된다. 고체 입자가 형성되고, 조성물은 적합한 조립기형(granulator-type) 장치를 사용하여 작은 조각으로 분할된다("과립화됨").

과립화시킨 후에, 상기 조성물은 요구되는 형상의 주형에 장전되어 약 7000psi(4921kg/㎠)로 가압 성형되어진다. 특정 형태의 결합재와 함께, 상기 주형은 조성물이 경화 또는 가황될 때까지 약 180℉(82℃)로 가열된다. 그리고 나서, 입자들은 가스 발생기 케이스로 옮겨진다. 상기 주형, 제작기(mill) 및 압축 장치는 고가이며; 또한, 장시간의 공정으로 인해 제조 비용이 증가된다. 이와 같은 기술을 사용하여 다량의 입자를 생성시키기는 특히 어렵다.

전술한 기술은, 질산암모늄 등의 산화제와 함께 구아니딘 형태의 화합물을 함유하는 조성물의 경우에는 충분하다. 예를 들어, 미국특허 제 3,031,347호에서 질산구아니딘 및 질산암모늄은 실시예 3 및 5에서 뿐만 아니라 칼럼 2에서도 함께 수록되어 있다. 그러나, 본 발명의 질산아미노구아니딘과 비교하여, 구아니딘 화합물은 아미노기가 부족할 뿐만 아니라, 상기 특허에서 개시된 조성물은 공융 용액을 형성할 수 있는 혼합물이 아니다. 마찬가지로, 미국특허 제 3,739,574호, 표 2의 칼럼2를 참조하기 바란다. 다른 한편으로는, 미국특허 제 3,845,970호, 칼럼 3에는 충격 흡수 시스템에서 가스를 발생시키기 위한 고체 조성물이 열거되어 있다. 다양한 조성물의 성분중에서 질산암모늄 및 질산아미노구아니딘이 특히 중요하다. 상기 두 물질은 혼합물로 기술되어 있지 않으며, 명백하게는, 공융 조성물로도 기술되어 있지 않다.

유사하게, 미국특허 제 3,954,528호에는 신규한 고체 복합 가스 발생 조성물이 기술되어 있다. 상기 언급된 성분 중에서 질산암모늄 및 질산트리아미노구아니딘이 특히 중요하다. 실시예 2 내지 5를 참조하기 바란다. 그러나, 직접적으로는 질산아미노구아니딘 조성물의 고유 성분, 또는 어떠한 공융 조성물도 상기 특허에 기술되지 않는다.

미국특허 제 4,111,728호에서, 발명자는 소량의 질산구아니딘이 함유된 질산암모늄을 설명하고 있다. 표의 칼럼 2 및 칼럼 3-4를 참조하기 바란다. 그러나, 조성물은 질산아미노구아니딘을 포함하지 않으며, 공융 용액을 형성하는 임의의 조성물의 특징도 존재하지 않는다.

미국특허 제 5,125,684호에는 건조 질산아미노구아니딘을 함유하는 추진제 조성물과 질산 음이온(nitrate anion)을 함유하는 산화제 염이 기술되어 있다. 그러나, 이는 본 발명의 성분의 특이한 조합을 설명하지 못했고, 공융 용액을 언급하지 않았기 때문에, 본 발명과는 구별된다.

마지막으로, 미국특허 제 5,336,439호에는 폭발성 에멀션(explosive emulsion)에 사용되는 농축물 및 염 조성물에 대하여 기술되어 있다. 칼럼 37과 38에 기술된 바와 같이, 질산암모늄이 조성물을 형성하는 성분중의 한 성분이지만, 칼럼 20, 라인 51에서는 아미노구아니딘 또한 적합한 성분인 것으로 설명하고 있다. 그럼에도 불구하고, 그 밖의 설명에서 언급되어진 바와 같이, 상기 특허는 본원에서 설명된 바와 같은 질산염을 포함하는 특이적 조성물을 개시하지 않았으며, 상기 성분을 함유하는 공융 조성물을 설명하지도 않았다.

발명의 상세한 설명

본 발명은 자동차에서 에어백을 팽창시키는 것과 같이 다양한 목적에 따라 미립자가 없는 비독성, 무취 및 무색의 가스를 발생시키는 방법 뿐만 아니라, 질산구아니딘(GN) 또는 질산아미노구아니딘(AGN)과 그리고 질산암모늄(AN)을 함유한 공융 혼합물에 관한 것이다. 미립자가 없는 비독성, 무취 및 무색 가스를 발생시키는 방법은 출구 포트가 구비된 밀폐된 챔버가 제공되는 단계와, 질산암모늄과, 질산아미노구아니딘 또는 질산아미노구아니딘중 하나를 포함하는 고체 공융 용액을 상기 챔버내에 배치시키는 단계, 및 이후 급제동이 챔버내의 탐지 장치에 의해 탐지되는 경우, 상기 공융 용액을 점화시키는 점화기가 제공되는 단계를 포함하며, 이로 인해 가스가 즉각적으로 발생되며 챔버의 출구 포트를 통하여 유도되어 자동차용 에어백을 팽창시키는 소정의 기능이 달성된다.

질산아미노구아니딘 또는 질산구아니딘과 그리고 질산암모늄의 공융 혼합물은 펠릿 크래킹(pellet cracking)을 수반하지 않으며, 온도 순환으로 인한 질산암모늄의 상변화를 실질적으로 감소시킨다는 것이 밝혀졌다. 더욱이, 이 공융 혼합물에 대략 1 내지 약 2%의 질산칼륨(KN)을 첨가하면 질산암모늄의 상변화가 완전히 사라지고, 온도 순환시에 가압 성형된 펠릿의 크래킹이 발생되지 않은 채로 유지됨이 밝혀졌다.

도면의 간단한 설명

이하, 본 발명의 추진제 시스템의 효과를 밝히기 위해, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 몇몇 실시예들을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 질산암모늄(AN), 질산암모늄/질산아미노구아디닌(AN/AGN) 공융 용액, 및 질산암모늄/질산아미노구아디닌/질산칼륨(AN/AGN/KN) 혼합물의 온도에 따른 DSC (Differential Scanning Calorimeter : 시차 주사 열량계) 열흐름을 도시한 그래프.

도 2는 질산암모늄/질산구아디닌/질산칼륨(AN/GN/KN) 조성물에서 질산칼륨(KN)의 농도를 변화시켰을 때의 온도에 따른 DSC 열흐름을 도시한 그래프.

도 3은 질산암모늄/질산아미노구아디닌/질산칼륨(AN/AGN/KN) 조성물에서 질산칼륨(KN)의 농도를 변화시켰을 때의 온도에 따른 DSC 열흐름을 도시한 도 2와 유사한 그래프.

도 4는 질산암모늄(AN), 질산암모늄/질산구아디닌(AN/GN) 공융 용액, 및 질산암모늄/질산구아디닌/질산칼륨(AN/AGN/KN) 혼합물의 온도에 따른 DSC 열흐름을 도시한 그래프.

도 5는 질산아미노구아니딘(AGN)/질산암모늄(AN) 추진제에 의해 제공된 배기 가스의 분석 결과를 도시한 도표.

도 6은 자동차 에어백을 팽창시키기 위해 가스 발생시에 사용되는 통상의 하이브리드 장치를 도시한 도면.

도 7은 본 발명에 따른 불꽃 팽창기를 도시한 도면.

도 8 및 도 9는 실험 데이터 1 및 2를 도시한 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1, 23 : 점화제 2 : 점화 장전물

5: 출구 포오트 7 : 압력 탱크

21 : 카트리지 22 : 발생제

24 : 점화제 리테이너 25 : O-링

27 : 스크린 28 : 파열 디스크

29 : 확산기 30 : 스프링

도 1은 질산암모늄(AN), 및 질산암모늄(AN)/질산아미노구아니딘(AGN) 공융 용액(AN/AGN), 및 질산암모늄(AN)/질산아미노구아니딘(AGN)/질산칼륨(KN)의 혼합물(AN/AGN/KN)의 DSC 열흐름(W/g)이 비교되어 있다. 상기 세 성분 조성물(AN/AGN/KN)은 98.96℃에 이르기까지 균일한 열흐름을 제공한다. 반면에, 상기 두 성분 조성물(AN/AGN)은 52.41℃에서 약간 떨어진 계속해서 86.60℃로 지향된다. 질산암모늄(AN)은 52.75℃에서 급경사로 떨어지고, 이후에 약간 증가하다가 89.25℃에서 다시 떨어진다.

도 2는 질산암모늄/질산구아니딘/질산칼륨(AN/GN/KN) 조성물에서 질산칼륨(KN) 농도를 약간씩 변화시켰을 때를 도시하고 있다. 1% 질산 칼륨(KN)에서, 상기 조성물은 53.07℃에서 조금 감소하다가 96.07℃까지 어떠한 주된 변화도 없이 계속해서 증가한다. 반면에, 질산칼륨의 농도가 1.5%로 증가될 때, 열흐름은 97.13℃까지 일정하게 유지된다. 질산칼륨의 농도를 1.75%까지 증가시킴으로써, 균일한 열흐름은 98.84℃까지 도달된다.

도 3은 질산구아니딘(GN) 대신에 질산아미노구아니딘(AGN)이 함유된(AN/AGN/KN) 것을 제외하고는, 도 2에 도시된 바와 유사하며 본질적으로는 동일한 패턴의 열흐름을 도시하고 있다. 1.5% 질산칼륨(KN) 및 1.75% 질산칼륨(KN)과 비교하여 1.75% 질산칼륨(KN)이 더 큰 차이가 나타나나, 도 2와 비교하여 전체 그래프는 본질적으로는 동일한 형태의 데이터를 나타내고 있다.

도 4는 도 1의 데이터와 유사한 비교로서, 질산아미노구아니딘/질산암모늄(AGN/AN) 조성물 대신에 질산구아니딘/질산암모늄(GN/AN) 조성물의 상변화를 도시하고 있다. 침하 지점에 대한 특정 수치가 약간 변화하지만, 여기에서도 마찬가지로 전체 결과는 질산구아니딘(GN) 대신에 질산아미노구아니딘(AGN)을 함유하는 조성물에 대해서 도시된 바와 동일한 패턴을 따른다.

도 5는 질산아미노구아니딘(AGN)/질산암모늄(AN) 추진제에 의해 제공된 배기 가스의 분석 결과를 도시하고 있다. 배기 가스는 60ℓ 탱크에 수집되어 530ppm의 일산화탄소와 함께 1300ppm의 이산화탄소를 나타내고 있다. 배기 가스는 비독성량의 시안화수소, 포름알데히드, 암모니아 및 산화질소를 또한 함유한다.

도 6에는 자동차의 에어백을 팽창시키기 위한 가스 발생시 사용하기 위한 통상의 하이브리드 장치가 도시되어 있다. 점화제(1)는 충돌로 인한 급감속을 탐지하는 (도시되지 않은) 센서에 응답하여 점화한다. 점화기는 주 발생제 장전물(8)의 연소를 유발하는 점화 장전물(2)을 점화시키는 고온 가스를 방출하고, 팽창 가스 혼합물(3)을 발생시킨다. 가스 혼합물(3) 내의 압력이 일정 수치로 증가될 때, 밀봉 디스크(6)는 가스 혼합물을 출구 포오트(5)를 통해 매니폴드(4)로 배출하도록 파열되며 에어백을 팽창시킨다. 발생제 콘테이너(9)는 주 발생제 장전물(8)을 보유한다. 모든 장전물 및 팽창 가스 혼합물(3)은 압력 탱크(7) 내에 밀봉되어 있다.

도 7은 본 발명에 따른 불꽃 발생기를 도시하고 있다. 팽창기의 어떠한 부분도 저장 용량을 위해 지정되어 있지 않기 때문에, 장치 규모가 하이브리드 팽창기 보다도 더 작다. 여기에서 점화제(23)가 추진제를 분해시켜서 미립자가 없는 비독성 가스를 배기시킬 때까지는 어떠한 가스도 존재하지 않는다. 카트리지(21)는 질산아미노구아니딘/질산암모늄(AGN/AN) 공융 용액인 발생제를 보유한다. 카트리지의 한 단부에는 과다한 온도 증가 또는 (충돌에 의한) 차량의 갑작스런 감속 등의 상태 변화의 결과로 발생하는 (도시되지 않은) 센서로부터의 신호에 반응하여 연소되어질 점화제(23)가 배치되어 있다. 점화제(23)는 점화제 리테이너(24)에 의해 정위치에 고정된다. 팽창기가 점화제가 배치된 단부에서 밀폐되도록 가스켓으로서 O-링(25)이 제공된다. 팽창기 내의 점화기의 반대측 측면은, 발생된 가스 내의 임의의 미립자를 보유하는 스크린(27), 발생제 베드의 안정성을 유지하기 위한 스프링(30), 및 가스압이 소정 수치에 달했을 때 파열되는 파열 디스크(28)를 보유하고 있으며, 가스가 카트리지(21)로부터 확산기(29)를 함유한 단부 부근의 카트리지(21) 벽 내의 (도시되지 않은) 출구 포트를 통해 배출되도록 한다. 배출된 가스가 과도하게 강한 스트림으로 배출되지 않도록 하기 위해, 확산기(29)가 팽창기의 배출 단부에 고정된다.

바람직한 실시예

온도 순환시 가압 성형된 펠릿 내부에 크랙 및 공극의 형성등의 질산암모늄이 갖는 단점을 피하면서 또한 예를 들어, 저비용, 유용성, 및 안전성 등의 질산암모늄 사용할 때의 장점을 달성하기 위해, 질산암모늄 산화제를 질산아미노구아니딘 및/또는 질산구아니딘에 혼합시켜서, 전술한 문제점의 일부를 방지하는 공융 용액을 형성하는 것이 제안된다. 이와 같이, 가압 성형된 펠릿 형태의 공융물로서 질산암모늄/질산아미노구아니딘(AN/AGN), 또는 질산암모늄/질산구아니딘(AN/GN)의 제공은 펠릿이 분해되는 경향이 없게 하고 온도 순환으로 인한 질산암모늄(AN)의 상변화를 감소시키면서 에어백을 팽창시키기 위한 미립자가 없는 비독성, 무취, 및 무색 가스를 생성시키는 발생제를 생성시킨다. 또한, 상기 혼합물의 흡습성이 어느 정도까지는 감소된다. 대략 1 내지 약 2 중량% 정도의 소량의 질산칼륨(KN)을 첨가함으로써, 온도 순환시에 가압 성형된 펠릿의 분해가 발생되지 않고 질산암모늄(AN)의 상변화는 완전히 제거된다.

동량의 질산암모늄(AN)과 질산아미노구아니딘(AGN)을 함께 용융시킬 때, 저융점 용액이 형성된다. 질산암모늄, 질산아미노구아니딘 및 이들의 50/50 혼합물에 대한 융점은 각각 169, 148 및 108℃이다.

또한, 가스를 발생시키는데 사용되는 공융 혼합물이 또한 팽창기 장치에서 점화제로서 사용될 수 있음이 밝혀졌다. 추진제를 점화시키기 위해 동일한 공융 혼합물을 사용함으로써, 본 발명자는 배출물에 존재할 수 있는 연기를 제거할 수 있다는 것을 발견하였다. 점화제 장전을 위해, 공융 혼합물은 분말, 과립, 단일체성 복합체 또는 발생기에 용이하게 배치될 수 있는 그 밖의 모든 형태로서 제공된다. 이와 같은 공융 혼합물의 점화제로서의 사용은 일반적으로 연기가 없는 점화제로서 효과적이며 발생제와 같은 조성물과 함께 사용되는 것으로만 국한되지 않는다.

전술한 공융 혼합물이 가스 발생제 뿐만 아니라 점화제로서 사용될 때, 공융 혼합물은 에어백을 팽창시키기 위한 목적으로, 미립자가 없는 비독성의 고온 가스를 운반하는 팽창기의 사용을 가능하게 한다. 이러한 팽창기 또는 가스 발생기는 유사 장치보다도 더 작으며 산업상 이의 상대물인 하이브리드 장치 보다 더 적은 중량을 나타낸다. 상기 공융물에서는 에어백이 펼쳐질 때까지 압력 용기가 가압되지 않은 상태로 유지되게 하여, 압축된 가스 저장 매체가 요구되지 않는다.

본 발명에 의해, 추진제 또는 가스 발생제는, 개시제에 의해 점화될 때, 비독성의 미립자가 없는 유출물이 카트리지를 가압시켜 봉합물을 파열시키고, 상기 유출물이 분산기를 통해 에어백으로 배출되도록 한다.

실험데이터

본 발명의 방법의 효과를 설명하기 위해, 하기 실험이 실시되었다. 실험 2는 실험 1과 본질적으로는 동일하며, 기록된 결과로도 그 재현성을 나타낸다.

실험 1

CD1 데이터 요약 - 점화수(FIRING NUMBER :109)

탱크 : 28 L - 온도 : 21℃

시험 대상(TEST OBJECTIVE) :

평가하려는 25MM 모든 불꽃 팽창기(EVAL 50 ALL-PYRO INFLATOR)

추진제 과립 형태 (PROP GRN CONF.)	AN/AGN
추진제 과립 중량 (PROP GRN WT.)	6.80 Gms
추진제 연소 WEB (PROP BURN WEB)	.037 In.
점화제 포트 # (IGNITER PORT #)	** Ea.
점화제 시일 형태 (IGN SEAL TYPE)	N/A
연소 노즐 형태 (COMB NOZ TYPE.)	방사형(RADIAL)
연소 노즐 포트 (COMB NOZ PORTS)	2 Ea.
연소 시일 형태 (COMB SEAL TYPE)	N/A
출구 다기관 포트 (MANIFOLD PORTS)	4 Ea.
출구 다기관 시일 (MANIFOLD SEAL.)	N/A
연소 이전의 중량 (PRE-FIRE WT.)	699.6 Gms
개시제 형태 (INITIATOR TYPE)	SD-C
개시제 형태 (INITIATOR LOT.)	N/A
점화제 물질 형태 (IGN MATL TYPE.)	50/50
점화제 물질 중량 (IGN MATL WT)	.00 Gms
점화제 직경 (IGNITER Dt)	.000 In.
점화제 시일 두께 (IGN SEAL THK)	.000 In.
연소 노즐 직경 (COMB NOZ Dt.)	.159 In.
연소 시일 두께 (COMB SEAL THK.)	.000 In.
출구 다기관 직경 (MANIFOLD Dt.)	.000 In.
출구 다기관 시일 두께 (MANIFOLD SEAL THK)	.000 In.
연소 이후의 중량 (POST-FIRE WT.)

개시제에 가해진 점화(FIRING CURRENT APPLIED TO INITIATOR) (AMPS) ＞ 1.78
개시제 브리지 와이어 연소 시간(TIME TO INITIATOR BRIDGE WIRE BURN-OUT)(MS) ＞ 1.50
펠릿 점화 지연 시간 (PELLET IGNITION DELAY TIME) (MS) ＞ 1.90
펠릿 챔버에서 1000 PSI에 도달하는 시간(TIME TO 1000 PSI IN PELLET CHAMBER)(MS) ＞ 1.95
챔버 내에서의 추진제 연소 시간(PROPELLANT BURN OUT TIME IN CHAMBER)(MS) ＞ 8.30
추진제 과립 연소 속도 @ 2000.0 @21℃ 0.780 S (IN/S) ＞ 2.59

압력 시간(KPA) (PSI) (MS)

챔버 1 최대 압력 게이지 # 1 ＞ 60250.50 8740.46 5.55(CHAMBER 1 MAX PRESS GAGE)

탱크 압력 최대 게이지 # 1 ＞ 168.528 24.44 13.00(TANK PRESSURE MAX GAGE)

97% 최대 압력 게이지 # 1 ＞ 163.47 23.71 9.15(97% OF MAX PRESSURE GAGE)

탱크 압력 최대 게이지 # 1 ＞ 168.08 24.38 12.90(TANK PRESSURE MAX GAGE)

97% 최대 압력 게이지 # 1 ＞ 163.04 23.65 9.10(97% OF MAX PRESSURE GAGE)

시간(MS)	탱크 압력 # 1(KPA) (PSI)
1.20		1.00
10.00	165.57	24.01
15.00	166.67	24.17
20.00	163.05	23.65
25.00	160.39	23.26
30.00	156.88	22.75
35.00	154.36	22.39
40.00	150.26	21.79
45.00	147.49	21.39
50.00	146.02	21.18
55.00	143.68	20.84
60.00	140.36	20.36
65.00	137.77	19.98
70.00	135.85	19.70
75.00	134.04	19.44
80.00	131.89	19.13

실험 2

CD1 데이터 요약 - 점화수(FIRING NUMBER :845)

탱크 : 28 L - 온도 : 21℃

시험 대상(TEST OBJECTIVE) : 25MM HW 불꽃 팽창기에서 평가하려는 50 AGN/50 AN (EVAL 50 AGN/50 AN IN 25MM HW ALL PYRO)

추진제 과립 형태 (PROP GRN CONF.)	AN/AGN
추진제 과립 중량 (PROP GRN WT.)	10..80 Gms
추진제 연소 WEB (PROP BURN WEB)	.037 In.
점화제 포트 # (IGNITER PORT #)	00 Ea.
점화제 시일 형태 (IGN SEAL TYPE)	N/A
연소 노즐 형태 (COMB NOZ TYPE.)	방사형(RADIAL)
연소 노즐 포트 (COMB NOZ PORTS)	2 Ea.
연소 시일 형태 (COMB SEAL TYPE)	316 L
출구 다기관 포트 (MANIFOLD PORTS)	0 Ea.
출구 다기관 시일 (MANIFOLD SEAL.)	N/A
연소 이전의 중량 (PRE-FIRE WT.)	710.0 Gms
개시제 형태 (INITIATOR TYPE)	SD-C
개시제 형태 (INITIATOR LOT.)	N/A
점화제 물질 형태 (IGN MATL TYPE.)	N/A
점화제 물질 중량 (IGN MATL WT)	.00 Gms
점화제 직경 (IGNITER Dt)	.000 In.
점화제 시일 두께 (IGN SEAL THK)	.000 In.
연소 노즐 직경 (COMB NOZ Dt.)	.159 In.
연소 시일 두께 (COMB SEAL THK.)	.010 In.
출구 다기관 직경 (MANIFOLD Dt.)	.000 In.
출구 다기관 시일 두께 (MANIFOLD SEAL THK)	.000 In.
연소 이후의 중량 (POST-FIRE WT.)

개시제에 가해진 점화(FIRING CURRENT APPLIED TO INITIATOR) (AMPS) ＞ 1.68
개시제 브리지 와이어 연소 시간(TIME TO INITIATOR BRIDGE WIRE BURN-OUT)(MS) ＞ .85
펠릿 점화 지연 시간 (PELLET IGNITION DELAY TIME) (MS) ＞ 1.60
펠릿 챔버에서 1000 PSI에 도달하는 시간(TIME TO 1000 PSI IN PELLET CHAMBER)(MS) ＞ 1.60
챔버 내에서의 추진제 연소 시간(PROPELLANT BURN OUT TIME IN CHAMBER)(MS) ＞ 10.30
추진제 과립 연소 속도 @ 2000.0 @21℃ 0.780 S (IN/S) ＞ 1.50

압력 시간(KPA) (PSI) (MS)

챔버 1 최대 압력 게이지 # 1 ＞ 70713.20 10255.72 4.90(CHAMBER 1 MAX PRESS GAGE)

탱크 압력 최대 게이지 # 1 ＞ 360.60 52.30 40.50(TANK PRESSURE MAX GAGE)

97% 최대 압력 게이지 # 1 ＞ 349.78 50.73 24.25(97% OF MAX PRESSURE GAGE)

탱크 압력 최대 게이지 # 1 ＞ 361.19 52.38 39.25(TANK PRESSURE MAX GAGE)

97% 최대 압력 게이지 # 1 ＞ 350.36 50.81 24.35(97% OF MAX PRESSURE GAGE)

시간(MS)	탱크 압력 #1(KPA) (PSI)	탱크 압력 #2(KPA) (PSI)	평균 탱크 압력(KPA) (PSI)
1.75	1.00
1.70		1.00
1.70			1.00
10.00	266.07 38.59	265.56 38.51	265.81 38.55
15.00	335.77 48.70	336.16 48.75	335.97 48.73
20.00	344.31 49.94	344.99 50.03	344.65 49.99
25.00	351.16 50.93	351.63 51.00	351.40 50.96
30.00	358.35 51.97	358.94 52.06	358.64 52.02
35.00	360.32 52.26	360.98 52.35	360.65 52.31
40.00	360.52 52.29	361.02 52.36	360.77 52.32
45.00	359.06 52.08	359.56 52.15	359.31 52.11
50.00	352.74 51.16	353.87 51.32	353.30 51.24
55.00	348.61 50.56	349.07 50.63	348.84 50.59
60.00	347.49 50.40	347.95 50.46	347.72 50.43
65.00	343.84 49.87	344.36 49.94	344.10 49.91
70.00	339.70 49.27	340.33 49.36	340.01 49.31
75.00	336.30 48.77	337.14 48.90	336.72 48.84
80.00	334.07 48.45	335.01 48.59	334.54 48.52

발명의 효과

본 발명에 따른 펠릿 형상을 취하고 있는 공융 혼합물 질산암모늄/질산아미노구아니딘(AN/AGN), 또는 질산암모늄/잘산구아니딘(AN/GN)으로 인해, 1) 펠릿이 분해되는 경향이 없게 하고, 2) 온도 순환으로 인한 질산암모늄(AN)의 상변화를 감소시키며, 3) 에어백을 팽창시키기 위한 미립자가 없는 비독성, 무취, 및 무색 가스를 생성시키는 가스 발생기를 제공한다. 또한, 4) 질산암모늄/질산아미노구아니딘(AN/AGN), 또는 질산암모늄/잘산구아니딘(AN/GN)의 공융 혼합물의 흡습성이 어느 정도까지는 감소된다. 덧붙혀, 대략 1 내지 2 중량% 정도의 소량의 질산칼륨(KN)을 첨가함으로써, 온도 순환시에 가압 성형된 펠릿의 분해가 발생되지 않고 질산암모늄(AN)의 상변화는 완전히 제거될 수 있다.

또한, 가스를 발생시키는데 사용되는 상기 공융 혼합물이 또한 불꽃 팽창기 장치에서 점화제로도 사용될 수 있으며, 이로 인해, 배출물에 존재할 수 있는 연기를 제거할 수 있다는 장점을 갖는다.

더욱이, 전술한 공융 혼합물이 가스 발생제 뿐만 아니라 점화제로서 사용될 때, 공융 혼합물은 에어백이 펼쳐질 때까지 압력 용기가 가압되지 않은 상태로 유지되게 하여, 압축된 가스 저장 매체를 필요로 하지 않아, 산업상 이의 상대물인 하이브리드 장치보다 더 작은 중량을 갖는 잇점을 갖는다.

상기 설명에서는 단지 본 발명의 바람직한 구체예 및 이의 다능성의 몇몇 예만이 본 발명의 명세서에서 나타나 있다. 본 발명은 다양한 그 밖의 조합 및 환경에서 사용할 수 있다는 것과 본원에 표현된 본 발명의 개념의 범위내에서 변화 또는 변경할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

설명을 통해서 본 발명의 추가의 목적 및 장점은 당업자에게 용이하게 자명하게 될 것이다. 인지될 바와 같이, 본 발명은 본 발명으로부터 조금이라도 일탈하지 않으면서, 다른 및 상이한 구체예를 구현할 수 있고, 수개의 상세한 설명은 여러 가지 명백한 일면에서 변화될 수 있다. 따라서, 도면 및 설명은 제한하려는 것이 아니라, 본질적으로는 설명하고자 함으로 간주되어야 한다.

Claims

미립자가 없는 비독성, 무취 및 무색의 가스를 발생하기 위한 불꽃 팽창 방법에 있어서,

a) 출구 포트를 구비한 밀폐된 챔버를 제공하는 단계,

b) 단일 가스 공급원으로서 질산아미노구아니딘 및 질산구아니딘중 하나 이상과, 그리고 질산암모늄을 포함하는 고체 공융 발생제 용액을 상기 챔버내에 배치하는 단계, 및

c) 상기 공융 발생제 용액을 점화제 및 추진제로서 제공하는 단계를 포함하며, 가스가 즉각적으로 발생되어 상기 챔버의 출구 포트를 통해서 안내되도록 챔버내의 탐지 장치에 의해 급제동이 탐지될 때 상기 추진제 공융 발생제 용액을 점화시키는 수단으로 상기 점화제 공융 발생제 용액이 제공되는 불꽃 팽창 방법.
제 1항에 있어서, 상기 방법은 하나 이상의 에어백이 장착된 자동차에서 수행되고, 그리고 상기 발생된 가스가 상기 출구 포트를 통해서 상기 에어백에 유입된 후 에어백이 신속하게 팽창되는 단계를 더 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 추진제 공융 용액이 소량의 질산칼륨을 추가로 포함하는 방법.
제 3항에 있어서, 상기 질산칼륨이 약 1 내지 2 중량% 내로 존재하는 방법.
제 4항에 있어서, 상기 추진제 공융 용액은 온도 순환에 노출될 때 크래킹에 내성이 있는 가압 성형된 펠릿 형태로 존재하는 방법.
즉각적인 가스 발생 방법에 있어서,

a) 출구 포트를 구비한 밀폐된 챔버를 제공하는 단계,

b) 가스 발생기 내의 상기 챔버 내부에 추진제 조성물을 위치시키는 단계, 및

c) 탐지 장치에 의해 급제동이 탐지될 때 상기 챔버 내의 상기 추진제 조성물을 점화시키기 위한 점화제를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 점화제는 질산아미노구아니딘 및 질산구아니딘중 하나 이상과, 그리고 질산암모늄을 함유하는 공융 용액을 포함하는 방법.
제 6항에 있어서, 상기 공융 용액이 소량의 질산칼륨을 추가로 함유하는 방법.