KR100767838B1 - 가스 발생제로 사용하기 위한 금속 착체 - Google Patents

가스 발생제로 사용하기 위한 금속 착체 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 가스 발생 조성물 및 이의 사용 방법이 제공된다. 금속 착체는 가스 발생 조성물로 사용된다. 이 착체는 금속 양이온 템플릿, 수소 및 질소를 함유하는 중성 리간드, 착체 전하의 균형을 맞추기 위하여 충분한 산화 음이온, 및 하나 이상의 저온 연소 유기 질소-함유 화합물을 포함하여 이루어진다. 이 착체는 착체가 연소될 때 질소 가스 및 수증기가 생성되도록 조성한다. 이러한 착체의 구체적인 예로는, 금속 아질산염 암민, 금속 질산염 암민, 및 금속 과염소산 암민 착체과, 히드라진 착체가 포함된다. 결합제 및 공-산화제는 금속 착체와 결합되어, 가스 발생 조성물의 파쇄 강도를 개선하고, 결합제가 충분히 연소되도록 할 수 있다. 이러한 가스 발생 조성물은 자동차 에어백과 같은 가스 발생 장치에 사용한다.

Description

가스 발생제로 사용하기 위한 금속 착체{METAL COMPLEXES FOR USE AS GAS GENERANTS}
본 발명은 연소되어 가스를 생성할 수 있는 전이 금속 또는 알칼리 토금속착체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 신속하게 산화되어 상당량의 가스, 특히 수증기 및 질소를 발생시키는 착체를 제공하고자 하는 것이다.
상이한 여러 분야에서 화학적 가스 발생 조성물이 사용된다. 가장 중요한 예 중 하나가 "에어 백" 작동에 사용하는 경우이다. 많은 신차들에 장착한다는 점에서, 에어백은 사용이 보편화되고 있다. 실제, 많은 신차들이 운전자와 승객을 보호하기 위하여 다수의 에어백을 장착한다.
자동차의 에어백과 관련하여, 이 장치를 순식간에 팽창시키기 위해서는 가스가 충분히 발생되어야 한다. 자동차가 사고로 인하여 큰 충격을 받는 시간과, 에어백이 없는 경우 운전자가 핸들에 부딪치는 시간 사이에 에어백이 완전히 팽창되어야 한다. 결국, 거의 순식간에 가스가 발생하여야 한다.
이에 추가로, 중요한 설계 조건이 만족되어야 한다. 자동차 제조업자 등은필수조건을 상세 설명서 등에 표시하여 제시하고 있다. 이와 같은 중요한 설계 조건을 만족시키는 가스 발생 조성물은 제조가 극히 어렵다. 이러한 설명서에서 요구되는 바에 따르면, 가스 발생 소성물은 원하는 속도로 가스를 발생시켜야 한다. 또한,독성 또는 유해성 가스 또는 고체 발생에 대한 엄격한 제한을 두고 있다. 제한된가스를 예로 들면, 일산화탄소, 이산화탄소, NOx, SOx, 및 황화수소가 포함된다.
자동차 안의 사람이 팽창된 에어백의 충격으로 인하여 화상을 입지 않도록, 가스는 충분히, 적절하게 저온에서 발생되어야 한다. 생성된 가스가 지나치게 뜨거우면, 설치된 에어백이 충격을 받는 것만으로도 차 안의 사람이 화상을 입을 가능성이 있다. 따라서, 가스 발생제 및 에어백의 구조물 조합은 차내의 사람이 과도한 열에 노출되지 않도록 할 필요가 있다. 가스 발생제가 적당한 연소 속도를 유지하는 동안 이런 모든 조건이 만족되어야 한다.
관련된 다른 중요한 설계 조건으로는, 가스 발생 조성물이 미립자 물질을 한정된 양만 생산하도록 해야 하는 것이다. 미립자 물질은 보조 구속 시스템 (supplemental restraint system)을 방해하거나, 흡입시 해롭거나, 피부와 눈을 자극하거나, 안전 장치의 작동 후 처리해야 할 유해한 고형 폐기물을 생성할 수 있다. 허용가능한 대체물질이 없으므로, 아지드화 나트륨은 바람직하지 못한 자극성 미립자가 생성됨에도 불구하고 묵인하에 현재 사용되고 있다.
미립자가 생성되더라도 제한된 양이 생성되고, 대부분의 이러한 미립자는 적어도 쉽게 여과되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 조성물이 여과가능한 슬래그를생성하는 것이 바람직하다. 반응 생성물이 여과 가능한 물질을 형성한다면, 생성물을 여과할 수 있고, 주변 환경으로 배출되는 것도 막을 수 있다.
가능한 가스 발생제로 유기 및 무기 물질이 제안되고 있다. 이러한 가스 발생 조성물로는 순식간에 충분히 빠른 속도로 반응하여 다량의 가스를 생성하는 연료 및 산화제가 포함된다.
현재, 아지드화 나트륨은 허용되어 유통중인 가스 발생 물질로, 가장 널리 사용되고 있다. 아지드화 나트륨은 명목상으로 산업 설명서 및 지침서의 조건에 맞는다고는하지만, 많은 문제점이 있다. 래트 경구 LD50을 측정했을 때 독성 수준이 45mg/kg이므로, 아지드화 나트륨은 출발물질로서 매우 유독하다. 일상적으로 아지드화나트륨을 취급하는 노동자는 심한 두통, 숨가쁨, 경련, 및 다른 증상 등의 건강상 많은 문제점을 경험해왔다.
또한, 보조 산화제를 사용하더라도, 아지드화 나트륨 가스 발생제의 연소 생성물에는 산화 나트륨 또는 수산화 나트륨과 같은 부식성 반응 생성물이 포함된다.황화 몰리브덴 또는 황이 아지드화 나트륨의 산화제로 사용되고 있다. 그러나,이러한 산화제를 사용하면, 황화수소와 같은 유독성 생성물 및 산화나트륨 및 황화나트륨과 같은 부식성 물질이 생성된다. 위험에서 구출된 노동자 및 운전자는아지드화 나트륨계 가스 발생제 작동시 발생하는 부식성 분말과 황화수소 가스에 대해 불만을 나타냈다.
또한, 폐기된 차에서, 사용되고 남은 가스-팽창된 보조 구속 시스템(예를 들면, 자동차 에어백) 처리와 관련하여, 문제가 증가하고 있어 해결이 요구된다. 이러한 보조 구속 시스템에 남아있는 아지드화 나트륨은 폐기된 차 밖으로 나와 물의오염물질 또는 유독성 폐기물이 될 수 있다. 실제로, 폐기처리된 배터리 산과 아지드화 나트륨이 접촉하면 폭발성 중금속 아지드화물 또는 하이드라즈산을 형성할 수 있다는 점에 우려를 나타내기도 한다.
아지드화 나트륨계 가스 발생제는 에어백 팽창에 가장 일반적으로 사용되지만, 상기와 같은 단점이 있으므로, 아지드화 나트륨을 대신할 많은 대체 가스 발생조성물이 제안되고 있다. 그러나, 제안된 아지드화 나트륨 대체물질 중 대부분은상기 기준조건 모두를 적절히 만족시키지 못한다.
따라서, 자동차 보조 구속 시스템에 사용하기 위하여 가스 발생 조성물을 선택하기 위해서는 중요한 많은 기준조건이 있다고 볼 수 있다. 예를 들면, 독성이없는 출발 물질을 선택하는 것이 중요하다. 또한, 연소 생성물은 독성이 없거나 무해해야 한다. 이와 관련하여, 보조 구속 시스템의 작동시 발생하는 다양한 가스및 미립자의 허용가능한 양을 산업 기준에 제한하고 있다.
따라서, 종래 기술의 문제점이 해결된 다량의 가스를 발생시킬 수 있는 조성물을 제공해야 한다. 또한, 실질적으로 무독성인 출발물질에 기초하여 실질적으로 무독성인 반응 생성물을 생산하는 가스 발생 조성물을 제공해야 한다. 아울러, 제한된 바람직하지 못한 가스 생성물 및 유독성 또는 자극성 미립자편을 매우 제한된양으로 발생시키는 가스 발생 조성물을 제공해야 한다. 또한, 반응시 여과가 용이한 고체 슬래그를 형성하는 가스 발생 조성물을 제공해야 한다.
이와 같은 조성물 및 이의 사용 방법을 하기에 기재하여 청구한다.
본 발명의 간단한 설명
본 발명은 가스 발생 조성물로서 전이 금속 또는 알칼리 토금속 착체의 용도에 관한 것이다. 이 착체는 금속 양이온 및 수소 및 질소를 함유하는 중성 리간드를 포함하여 구성된다. 착체의 전하 균형을 맞추기 위하여 하나 이상의 산화 음이온이 제공된다. 사용가능한 전형적인 산화 음이온을 예로 들면, 니트레이트, 니트라이트, 클로레이트, 퍼클로레이트, 퍼옥사이드, 및 수퍼옥사이드가 포함된다.경우에 따라서는, 산화 음이온은 금속 양이온의 배위 착체의 일부이다. 착체는 연소시에 질소 가스 및 수증기를 함유하는 가스 혼합물이 생성되도록 조성된다. 가스 발생 조성물의 파쇄 강도(crush strength) 및 다른 기계적 특성을 개선하기 위하여 결합제를 첨가할 수 있다. 결합제가 충분히 연소되도록 하는 것을 주목적으로 하여 공-산화제를 제공할 수도 있다. 중요한 것은, 바람직하지 못한 가스 또는 미립자가 실질적으로 적게 발생되거나 발생되지 않는다는 것이다.
본 발명에서 사용되는 착체의 구체적인 예로는, 금속 아질산염 암민, 금속질산염 암민, 금속 과염소산염 암민, 금속 아질산염 히드라진, 금속 질산염 히드라진, 금속 과염소산 히드라진, 및 이의 혼합물이 포함된다. 본 발명의 범주에 속하는 착체는 신속하게 연소되거나 분해되어 상당한 양의 가스를 생성한다.
착체에 포함되어 있는 금속은 전이 금속, 알칼리 토금속, 메탈로이드, 또는란탄 계열 원소의 착체가 있다. 바람직한 금속은 코발트이다. 또한, 본 발명의 바람직한 특성을 갖는 착체를 형성하는 다른 금속으로는, 예를 들면, 마그네슘, 망간, 니켈, 티타늄, 구리, 크롬, 아연 및 주석이 있다. 다른 유용한 금속으로는, 로듐, 이리듐, 루테늄, 팔라듐, 및 백금이 포함된다. 이들 금속은 주로 비용 면을 고려할 때 상기 금속만큼 바람직하지는 못하다.
전이 금속 양이온 또는 알칼리 토금속 양이온은 전이 금속 착체의 템플릿(template) 또는 배위 중심 역할을 한다. 상기한 바와 같이, 착체에는 수소 또는 질소를 함유하는 중성 리간드가 포함된다. 이러한 중성 리간드로는 히드라진또는 치환된 히드라진 리간드와 같은 암모니아 또는 치환된 암모니아 리간드가 바람직하다. 탄소가 이러한 중성 리간드 내에 존재하면, 이 중성 리간드는 방향족성보다는 지방족성인 것이 바람직하다. 이러한 중성 리간드는 실질적으로 또는 전부 질소 및 수소 원자를 기본으로 하고, 탄소원자를 포함하더라도 소수만을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 수소 및 질소를 함유하는 중성 리간드가 본 명세서에 참조로 병합되어 있는 문헌(F.A. Cotton and G. Wilkinson's Advanced Inorganic Chemistry. A Comprehensive Text, 4th, Ed., Wiley-Interscience, 1980, pages 118-132)에 기재되어 있다. 바람직한 중성 리간드는 NH3 및 N2H4가 있다. 하나 이상의 산화 음이온도 금속 양이온과 배위될 수 있다. 본 발명의 범주에 포함되는 금속 착체의 예로는, Cu(NH3)4(NO3)2(테트라암민구리(II) 질산염), Co(NH3)3(NO2)3(트리니트로트리암민코발트(III)), Co(NH3)6(ClO4)3(헥사암민코발트(III) 과염소산염), Co(NH3)6(NO3)3(헥사암민코발트(III) 질산염), Zn(N2H4)3(NO3)2(트리스-히드라진 아연질산염), Mg(N2H4)2(ClO4)2(비스-히드라진 마그네슘 과염소산염) 및 Pt(NO2)2(NH2NH2)2(비스-히드라진 백금(II) 아질산염)가 있다.
본 발명의 범주에는, 중성 리간드에 추가로 일반 리간드를 함유하는 금속 착체가 포함된다. 통상적인 일반 리간드에는 아쿠오 (H2O), 히드록소 (OH), 카르보네이토 (CO3), 옥살레이토 (C2O4), 시아노 (CN), 이소시아네이토 (NC), 클로로 (Cl), 플루오로 (F) 및 이와 유사한 리간드들이 포함된다. 본 발명에 속하는 금속 착체에는, 착체의 전하 균형을 위하여, 산화 음이온에 추가로 일반 대이온도 포함된다. 전형적인 일반 대이온에는, 히드록사이드(OH-), 클로라이드(Cl-), 플루오라이드(F-), 시아나이드(CN-), 카르보네이트(CO3 -), 포스페이트(PO4 -3), 옥살레이트(C2O4 -2), 보레이트(BO4 -5), 암모늄(NH4 +) 등이 포함된다.
관찰한 바에 따르면, 상기 중성 리간드 및 산화 음이온을 함유하는 금속 착체는 신속하게 연소하여 상당한 양의 가스를 생성한다. 열을 가하거나 통상적인점화 장치를 사용하면 연소가 시작된다.
발명의 상세한 설명
상기한 바와 같이, 본 발명은 전이 금속 또는 알칼리 토금속의 착체를 함유하는 가스 발생 조성물에 관한 것이다. 이러한 착체는 금속 양이온 템플릿, 및 수소 및 질소를 함유하는 중성 리간드를 포함하여 이루어진다. 하나 이상의 산화음이온은 착체의 전하 균형을 위하여 제공된다. 경우에 따라서는, 산화 음이온은금속 양이온과의 배위 착체의 일부이다. 사용 가능한 전형적인 산화 음이온의 예로는, 니트레이트, 니트라이트, 클로레이트, 퍼클로레이트, 퍼옥사이드 및 수퍼옥사이드가 포함된다. 착체는 가스 발생 소성물의 파쇄 강도 및 다른 기계적 특성을 개선하기 위하여 결합제 또는 결합제 혼합물과 결합시킬 수 있다. 주로 결합제를 충분히 연소시키기 위하여 공-산화제가 제공될 수 있다.
본 발명에는 하나 이상의 일반 리간드 및 중성 리간드를 포함하는 금속 착체도 포함된다. 본 발명에서 일반 리간드라는 용어는, 무기 화학자가 금속 양이온과의 배위 착체를 제조하기 위하여 사용하는 공지된 리간드이다. 일반 리간드는 다원자 이온 또는 분자가 바람직하지만, 할로겐 이온과 같은 단일원자 이온도 몇가지 사용 가능하다. 본 발명의 범주에 속하는 일반 리간드를 예로 들면, 아쿠오 (H20),히드록소 (OH), 퍼히드록소 (O2H), 퍼옥소 (O2), 카르보네이토 (CO3), 옥살레이토(C2O4), 카르보닐 (CO), 니트로실 (NO), 시아노 (CN), 이소시아네이토 (NC), 이소티오시아네이토 (NCS), 티오시아네이토 (SCN), 클로로 (Cl), 플루오로 (F), 아미도(NH2), 이미도 (NH), 술파토 (SO4), 포스파토 (PO4), 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 및 유사한 리간드들이 포함된다. 이는 본 명세서에 참조로 병합되어 있는 참조 문헌(F.Albert Cotton and Geoffrey Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry, 2th Ed., John Wiley & Sons, pp 139-142. 1966 and James E. Huheey, Inorganic Chemistry, 3rd ed., Harper & Row, pp. A-97-A-107, 1983)을 참조한다. 당업자는, 상기되지 않은 중성 리간드 및 다른 리간드를 함유하는, 본 발명의 범주에 속하는 적당한 금속 착체를 제조할 수 있는 것으로 이해해야 한다.
경우에 따라서는, 착체는 착체의 전하 균형을 위하여 산화 음이온에 추가하여 일반 대이온을 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 일반 대이온이라는 용어는 무기 화학자가 대이온으로 사용하는 공지되어 있는 음이온 및 양이온이다. 본 발명의 범주에 속하는 일반 대이온의 예로는, 히드록사이드(OH-), 클로라이드(Cl-), 플루오라이드(F-), 시아나이드(CN-), 티오시아네이트(SCN-) 카르보네이트(CO3 -2), 설페이트(SO4 -2), 포스페이트(PO4 -3), 옥살레이트(C2O4 -2), 보레이트(BO4 -5), 암모늄(NH4 +)등이 포함된다. 이는 본 명세서에 참조로 병합되어 있는 참조 문헌(Whitten K.W., and Gailey, K.D., General Chemistry, Saunders College publishing, p167, 1981 and James E. Huheey, Inorganic Chemistry, 3rd ed., Harper & Row, pp. A-97-A-103, 1983)을 참조한다.
가스 발생 성분은 조성물이 연소될 때 질소 가스 및 수증기가 생성되도톡 조성한다. 경우에 따라, 결합제, 공-산화제, 일반 리간드 또는 산화 음이온이 탄소를 함유하면, 소량의 이산화탄소 또는 일산화탄소가 생성된다. C0 가스가 과량 발생하는 것을 막기 위하여, 가스 발생 조성물 중의 탄소 총량을 주의깊게 조절한다. 가스 발생제는, 이 물질을 자동차 에어백 및 다른 유사한 형태의 장치에서 가스 생성 조성물로 사용하기에 적합하도록 충분한 속도로 연소된다. 중요한 것은, 다른 바람직하지 못한 가스 또는 미립자가 실질적으로 적게 생성되거나, 생성되지 않도록 하는 것이다.
본 발명의 범주에 속하는 착체에는, 금속 질산염 암민, 금속 아질산염 암민, 금속 과염소산염 암민, 금속 아질산염 히드라진, 금속 질산염 히드라진, 금속 과염소산염 히드라진, 및 이의 혼합물이 포함된다. 금속 암민 착체는 배위 리간드로서 암모니아를 포함하는 배위 착체로 정의된다. 암민 착체는 또한, 착체 내에 니트라이트(NO2 -), 니트레이트(NO3 -), 클로레이트(ClO3 -), 퍼클로레이트(ClO4 -), 퍼옥사이드(O2 2-), 및 수퍼옥사이드(O2 -) 또는 이의 혼합물과 같은 하나 이상의 산화 음이온을 가질 수 있다. 본 발명은 또한 해당 산화 음이온을 함유하는 유사한 금속 히드라진 착체에 관한 것이다.
제시된 바에 의하면, 니트라이트 및 암모니아 그룹을 함유하는 착체를 연소하면 니트라이트 및 암모니아 그룹이 디아조화 반응을 한다. 이 반응은, 예를들면, 하기한 바와 같은 아질산 나트륨과 황산 암모늄의 반응과 유사하다.
2NaNO2 + (NH4)2SO4 → Na2SO4 + 4H 2O + 2N2
아질산 나트륨 및 황산 암모늄을 조합한 것과 같은 조성물은 가스 발생 물질로서 거의 사용되지 않는다. 이러한 물질은 치환 반응을 하여 불안정한 아질산 암모늄이 되는 것으로 밝혀졌다. 또한, 대부분의 단순한 아질산염은 안정성이 부족하다.
이와 달리, 본 발명에서 사용되는 금속 착체는, 경우에 따라 상기와 같은 형태의 반응을 할 수 있는 안정한 금속이다. 본 발명의 착체는 또한, 바람직한 양의 수증기 및 질소와 같은 무독성 가스를 포함하는 반응 생성물을 생성한다. 또한,안정한 금속 또는 금속 산화물 슬래그가 형성된다. 따라서, 본 발명의 조성물은, 기존의 아지드화 나트륨 가스 발생 조성물의 문제점 중 몇가지를 해결한다.
본 명세서에 기재되어 있는 착체를 형성할 수 있는 어떤 전이 금속, 알칼리토금속, 메탈로이드 또는 란탄 계열 금속이, 이와 같은 가스 발생 조성물로 사용될수 있을 것으로 보인다. 그러나, 가장 바람직한 금속 그룹은 비용, 반응성, 열적 안정성 및 유독성 등을 고려하여 제한된다.
현재 바람직한 금속은 코발트이다. 코발트는 비교적 저렴하고 안정한 착체를 형성한다. 또한, 코발트 착체 연소 반응 생성물은 비교적 무독성이다. 다른 바람직한 금속으로는, 마그네슘, 망간, 구리, 아연 및 주석이 포함된다. 이보다는 바람직하지 못하나, 사용가능한 금속으로는, 니켈, 티타늄, 크롬, 로듐, 이리듐, 루테늄 및 백금을 들 수 있다.
본 발명의 범주에 속하는 암민 착체 및 관련 가스 생성 분해 반응의 대표적인 몇가지를 예로 들면 다음과 같다.
Figure 111999503426460-pct00001
본 발명의 범주에 속하는 히드라진 착체 및 관련 가스 생성 반응의 대표적인 몇가지를 예로 들면 다음과 같다.
Figure 111999503426460-pct00002
본 발명의 착체는 비교적 안정하지만, 연소 반응을 시작하는 것도 단순하다.예를 들어, 착체가 고온의 와이어와 접촉하면, 가스 생성 연소 반응이 신속하게 일어난다. 이와 유사하게, 통상적인 점화 장치를 사용하여 반응을 개시하는 것도 가능하다. 점화 장치 중 한 형태에는, 점화되고 이어서 본 발명의 조성물을 점화시킬 수 있는 다량의 B/KNO3 과립 또는 펠렛이 포함된다. 또 다른 점화 장치에는 다량의 Mg/Sr(NO3)2/나일론 과립이 포함된다.
상기와 같이 정의된 많은 착체는 "화학량론적"으로 분해된다는 것에 주의하여야 한다. 즉, 착체는 어떤 다른 물질과 반응하지 않고도 분해되어 다량의 질소와 물, 금속 또는 금속 산화물을 생성한다. 그러나, 어떤 착체의 경우, 충분하고 완전하게 반응이 일어나도록 연료 또는 산화제를 착체에 첨가하는 것이 바람직하다. 이러한 연료에는 예를 들어, 붕소, 마그네슘, 알루미늄, 붕소 또는 알루미늄의 수소화물, 탄소, 실리콘, 티타늄, 지르코늄 및 통상적인 유기 결합제와 같은 다른 유사한 통상적인 연료 물질이 포함된다. 산화 화학종으로는, 니트레이트, 니트라이트, 클로레이트, 퍼클로레이트, 퍼옥사이드 및 다른 유사한 산화 물질이 포함된다. 이와 같이, 화학량론적 분해는 조성 및 반응이 단순하다는 점에서 매력적이지만, 화학량론적 분해가 불가능한 착체를 사용할 수도 있다.
상기한 바와 같이, 질산염 및 과염소산염 착체도 본 발명의 범주에 속한다.이러한 질산염 착체의 대표적인 예로는, Co(NH3)6(NO3)3, Cu(NH 3)4(NO3)2, [Co(NH3)5(NO3)](NO3)2, [Co(NH3)5(NO2)](NO3)2, [Co(NH3)5(H2O)](NO 3)2 가 포함된다. 본 발명의 범주에 속하는 과염소산염 착체의 예로는 [Co(NH3)6](ClO4)3, [Co(NH3)5(NO2) ]ClO4, [Mg(N2H4)2](ClO4)2 가 있다.
본 발명의 금속 아질산염 또는 질산염 암민 착체의 제조는 문헌에 기재되어있다. 특히, 본 명세서에 참조로 병합되어 있는 문헌[Hagel et al., "The Tr iamines of Cobalt (III). I. Geometrical Isomers of Trinitrotriamminecobalt(III)", 9 Inorganic Chemistry 1496 (June 1970); G. Pass and H. Sutcliffe, Practical Inorganic Chemistry, 2nd Ed., Chapman & Hull, New York, 1974; Shibata et al., "Synthesis of Nitroammine-and Cyanoammine-cobalt(III) complexes with Potassium Tricarbonatocobaltate(III) as the Starting Material." 3 Inorganic Chemistry 1573 (Nov. 1964); Wieghardt et al., "μ-Carboxylatodi-μ-hydroxo-bis[triamminecobalt(III)] Complexes," 23 Inorganic Synthesis 23 (1985); Laing, "mer- and fac-[Co(NH3)3(NO2)3]: Do They Exist?" 62 J. Chem Educ., 707 (1985); Siebert, Isomere des Trinitrotriamminkobalt(III)," 441 Z. Anorg. Allg. Chem. 47 (1978)]을 참조한다. 전이 금속 과염소산염 암민 착체는 유사한 방법으로 합성한다. 상기한 바와 같이, 본 발명의 암민 착체는 가스 발생 조성물 제조에 사용되는 경우, 일반적으로 안정하고 안전하다.
금속 과염소산염, 질산염 및 아질산염 히드라진 착체도 문헌에 기재된 바와같이 제조한다. 구체으로는 문헌[Patil et al., "Synthesis and Characterisation of Metal Hydrazine Nitrate, Azide, and Perchlorate Complexes," 12 Sythesis and Reactivity In Inorganic and Metal Organic Chemistry, 383 (1982); Klyichnikov et al., "Preparation of Some Hydrazine Compounds of Palladium," 13 Russian Journal of Inorganic Chemistry, 416, (1968); Klyichnikov et al., "Conversion of Mononuclear Hydrazine Complexes of Platinum and Palladium Into Binuclear Complexes." 36 Ukr. Khim. Zh. 687 (1970)]을 참조한다. 상기 착체는가스 발생 장치에 사용하기 위하여 알맞은 과립 또는 펠렛 형태로 가공할 수 있다.이러한 장치에는 자동차 에어백 보조 구속 시스템이 포함된다. 이러한 가스 발생조성물은, 다량의 상기 착체 및 바람직하기는 결합제 및 공-산화제를 포함하여 이루어진다. 이 조성물은 분해 또는 연소시에 가스 혼합물, 기본적으로 질소 및 수증기를 생성한다. 가스 발생 장치는 또한, 고온 와이어 또는 점화장치와 같은 조성물의 연소를 시작하는 수단을 포함한다. 자동차 에어백 시스템의 경우, 이 시스템에는상기 조성물; 팽창가능한 접혀진 에어백; 에어백 시스템 내에서 상기 가스-발생 조성물을 점화하는 수단이 포함된다. 자동차 에어백 시스템은 종래에 잘 알려져있다.
본 발명의 가스 발생 조성물에 사용되는 통상적인 결합제에는, 추진제(propellant), 꽃불 및 폭발성 조성물에 통상적으로 사용되는 결합제가 포함되며, 락토오즈, 붕산, 규산 마그네슘과 같은 규산염, 탄산 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 글리콜, 변형 셀룰로오스, 녹말, 아카시아 검, 구아 검과 같은 천연 검[이러한 검에 관해서는, 본 명세서에 참조로 병합되어 있는 문헌(C. L. Mantell, The Water-Soluble Gums, Reinhold Publishing Corp., 1947, )에 상세히 설명되어 있다.], 폴리아크릴산, 니트로-셀룰로오스, 폴리아크릴아미드, 나일론을 포함하는 폴리아미드 및 다른 통상적인 중합체 결합제 등이 있으나 이에 한정되지는 않는다. 이러한 결합제는 기계적 특성을 개선하거나, 파쇄 강도를 개선한다. 본 발명에 물과 혼합될 수 없는 결합제를 사용할 수 있으나, 수용성 결합제를 사용하는 것이 바람직하다. 결합제의 농도는 가스 발생 조성물에 대하여 0.5 내지 12 중량% 범위가 바람직하며, 2 내지 8 중량% 범위가 더욱 바람직하다.
본 발명의 발명자들은, 가스 발생 조성물에 카본 블랙 또는 활성탄과 같은 탄소를 첨가하면, 결합제의 작용이 크게 개선된다(결합제를 강화시켜 극소복합체(micro-composite)를 형성하기 때문으로 생각된다.)는 것을 알아내었다. 본 발명의 범주에 속하는 조성물에 카본 블랙을 첨가하면 파쇄 강도가 50 내지 150% 개선되는 것으로 밝혀졌다. 파쇄 강도가 증가하면 탄도 재현성(ba1listic reproducibility)이 개선된다. 탄소의 농도는 가스 발생 조성물에 대하여 O.1 내지 6 중량% 범위가 바람직하며, 0.3 내지 3 중량%가 더욱 바람직하다.
공-산화제로는, 예를 들면, Sr(NO3)2, NH4ClO4, KNO3, 및 (NH4)2Ce(NO3)6 를 포함하여, 알칼리, 알칼리 토, 란탄 계열, 또는 암모늄 과염소산염, 염소산염, 과산화물, 아질산염, 및 질산염과 같은 통상적인 산화제가 가능하다.
공산화제로는 또한, 본 명세서에 참조로 병합되어 있는 문헌(U.S. Patent No. 5,439,537, August 8, 1995에 공고됨, "Thermite Compositions for Use as Gas Generants")에 기재된 것을 포함하여, 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 과산화물, 금속 산화 수화물, 금속 산화 수산화물, 금속 수화 산화물, 및 이의 혼합물과 같은 산화제를 함유하는 금속이 가능하다. 금속 산화물의 예로는, CuO, Co2O3, Co3O4, CoFe2O4, Fe2O3, MoO3, Bi2MoO6, Bi2O3 과 같이, 구리, 코발트, 망간, 텅스텐, 비스무스, 몰리브덴 및 철의 산화물이 있다. 금속 수산화물의 예로는, Fe(OH)3, Co(OH)3, Co(OH)2, Ni(OH)2, Cu(OH)2 및 Zn(OH)2 가 있다. 금속 산화 수화물 및 금속 수화 산화물의 예로는, Fe2O3·xH2O, SnO2·xH2O, 및 MoO3·H2O 가 있다. 금속 산화 수산화물의 예로는 CoO(OH)2, FeO(OH)2, MnO(OH)2 및 MnO(OH)3가 있다.
공산화제로는 또한, 본 명세서에 참조로 병합되어 있는 문헌(U.S. patent number 5,429,691, "Thermite Compositions for use as Gas Generants")에 기재된 산화제를 포함하여, 금속 탄산염 수산화물, 금속 탄산염 산화물, 금속 탄산염 수산화 산화물 및 수화물과 이의 혼합물 등의 염기성 금속 탄산염, 금속 수산화물 질산염, 금속 질산염 산화물 및 수화물과 이의 혼합물 등의 염기성 금속 질산염이 가능하다.
하기 표 1에, 본 발명의 조성물에서 공산화제로 작용할 수 있는 일반적인 염기성 금속 탄산염을 예시한다.
Figure 112002023807534-pct00003
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하기 표 2에서, 본 발명의 조성물에서 공산화제로 작용할 수 있는 일반적인 염기성 금속 질산염을 예시한다.
Figure 112002023807534-pct00004
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또한, 경우에 따라서는, 조성물의 연소시 생성되는 슬래그의 여과가능성을 극대화하거나 탄도 특성을 개선하기 위하여, 이러한 산화제의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
본 조성물은 또한, 연소 속도 조절제(burn rate modifiers), 슬래그 형성제,방출제(release agents) 및 NOx를 효과적으로 제거할 수 있는 첨가제와 같이, 가스발생 조성물에 일반적으로 사용되는 첨가제, 추진제 및 폭발제를 포함할 수 있다.통상적인 연소 속도 조절제에는 Fe2O3, K2B12H12, Bi2MoO6 및 그래파이트 탄소 분말 또는 섬유가 포함된다. 다수의 슬래그 형성제가 공지되어 있으며, 예를 들면, 점토,탈크, 실리콘 산화물, 알칼리토 산화물, 수산화물, 옥살산염이 있고, 이 중에서도탄산 마그네슘 및 수산화 마그네슘이 바람직하다. 또한, 가스 발생 조성물의 연소생성물로부터 질소 산화물을 감소시키거나 제거하기 위한, 테트라졸, 아미노테트라졸, 트리아졸 및 관련 질소 헤테로고리 화합물의 착체 및 알칼리 금속염을 포함하는 다수의첨가물 및/또는 첨가제가 공지되어 있으며, 이 중에서 칼륨 아미노테트라졸, 나트륨 탄산염 및 칼륨 탄산염이 바람직하다. 이 조성물에는 또한, 그래파이트, 황화몰리브덴, 스테아레이트산 칼슘, 또는 질화 붕소와 같이 몰드로부터 조성물의 방출을 용이하게 하는 물질이 포함된다.
본 발명에서 사용가능한 통상적인 점화 보조제/연소 속도 조절제로는, 예를 들어, Fe2O3, K2B12H12·H2O, BiO(NO3), Co2O3, CoFe2O4, CuMoO4, Bi2MoO6, MnO2, Mg(NO3)2·xH2O, Fe(NO3)3·xH2O, Co(NO3)2·xH2O, 및 NH4NO3 와 같은 금속 산화물, 질산염 및 다른 화합물이 포함된다. 냉각제에는 수산화 마그네슘, 옥살산 구리, 붕산, 수산화 알루미늄 및 실리코텅스텐산이 포함된다. 또한, 수산화 알루미늄 및 실리코텅스텐산과 같은 냉각제는, 슬래그 강화제(enhancer)로 작용할 수 있다.
화합물에 따라, 상기 많은 첨가제들은, 가스 발생 조성물중에서 공산화제 또는 연료로서 복합적인 기능을 할 수 있다. 몇가지 화합물은 공산화제, 연소 속도 조절제, 냉각제 및/또는 슬래그 형성제로서 작용할 수 있다.
본 발명의 범주에 속하는 전형적인 헥사암민코발트(III) 질산염 가스 발생 조성물의 몇가지 중요한 특성을, 시판중인 나트륨 아지드 가스 발생 조성물의 특성과 비교하였다. 통상적인 나트륨 아지드 가스 발생 조성물 및 본 발명의 범주에 속하는 가스 발생 조성물의 특성은 크게 상이하다. 이러한 특성을 하기에 요약한다.
Figure 111999503426460-pct00005
"발생제의 가스 분율(gas fraction of generant)"이라는 용어는, 가스 발생제의 중량 당 발생된 가스의 중량을 중량비로 나타낸 것이다. 전형적인 헥사암민코발트(III) 질산염 가스 발생제 조성물은, 화염 온도 범위가 1850。K 내지 1900。K, 발생제의 가스 분율 범위가 0.70 내지 0.75, 발생제 중 총 탄소 함량 범위가 1.5내지 3.0%, 1000 psi에서 발생제의 연소 속도 범위가 0.2 ips 내지 0.35 ips, 발생제의 표면적 범위가 2.5cm2/g 내지 3.5cm2/g 인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 가스 발생 조성물은 통상적인 혼성 에어백 점화기 기술에 쉽게 적용된다. 혼성 점화기 기술은, 소량의 추진제를 연소함으로써 저장된 불활성기체(아르곤 또는 헬륨)를 바람직한 온도로 가열하는 것을 기본으로 한다. 혼성팽창제는 보다 저온의 가스를 제공할 수 있으므로, 꽃불 팽창제에서 연소가스를 냉각하기 위하여 사용되는 냉각 필터가 불필요하다. 추진제 중량에 대한 불활성가스의 중량비를 조절하면, 가스 배출 온도를 선택적으로 변화시킬 수 있다. 추진제 중량에 대한 가스 중량비가 높아질수록, 가스 배출 온도는 낮아진다.
혼성 가스 발생 시스템은, 파열가능한 개구를 가지며, 소정량의 불활성 가스가 안에 포함되어 있는 압력 탱크; 파열가능한 개구를 파열시키는 수단을 가지며, 고온 연소 가스를 생성하는 가스 발생 장치; 및 가스 발생 조성물을 점화하는 수단을 포함하여 이루어진다. 탱크는 가스 발생 장치가 점화되면 피스톤에 의해 파괴될 수 있는 파열가능한 개구를 갖는다. 고온 연소 가스가 혼합되어 불활성 가스를가열하도록, 가스 발생 장치를 압력 탱크에 대하여 적절히 배치 및 위치시킨다. 적당한 불활성 가스에는 특히, 아르곤, 헬륨 및 이의 혼합물이 포함된다. 혼합 및가열된 가스는 개구를 통하여 압력탱크를 빠져나가, 최종적으로 혼성 팽창기를 빠져나가게 되어, 자동차 에어백과 같은 팽창가능한 백(bag) 또는 벌룬을 전개시킨다.
본 발명의 바람직한 실시형태는 약 1800˚K 이상의 온도로 연소 생성물을 수득하는 데, 이 열은 혼성 가스 발생 시스템의 효율 향상을 위하여 냉각제 불활성기체로 전이된다.
보조적인 안전 구속 적용에 있어서의 혼성 가스 발생 장치가 Frantom, Hybrid Airbag Inflator Thechnology, Airbag Int'l Symposium on Sophisticated Car Occupant System,(Weinbrenner-Saal, Germany, Nov. 2-3, 1992)에 기재되어 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태는 예를 들어, 구아니딘 니트레이트 등의 적어도 하나의 저온 연소 유기 질소 화합물을 가스 발생제 조성물에 포함시킨다. 저온 연소 유기 질소 화합물은 상대적으로 낮은 생성열을 가지는 화합물이다. 일반적으로, 저온 연소 화합물의 생성열은 약 - 400cal/g 이하, 바람직하게는 약 - 600cal/g 이하이다. 예를 들어, 구아니딘 니트레이트의 생성열은 약 - 747cal/g이다.
이러한 바람직한 실시형태에 있어서, 저온 연소 유기 질소 화합물은 조성물 의 주원료로는 사용하지 않고, 부원료로 사용한다. 예를 들어, 헥사암민코발트 니트레이트 등의 이미 앞서 설명한 연료가 주연료로 제공될 수 있다.
또한, 예를 들어, 니트레이트기가 존재하기 때문에, 구아니딘 니트레이트와 같은 물질이 약간의 산화능을 가질 수 있다. 그러나, 저온 연소 유기 질소 화합물은 주산화제는 아니다. 그러나, 예를 들어, 상기한 염기성 구리 니트레이트 등의다른 산화 또는 공산화 물질과 함께, 부산화제 또는 공-산화제로서 작용할 수 있다.
구아니딘 니트레이트 외에, 이러한 바람직한 실시형태의 부가적인 저온 연소유기 질소 화합물은 예를 들어, 카보네이트 염 등의 구아니딘 염 및 예를 들어 아미노구아니딘 니트레이트, 디아미노구아니딘 니트레이트, 트리아미노구아니딘 니트레이트, 니트로구아니딘, 요소, 글리신, 글리신-암모늄 니트레이트 착체, 및 에틸렌 디아민 디니트레이트 등의 구아니딘 유도체를 포함한다. 그러나, 구아니딘 니트레이트가 바람직하다. 저온 연소 유기 질소 화합물의 혼합물을 사용할 수도 있다.
원리적으로, 이러한 바람직한 실시형태에서, 조성물에 포함된 저온 연소 유기 질소 화합물의 양은 일반적으로 0 중량% 이상, 약 40 중량% 이하, 바람직하게는 약 5 중량% 내지 약 30 중량%, 더욱 바람직하게는, 약 10중량% 내지 약 25 중량%이다. 본 발명의 이러한 실시형태는 이론적으로는 제한되지는 않으나, 실제로는 특정 에어백 적용에 있어 어떠한 성능 특성을 가장 중요하게 고려하느냐에 따라 당업자에 의해 그 양이 결정될 수 있다.
이러한 바람직한 실시형태에 있어서, 저온 연소 유기 질소 화합물을 사용하면, 가스 방출이 많아지는 동시에, 연소로 생성되는 슬래그의 여과가능성이 향상된다. 또한, 예를 들어, 헥사암민코발트 니트레이트 등의 상대적으로 비싼 성분 대신에, 구아니딘 니트레이트 등의 상대적으로 값싼 저온 연소 유기 질소 화합물을 사용하면 조성물의 전체 비용이 감소될 수 있다. 원리적으로는, NOx의 양이 또한 감소될 수 있다.
본 바람직한 실시형태에 있어서, 바람직한 가스 발생제 조성물은 저온 연소유기 질소 화합물을 포함하며, 또한, 1) 저온 연소 유기 질소 화합물과는 상이한, 예를 들어, 헥사암민코발트 니트레이트, Co(NH3)6(NO3)3 등의 금속 착체와 같은 주연료 하나 이상, 2) 저온 연소 유기 질소 화합물과는 상이한, 예를 들어, 염기성 구리 니트레이트, Cu2(OH)3NO3와 같은 공-산화제, 및 3) 예를 들어, 바람직하게는 구아검 등의 수용성 결합제가 결합제를 포함한다.
일반적으로, 이러한 바람직한 실시형태에서, 연료, 공-산화제 및 결합제는 상기한 바와 같이 사용할 수 있다. 그러나, 바람직한 실시형태를 위한 연료의 바람직한 예로는 코발트 암민 착체, 및 헥사암민코발트 니트레이트가 특히 바람직하다. 공-산화물의 바람직한 실시형태는 염기성 금속 카보네이트, 염기성 금속 니트레이트, 금속 산화물, 금속 니트레이트 및 금속 히드록시드를 포함한다. 염기성 구리 니트레이트가 특히 바람직하다. 결합제의 바람직한 예로는, 예를 들어, 검과 같은 수용성이거나, 실질적으로 수용성인 폴리머를 포함한다. 구아 검이 특히바람직하다.
바람직한 실시형태에 있어, 연료, 공-산화제 및 결합제와 같은 성분의 양은, 당업자라면 본 설명의 관점에서 쉽게 결정할 수 있다. 그러나, 특히, 저온 연소유기 질소 화합물과는 별도로, 주연료의 양은 일반적으로 약 30 중량% 내지 약 90중량%일 수 있고, 바람직하게는 약 40 중량% 내지 약 75 중량% 사이이다. 저온 연소 유기 질소 화합물의 양과 함께 취한 공-산화제 양의 합은 일반적으로 약 10중량% 내지 60 중량%일 수 있으며, 바람직하게는 약 15 중량% 내지 약 50 중량%이다. 결합제의 양은 일반적으로 약 0.5 중량% 내지 약 12 중량%일수 있으며, 바람직하게는 약 2 중량% 내지 약 10 중량이고, 더욱 바람직하게는 약 3 중량% 내지 약 6 중량%이다. 이론상으로는, 조성물이 일반적으로 화학량론적으로 혼합되어 사용되지만, 원리적으로는 다소 산소가 풍부한 조성물이 가능함에도 불구하고, 실제로 조성물은 종종 다소 연료가 많게 사용된다. 전형적으로, 성분의 조성을 조절하여 예를 들어, 유효 가스 및 슬래그 특성 면에서 성능이 가장 균형잡힌 것을 제공한다.
바람직하게, 조성물은 또한 선택적으로, 탄도 첨가제 또는 연소 속도 조절제로서예를 들어, 카본 블랙 등의 소량의 탄소를 함유한다. 카본 불랙의 양은, 전형적으로, 약 2 중량 이하, 바람직하게 약 1 중량% 이하일 수 있다.
연료 성분을 일부대체하여, 저온 연소 유기 질소 화합물을 사용할 수 있다. 이러한 경우에, 공-산화제의 양은 바람직한 화학량론적 양을 유지하기 위해 증가될 수 있다. 이렇게 하면 예를 들어, 염기성 구리 니트레이트 및 구아니딘 니트레이트는 모두 헥사암민코발트 니트레이트에 비해 상당히 저렴하므로, 비용을 절감할 수 있다. 그러나, 놀랍게도, 이러한 대체에도 불구하고 발생제의 전체 성능은 그대로 유지된다. 혼합물의 밀도는 염기성 구리 니트레이트의 상대적 비율이 증가함에 따라 증가하므로, 부피 균형으로 인해 전체 성능이 유지된다.
일반적으로, 구아니딘 니트레이트가 조성물에 혼합되면, 본 발명이 그러한 화학 반응 이론에 의해 제한되지 않는다하더라도, 화학반응이 거의 일어나지 않을것으로 여겨진다. 조성물은 각각의 성분을 혼합하여 제조하거나, 또는 이와 달리,별도의 조성물을 제조하고, 이들 조성물을 혼합하여 제조할 수 있다. 각각의 성분을 혼합하는 것이 일반적으로 바람직하다. 당해 기술분야에서 공지된 종래의 장치를 사용하여 종래의 방법으로 혼합한 후, 조성물을 성형 또는 펠렛화할 수 있다.
본 발명은 또한 하기의 제한적이지 않은 실시예에 의해서 설명된다. 달리 언급이 없는 한, 조성은 중량%로 표현한다.
실시예 1
Hagel 등, "The Triamine of Cobalt(III). I. Geometrical Isomers of Trinitrotriamminecobalt(III)" 9 Inorganic Chemistry 1496(June 1970)의 방법에 따라 준비된 다량(132.4g)의 Co(NH3)3(NO2)3을 통상 VAAR로 알려진 피로테크닉 그래이드의 비닐 아세테이트/비닐알콜폴리머 수지를 메틸아세테이트에 용해시킨 38중량% 용액 7g과 함께 35ml의 메탄올 중에 슬러리 하였다. 용매를 일부 증발시켰다. 패이스트-형 혼합물을 20-메쉬 체에 거르고, 굳어지게 건조시킨 후, 다시 체에 걸렀다. 얻어진 과립을 주변온도로 12시간동안 진공에서 건조시켰다. 프레스하여 건조된 재료의 1/2 인치 직경의 펠렛을 제조하였다. 펠렛을 600 내지 3,300 psig범위의 몇가지 다른 압력에서 연소시켰다. 생성된 발생제의 연소속도는 시험된 압력범위에 대한 압력지수 0.85로, 1,000psig에서 초당 0.237 인치이었다.
실시예 2
1OOg의 Co(NH3)3(NO2)3 및 메탄올 중의 나일론 12중량% 용액 34g을 사용하여실시예 1의 방법을 반복하였다. 10- 및 16-메쉬 스크린을 행하고, 공기 건조하여과립화하였다. 이 조성물의 연소속도는 압력 지수 0.74로, 1,000psig에서 초당 0.290인치이었다.
실시예 3
실시예 1에 기재한 바와 유사한 방법으로, 4OOg의 Co(NH3)3(NO2)3을 아세톤중의 니트로셀룰로오즈 12중량% 용액 219g과 함께 슬러리하였다. 니트로셀룰로오즈는 12.6%의 질소를 함유한다. 용매를 일부 증발시켰다. 얻어진 페이스트를 8-메쉬 체에 거르고, 이어 24-메쉬 체에 걸렀다. 얻어진 과립을 공기중에 밤새 건조하고, 충분량의 칼슘 스테아레이트 몰드 이형제와 혼합하여 최종 생성물이 0.3 중량%가 되도록 하였다. 얻어진 재료의 일부를 1/2 인치 직경의 펠렛으로 제조하고, 연소속도를 관찰한 결과, 압력 지수 0.79로, 1,000 psig에서 초당 0.275 인치이었다. 나머지 재료를 로터리 타블렛 프레스에서 0.07-인치의 두께로 1/8-인치 지름의 펠 렛으로 프레스하였다. 펠렛 밀도가 1.88g/cc가 되도록 결정하였다. 이 조성물의 이론적인 인화온도는 2,358。K이었고, 이는 0.72의 가스 질량 분압(gas mass fraction)을 제공하는 것으로 계산되었다.
실시예 4
본 실시예는 운전자측 가스 발생제를 자극하는 데 사용되는, 재사용가능한 스테인리스강 시험 설비의 제조방법을 개시한다. 시험 설비, 또는 자극기는 점화 챔버 및 연소 챔버로 구성되었다. 점화 챔버는 중심부에 위치하며, 연소챔버로 통하는 24개의 직경 0.10 인치 포트를 가졌다. 점화 챔버는 점화 스퀴브(squib)를 설치하였다. 점화 챔버 벽을 0.001 인치 두께 알루미늄 포일로 라이닝한 후, -24/+60 메쉬 점화 과립을 가하였다. 외부 연소 챔버 벽은 9개의 출구 포트를 가지는 링으로 구성되었다. 포트의 직경은 링이 변함에 따라 변하였다. 외부 연소 챔버 링의 내경으로부터 시작하여, 연소 챔버는 0.004인치 알루미늄쉼(shim), 30메쉬 스테인리스 강 스크린 1 와인드, 14 메쉬 스테인리스 강 스크린 4 와인드, 변류기 링, 및 가스 발생기를 설치하였다. 18 메쉬 스테인리스 강 스크린으로 된 "도넛"을 사용하여 발생제를 연소 챔버 내에 그대로 담았다. 다른 변류기 링을 외부연소 챔버 벽의 외경 주위에 두었다. 연소 챔버에 압력 포트를 설치하였다. 자극기를 60리터 탱크 또는 자동차 에어백에 부착하였다. 탱크에는 압력, 온도, 통풍 및 배출 포트가 설치되었다. 자동차 에어백은 최대 용량이 55리터이고, 두 개의 1/2인치 지름 통풍 포트로 구성되었다. 에어백에 대한 자극기 시험은 백 압력을 측정하는 것으로 구성되었다. 적외선 방사 분석, 온도 이미징 및 서모커플을 사용하여 팽창하는 동안 백의 외피 표면 온도를 모니터하였다.
실시예 5
실시예 3에 나타낸 바와 같이 제조한 1/8인치 직경 펠렛 37 1/2g을, 30 메쉬 스크린 2 와인드 및 18 메쉬 스크린 2 와인드를 포함하는 제2 스크린드 챔버를 추가로 포함하며, 실시예 4에 기재한 바와 같이 60L 수집탱크로 통풍시킨 팽창제 시험 장치에서 연소시켰다. 연소는 2,00Opsia의 연소 챔버 압력을 공급하였고, 60L 수집 탱크에 39psia 압력을 공급하였다. 수집 탱크 내의 가스의 온도는 20밀리초에 최대 670。K에 달했다. 60L 수집 탱크에 수집된 가스를 분석한 결과, 산화 질소(NOx)의 농도가 500ppm이고 일산화 탄소의 농도가 1,825ppm인 것으로 나타났다.탱크를 메탄올로 헹구고, 헹굼액을 증발시켜 결정한, 방출된 입자의 총량은 1,OOOmg이었다.
실시예 6
60L 탱크 대신에 운전자측 자동차 팽창제 구속 장치에 전형적으로 사용되는 55L의 통풍된 백을 사용한 점을 제외하고는 실시예 4의 시험을 반복하였다. 백이 완전히 팽창되었을 때, 1,900psia의 연소 챔버 압력을 얻었다. 백의 최대 내부 압력은 점화 후 약 60 밀리초에서 2psig로 관찰되었다. 백 표면 온도는 83℃이하로 유지되었으며, 이는 종래의 아지드-계 팽창제에 비해서 향상된 것이나, 백 팽창 성능은 종래의 시스템에 준하였다.
실시예 7
구리(II) 니트레이트 헤미펜타하이드레이트 116.3g을 진한 암모늄히드록시드 230ml 및 물 50ml에 용해시켜 구리 테트라암민의 니트레이트염을 제조하였다. 얻어진 따뜻한 혼합물을 40℃로 냉각시키고, 교반하면서 에탄올 1 리터를 가하여, 테트라암민 니트레이트 생성물을 침전시켰다. 여과하여 어두운 자주-청색 고체를 수집하고, 에탄올로 세척하고, 공기 건조하였다. 생성물을 원소 분석하여 Co(NH3)4(NO3)2임을 확인하였다. 프레스된 1/2 인치 직경 펠렛으로 결정한 이 물질의 연소속도는 1,000psig에서 초당 0.18 인치이었다.
실시예 8
실시예 7에서 제조된 테트라암민 구리 니트레이트를 다양한 보충 산화제와 조성하여, 연소 속도를 시험하였다. 모든 경우에서, 재료 1Og을 약 1Oml의 메탄올과 슬러리화하고, 건조하고, 1/2인치 직경 펠렛으로 프레스하였다. 연소 속도는 1,00Opsig에서 측정하였고, 그 결과를 하기 표에 나타내었다.
Figure 111999503426460-pct00006
실시예 9
G. Pass와 H. Sutcliffe의 Pratical Inorganic Chemistry, 2nd Ed., Chapman & Hull, New York, 1974에 개시된, 헥사암민코발트(III) 클로라이드의 제조방법으로 하되, 암모늄 클로라이드 대신에 암모늄 니트레이트를 사용하여 다량의 헥사암민코발트(III) 니트레이트를 제조하였다. 제조된 물질을 원소 분석하여 [Co(NH3)6](NO2)3임을 확인하였다. 이 물질의 샘플을 1/2 인치 직경의 펠렛으로 프레스하여 측정한 결과, 연소속도는 2,000psig에서 초당 0.26 인치이었다.
실시예 10
실시예 9에서 제조한 물질을 사용하여 연료로서 헥사암민코발트(III) 니트레이트을, 그리고 공-산화제로서 세릭 암모늄 니트레이트를 함유하는 3벌의 가스 발생제를 제조하였다. 발생제들은 첨가제의 첨가여부 및 처리공정을 달리하였다. 연소속도는 1/2 인치 직경 연소속도 펠렛으로부터 결정하였다. 그 결과를 하기에 요약하였다.
Figure 111999503426460-pct00007
실시예 11
실시예 9에서 제조한 물질을 사용하여, 다양한 보충 산화제를 이용한 발생제조성물의 10-g 믹스 몇 개를 제조하였다. 모든 경우에서, 적합한 양의 헥사암민코발트(III) 니트레이트 및 공-산화제(들)를 약 1Oml의 메탄올에 혼합하고, 건조한후, 1/2 인치 직경의 펠렛으로 프레스하였다. 펠렛의 연소속도를 1,000psig에서시험하였으며, 그 결과를 하기 표에 나타내었다.
Figure 111999503426460-pct00008
실시예 12
헥사암민코발트(III) 니트레이트("HACN")과 다양한 보충 산화제의 이종 조성물을 20g의 배치 중에 혼합하였다. 조성물을 72시간 동안 200。F에서 건조하고, 1/2 인치 직경 펠렛으로 프레스하였다. 1/2 인치 펠렛을 1000 내지 4000 psi 범위의 다양한 압력 범위에서 연소시켜 연소속도를 결정하였다. 그 결과를 하기 표에 나타내었다.
Figure 111999503426460-pct00009
실시예 13
실험실 단위의 작은 평행 육면체("pps.")의 가스 발생제를 제조하는 방법을 알아내었다. pps.를 성형 및 절단하는 데 필요한 장비는 절단 테이블, 롤러 및 절단기 등이다. 절단 테이블은 길이방향 모서리를 따라 붙여진 0.5 인치 너비 종이스페이서를 가지는 9인치 x 18인치 금속 시트로 구성되였다. 스페이서는 누적 높이가 0.043 인치였다, 롤러는 길이 1피트, 직경 2인치의 테플론제 실린더로 구성되었다. 절단기는 샤프트, 절단날 및 스페이서로 구성되었다. 샤프트는 1/4 인치볼트로, 여기에는 일련의 17개의 직경 3/4 인치, 두께 0.005 인치의 스테인리스 강와셔가 절단날로서 위치하였다. 각각의 절단날 사이에는 4개의 직경 2/3 인치, 두 께 0.020 인치 놋쇠 스페이서 와셔가 위치하며, 일련의 와셔가 너트에 의해 고정되었다. 환형 절단날 사이의 반복 거리는 0.085 인치이었다.
수용성 결합제를 포함하는 가스 발생제 조성물은 건조 혼합한 후, 50-70g 배치를 충분량의 물과 함께 5분간 Spex 혼합기/밀에서, 물질이 균일한 반죽형태로 될때까지 혼합하였다.
벨로스태트(velostat) 플라스틱 시트를 절단 테이블에 붙이고, 물과 함께 혼합된 발생제의 반죽공을 손으로 플라스틱 상에 폈다. 폴리에틸렌 플라스틱 시트를 발생제 혼합물 상에 놓았다. 롤러를 절단 테이블 상의 스페이서에 평행하게 놓고,반죽을 약 5 인치의 너비로 폈다. 그리고 나서, 롤러를 90도로 회전시켜, 스페이서의 상단에 놓고, 절단 테이블 스페이서가 허용하는 최대한으로 반죽을 폈다. 폴리에틸렌 플라스틱을 발생제에서 조심스럽게 벗겨내고, 절단기를 사용하여 반죽을길이방향 및 너비방향으로 절단하였다.
발생제가 롤링되고 절단된 벨로스태트 플라스틱 시트를 절단 테이블에서 풀어내어, 135℉ 대류 오븐의 직경 4인치 실린더에 길이 방향으로 놓았다. 약 10분 후에, 시트를 오븐에서 꺼내어 직경 1/2 인치 로드(rod)에 놓아, 플라스틱 시트의 양쪽 말단이 로드에 대해 예각을 이루도록 하였다. 플라스틱을 로드의 앞뒤로 옮겨, 평행육면체(pps.) 사이를 절단하였다. 시트를 135℉ 대류 오븐의 직경 4 인치 실린더에 너비방향으로 놓고, 다시 5분간 건조하였다. 앞에서와 같이, 직경 1/2 인치로드에서 pps. 사이를 절단하였다. 이때, 플라스틱으로부터 pps.를 떼어내기가 매우 쉽다. 파인트 컵 중에서 또는 12 메쉬 체 상에서 부드럽게 러빙하여, pps.를 서로 분리하였다. 이러한 방법으로 pps.를 더블렛이 약간 남아 있는 싱글렛으로부수었다. 더블렛은 면도날을 사용하여 싱글렛으로 분리하였다. 그리고 나서, pps.를 165-225℉의 대류 오븐에 넣어, 완전히 건조하였다. 이렇게 형성된 pps.의 파쇄 강도(모서리에서)는, 전형적으로 로터리 프레스로 형성된 만곡의 볼록한 반지름 1/4 인치를 가지며, 최대 높이 0.070 인치의, 직경 1/8 인치 펠렛보다 같거나컸다. 1/8 인치 펠렛이 3배나 더 무겁기 때문에 이러한 결과는 주목할만 하다.
실시예 14
헥사암민코발트(III) 니트레이트, [Co(NH3)6](NO3)3, 분말(78.07%, 39.04g),암모늄 니트레이트 과립(19.93%, 9.96g) 및 파쇄 폴리아크릴아미드, MW 15백만(2.00%, 1.00g)을 사용하여 가스 발생 조성물을 제조하였다. 재료들을 Spex혼합기/밀에서 1분간 건조-혼합하였다. 탈이온수(조성물 건조중량의 12%, 6g)를 혼합물에 가하고, 5분간 다시 Spex 혼합기/밀에서 혼합하였다. 균일한 반죽형태로 된 혼합물을 실시예 13과 같은 방법으로 평행 육면체(pps.)로 제조하였다. 추가로 3개의 발생제 배치를 혼합하고, 유사하게 제조하였다. 4개의 배치로부터의 pps.를 혼합하였다. pps.의 크기는 0.052 인치 x 0.072 인치 x 0.084 인치이었다. 각각의 크기에 대한 표준 편차는 0.010 인치 정도이었다. pps.의 평균 중량은 6.62 mg이었다. 벌크 밀도, 치수측정에 의해 결정된 밀도 및 용매 치환에 의해 결정된 밀도는 각각 0.86g/cc, 1.28g/cc 및 1.59g/cc이었다. 파쇄 강도(가장 좁은 모서리에서)는 1.7kg, 이의 표준편차는 0.7kg으로 측정되었다. pps. 일부를 약 3g의직경 1/2 인치 펠렛으로 프레스하였다. 이러한 펠렛으로부터 연소속도를 측정한 결과, 압력 지수 0.78로, 1,000 psi에서 0.13 ips이었다.
실시예 15
실시예 4에 따라 자극기를 구성하였다. Mg/Sr(NO3)2/나일론 점화 과립 화학량론적 혼합물 2g을 점화 챔버에 넣었다. 외부 연소 챔버 벽으로 통하는 포트의 직경은 3/16 인치였다. 실시예 14에 기재한 평행 육면체 형태의 발생제 30g을 연소챔버에 넣었다. 자극기를 실시예 4에 기재한 60L 탱크에 부착하였다. 점화 후,연소 챔버는 17 밀리초에 최대 압력 230O psia에 이르렀으며, 60L 탱크는 최대 압력 34psia 및 최대 탱크 온도 640。K가 되었다. NOx, CO 및 NH3의 농도는 각각 20, 380 및 170 ppm이었고, 탱크로부터 1600mg의 입자가 수집되었다.
실시예 16
실시예 15에서와 정확히 동일한 점화기 및 발생제를 사용하고, 동일한 중량을 부가하여 자극기를 구성하였다. 또한, 외부 연소 챔버 출구 포트직경이 동일하였다. 실시예 4에서와 같이 자극기를 자동차 에어백에 부착하였다. 점화 후, 15밀리초에 연소 챔버가 최대 압력 2000psia에 이르렀다. 팽창된 에어백의 최대 압력은 0.9psia이었다. 이 압력은 점화 후, 18 밀리초에 달성되었다. 최대 백 표면온도는 67℃였다.
실시예 17
헥사암민코발트(III) 니트레이트 분말(76.29%, 76.29g), 암모늄 니트레이트과립(15.71%, 15.71g, 다이너마이트 노벨, 과립 크기<350미크론), 열금속학적으로형성된 산화구리 분말(5.00%, 5.00g) 및 구아 검(3.00%, 3.00g)을 사용하여 가스 발생 조성물을 제조하였다. 재료들을 Spex 혼합기/밀에서 1분간 건조-혼합하였다.탈이온수(조성물 건조중량의 18%, 9g)를 혼합물 50g에 가하고, 5분간 다시 Spex 혼합기/밀에서 혼합하였다. 균일한 반죽형태로 된 혼합물을 실시예 13과 같은 방법으로 평행 육면체(pps.)로 제조하였다. 다른 건조-혼합된 발생제 50g에 대해 동일한 공정을 반복하고, 두 개의 pps. 배치를 함께 혼합하였다. 혼합된 pps.의 평균크기는 0.070 인치 x 0.081 인치 x 0.088 인치이었다. 각각의 크기에 대한 표준 편차는 0.010 인치 정도이었다. pps.의 평균 중량은 9.60 mg이었다. 벌크 밀도, 치수측정에 의해 결정된 밀도 및 용매 치환에 의해 결정된 밀도는 각각 0.96g/cc, 1.17g/cc 및 1.73g/cc이었다. 파쇄 강도(가장 좁은 모서리에서)는 5.0kg, 이의 표준편차는 2.5kg으로 측정되었다. pps. 일부를 약 3g의 직경 1/2 인치 펠렛으로 프레스하였다. 이러한 펠렛으로부터 연소속도를 측정한 결과, 압력 지수 0.67로, 1,000 psi에서 0.20 ips이었다.
실시예 18
실시예 4에 따라 자극기를 구성하였다. Mg/Sr(NO3)2/나일론의 화학량론적 혼합물 1g 및 약간 과산화된 B/KNO3 점화과립 2g을 혼합하여 점화 챔버에 넣었다. 외부 연소 챔버 벽으로 통하는 포트의 직경은 0.166 인치였다. 실시예 17에 기재한평행 육면체 형태의 발생제 30g을 연소챔버에 넣었다. 자극기를 실시예 4에 기재한 60L 탱크에 부착하였다. 점화 후, 연소 챔버는 8 밀리초에 최대 압력 2540psia에 이르렀으며, 60L 탱크는 최대 압력 36psia 및 최대 탱크 온도 600。K가 되었다. NOx, CO 및 NH3의 농도는 각각 50, 480 및 80O ppm이었고, 탱크로부터 240mg의 입자가 수집되었다.
실시예 19
실시예 18에서와 정확히 동일한 점화기 및 발생제를 사용하고, 동일한 중량을 부가하여 자극기를 구성하였다. 또한, 외부 연소 챔버 출구 포트직경이 동일하였다. 실시예 4에서와 같이 자극기를 자동차 에어백에 부착하였다. 점화 후, 9밀리초에 연소 챔버가 최대 압력 2700psia에 이르렀다. 팽창된 에어백의 최대 압력은 2.3psig이었다. 이 압력은 점화 후, 30 밀리초에 달성되었다. 최대 백 표면온도는 73℃였다.
실시예 20
헥사암민코발트(III) 니트레이트 분말(69.50%, 347.5g), 구리(II) 트리히드록시 니트레이트, [Cu2(OH)3N03], 분말(21.5%, 107.5g), 1O 미크론 RDX (5.OO%, 25g), 26미크론 질산 칼륨(1.00%, 5g) 및 구아 검(3.00%, 3.00g)을 사용하여 가스발생 조성물을 제조하였다. 재료들을 60 메쉬 체로 건조-혼합하였다. 탈이온수(조성물 건조중량의 23%, 15g)를 혼합물 65g에 가하고, 5분간 다시 Spex 혼합기/밀에서 혼합하였다. 균일한 반죽형태로 된 혼합물을 실시예 13과 같은 방법으로 평행 육면체(pps.)로 제조하였다. 추가로, 건조-혼합된 발생제 65g 배치 2개에 대해 동일한공정을 반복하여, 3개의 pps. 배치를 함께 혼합하였다. pps.의 평균크기는 0.057인치 x 0.078 인치 x 0.084 인치이었다. 각각의 크기에 대한 표준 편차는 0.010인치 정도이었다. pps.의 평균 중량은 7.22 mg이었다. 벌크 밀도, 치수측정에 의해 결정된 밀도 및 용매 치환에 의해 결정된 밀도는 각각 0.96g/cc, 1.23g/cc 및 1.74g/cc이었다. 파쇄 강도(가장 좁은 모서리에서)는 3.6kg, 이의 표준편차는0.9kg으로 측정되었다. pps. 일부를 약 3g의 직경 1/2 인치 펠렛으로 프레스하였다. 이러한 펠렛으로부터 연소속도를 측정한 결과, 압력 지수 0.51로, 1,000psi에서 0.27 ips이었다.
실시예 21
실시예 4에 따라 자극기를 구성하였다. Mg/Sr(NO3)2/나일론의 화학량론적혼합물 1.5g 및 약간 과산화된 B/KNO3 점화과립 1.5g을 혼합하여 점화 챔버에 넣었다. 외부 연소 챔버 벽으로 통하는 포트의 직경은 0.177 인치였다. 실시예 20에 기재한 평행 육면체 형태의 발생제 30g을 연소챔버에 넣었다. 자극기를 실시예 4에 기재한 60L 탱크에 부착하였다. 점화 후, 연소 챔버는 14 밀리초에 최대 압력 3050 psia에 이르렀다. NOx, CO 및 NH3의 농도는 각각 25, 800 및 90 ppm이었고, 탱크로부터 890mg의 입자가 수집되었다.
실시예 22
헥사암민코발트(III) 니트레이트 분말(78.00%, 457.9g), 구리(II) 트리히드록시 니트레이트 분말(19.00%, 111.5g) 및 구아 검(3.00%, 17.61g)을 사용하여 가스 발생 조성물을 제조하였다. 재료들을 건조-혼합하고, Baker-Perkins 파인트 혼합기에서 물(조성물 건조중량의 32.5%, 191g)과 30분간 혼합하였다. 얻어진 습윤 케이크 일부(220g)에 추가로 구리(II) 트리히드록시 니트레이트 9.2g 및 구아검 0.30g을 가하고, 카본 블랙(Monarch 1100) 0.80g도 가하였다. 이 새로운 조성물을 Baker-Perkins 혼합기에서 30분간 혼합하였다. 습윤 케이크를 베럴 직경이 2인치이고, 다이 오리피스 직경이 3/32 인치(0.09038인치)인 램 압출기에 넣었다. 압출된 재료를 1피트 길이로 절단하고, 주변 조건하에 밤새 건조하고, 재료를 습윤시켜 부드럽게 하기 위하여 물을 담은 밀폐된 용기에 넣었다가, 약 0.1 인치의 길이로 잘게 자르고, 165℉에서 건조하였다.
얻어진 압출된 실린더의 크기는 평균 길이 0.113 인치, 평균 지름 0.091 인치이었다. 벌크 밀도, 치수측정에 의해 결정된 밀도 및 용매 치환에 의해 결정된밀도는 각각 0.86g/cc, 1.30g/cc 및 1.61g/cc이었다. 원주 및 축에서의 파쇄 강도는 각각 2.1kg, 4.1kg이었다. 압출된 실린더 일부를 약 3g의 직경 1/2 인치펠렛으로 프레스하였다. 이러한 펠렛으로부터 연소속도를 측정한 결과, 압력 지수 0.29로, 1,000 psi에서 0.22 ips이었다.
실시예 23
실시예 4에 따라 3개의 자극기를 구성하였다. Mg/Sr(NO3)2/나일론의 화학량론적 혼합물 1.5g 및 약간 과산화된 B/KNO3 점화과립 1.5g을 혼합하여 점화 챔버에넣었다. 외부 연소 챔버 벽으로 통하는 포트의 직경은 각각 0.177, 0.166 및 0.152 인치였다. 실시예 22에 기재한 압출된 실린더 형태의 발생제 30g을 각각의연소챔버에 넣었다. 자극기를, 차례로, 실시예 4에 기재한 60L 탱크에 부착하였다. 점화 후, 연소 챔버는 각각 최대 압력 1585, 1665 및 1900 psia에 이르렀다.최대 탱크 압력은 각각 32, 34 및 35 psia이었다. NOx 농도는 각각 85, 180 및 185ppm이었고, CO 농도는 각각 540, 600 및 60Oppm이었다. NH3의 농도는 2ppm 이하였다. 입자는 각각 420, 350 및 360mg이 수집되었다.
실시예 24
소량의 탄소를 가스 발생제 조성물에 가하면, 실시예 13 및 실시예 22에서 형성된 평행육면체 및 압출된 펠렛의 파쇄 강도가 향상됨을 알아내었다. 본 발명의 범위 내에서, 전형적인 가스 발생제에 탄소를 첨가한 경우 파쇄 강도의 향상을 요약하여 하기 표에 나타내었다. 모든 %는 중량%이다.
Figure 112002023807534-pct00010
삭제
실시예 25
헥사암민코발트(III) 니트레이트를 직경 1/2 인치, 4g의 펠렛으로 프레스하 였다. 펠렛의 반을 칭량하고, 95℃ 오븐에 700시간동안 넣어두었다. 시간경과후, 펠렛을 다시 칭량하였다. 중량 손실이 관찰되지 않았다. 주변 온도로 유지된 펠렛의 연소속도는 압력 지수 0.60으로, 1000psi에서 0.16ips이었다. 95℃에서 700시간 유지된 펠렛의 연소속도는 압력 지수 0.68로, 1000psi에서 0.15이었다.
실시예 26
헥사암민코발트(III) 니트레이트 분말(76.00%, 273.6g), 구리(II) 트리히드록시 니트레이트 분말(16.00%, 57.6g), 26미크론 질산 칼륨(5.00%, 18.00g) 및 구아 검(3.00%, 10.8g)을 사용하여 가스 발생 조성물을 제조하였다. 탈이온수(조성물 건조중량의 24.9%, 16.2g)를 혼합물 65g에 가하고, 5분간 다시 Spex 혼합기/밀에서 혼합하였다. 균일한 반죽형태로 된 혼합물을 실시예 13과 같은 방법으로 평행 육면체(pps.)로 제조하였다. 별도의 건조-혼합된 발생제 50-65g 배치에 대해 동일한공정을 반복하고, 모든 pps. 배치를 함께 혼합하였다. pps.의 평균크기는 0.065인치 x 0.074 인치 x 0.082 인치이었다. 각각의 크기에 대한 표준 편차는 0.005인치 정도이었다. pps.의 평균 중량은 7.42 mg이였다. 벌크 밀도, 치수측정에 의해 결정된 밀도 및 용매 치환에 의해 결정된 밀도는 각각 0.86g/cc, 1.15g/cc 및1.68g/cc이었다. 파쇄 강도(가장 좁은 모서리에서)는 2.1kg, 이의 표준편차는 0.3kg으로 측정되었다. pps. 일부를 약 3g의 직경 1/2 인치 펠렛 10개로 프레스하였다. 약 60g의 pps. 및 5개의 직경 1/2 인치 펠렛을 107℃ 오븐에 넣어두었다. 이 온도로 450시간 후에, pps. 및 펠렛 각각에 대하여 0.25% 및 0.41%의 중량손실이 관찰되었다. 나머지 pps. 및 펠렛을 주변 조건하에 저장하였다. 두가지 경우의 펠렛에 대하여 연소속도를 관찰하고, 하기 표 4에 나타내었다.
Figure 112002023807534-pct00011
삭제
실시예 27
실시예 4에 따라 2개의 자극기를 구성하였다. Mg/Sr(NO3)2/나일론의 화학량론적 혼합물 1.5g 및 약간 과산화된 B/KNO3 점화과립 1.5g을 혼합하여 각각의 점화챔버에 넣었다. 외부 연소 챔버 벽으로 통하는 포트의 직경은 각각의 자극기에서 0.177인치였다. 실시예 26에 기재한 주변온도에 두었던 평행육면체 형태의 발생제 30g을 한 자극기의 연소챔버에 넣고, 107℃에 두었던 pps. 형태의 발생제 30g을 다른 연소챔버에 넣었다. 자극기들을, 차례로, 실시예 4에 기재한 60L 탱크에 부착하였다. 시험-연소 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
Figure 112002023807534-pct00012
삭제
실시예 28
2Co(NH3)3(NO2)3 및 Co(NH3)4(NO2)2Co(NH3)2(NO2)4의 혼합물을 제조하여, 직경 약 0.504 인치의 펠렛으로 프레스하였다. 착체들은 상기한 Hagel 등의 방법의 범위 내에서 제조하였다. 펠렛을 시험 폭탄에 넣고, 질소가스를 사용하여 1.00Opsi로 가압하였다.
펠렛을 열선으로 점화하고, 연소속도를 측정한 결과, 초당 0.38 인치였다. 이론적인 계산결과로는 인화온도가 1805℃이었다. 이론적인 계산으로부터 주된 반응 생성물이 고체 Co0 및 가스 반응 생성물임을 예견할 수 있다. 주된 가스 반응생성물은 다음과 같이 예견된다.
생성물 부피%
H2O 57.9
N2 38.6
O2 3.1
실시 예 29
실시예 1의 방법에 따라 다량의 Co(NH3)3(NO2)3을 제조하여, 상이한 스캐닝 칼로리메트리법을 사용하여 시험하였다. 착체가 200℃에서 격렬한 발열을 제공하는 것으로 관찰되었다.
실시예 30
Co(NH3)3(NO2)3에 대하여 이론적 계산을 하였다. 이러한 계산결과는 인화온도가 약 2,000。K이고, 동일한 부피의 발생제 조성물에 기초할 때, 가스 수득율이종래의 아지드화 나트륨에 대해 약 1.75배임을 나타낸다("성능비"). 또한, 일련의 가스 발생제 조성물에 대하여 이론적 계산을 하였다. 조성물 및 이론적 성능 데이터를 표 6에 나타내었다.
Figure 112002023807534-pct00013
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성능비는 아지드계 가스 발생제의 단위 부피에 대하여 표준화하였다. 전형적인 아지드화 나트륨계 가스 발생제(NaN3 68 중량%; MoS2 3O 중량%;S 2중량%)의 이론적인 가스 수득률은 약 O.85g 가스/cc NaN3 발생제이다.
실시예 31
혼성 가스 발생제로의 용도를 평가하기 위하여, 도 6에 나열한 바와 같이 [Co(NH3)6](ClO4)3 및 CaH2의 반응에 대하여 이론적 계산을 하였다. 이러한 조성물을 6.80 배(중량)의 아르곤 가스의 존재하에 연소시키는 경우, 인화온도가 2577℃에서 1085℃로 감소되어, 100%의 유효 열 전이가 추정된다. 생성된 가스는 부피로, 아르곤 86.8%, 염화수소 1600ppm, 물 10.2% 및 질소 2.9%로 구성된다. 슬래그 총중량은 질량으로 6.1%일 것이다.
실시예 32
NH3외에도 일반 리간드를 포함하는 펜타암민코발트(III) 니트레이트 착체를합성하였다. 아쿠오펜타암민코발트(III) 니트레이트 및 펜타암민카보네이트코발트(III) 니트레이트를 Inorg. Syn. vol. 4, p.171(1973)에 따라 합성하였다. 펜타암민히드록소코발트(III) 니트레이트는 H.J.S. King, J. Chem. Soc., p.2105(1925) 및 0. Schmitz, et. al., Zeit. Anorg. Chem., vol. 300, p.186(1959)에 따라 합성하였다. 상기한 펜타암민코발트(III) 니트레이트 착체를 사용하여 가스 발생제 3벌을 제조하였다. 모든 경우에 구아검을 결합제로서 첨가하였다. 구리(II) 트리히드록시 니트레이트,[Cu2(OH)3NO3],를 필요한 경우 공-산화제로서 첨가하였다. 지름 1/2 인치 연소속도 펠렛으로부터 연소속도를 결정하였다. 그 결과를 하기 표 7에 요약하였다.
Figure 112002023807534-pct00014
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실시예 33
다음 출발 재료를 포함하는 조성물을 제조하였다.: 1) 72.84 중량% 코발트헥사암민 니트레이트, 2) 21.5 중량% 염기성 구리 니트레이트, 3) 5.0 중량% 구아 검, 및 4) 0.66 중량% 탄소.
단일 스크류 압출기를 사용하고, 압출된 실린더 중심이 0.035 인치 구멍이 뚫린 점을 제외하고는 조성물을 실시예 22에 기재한 바와 같이 처리하였다. 32 내지 38g 범위의 다양한 부하를 주면서, 조성물을 실시예 23에서와 동일한 방법으로시험하였다. 시험 결과는 입자 수치가 모든 샘플에서 0.6g 내지 1.0g 사이임을 나타낸다. 탱크 압력은 부하에 따라 39 내지 48 psia이었다.
실시예 34
1) 38.75 중량% 염기성 구리 니트레이트, 2) 36.38 중량% 헥사암민코발트니트레이트, 3)19.5 중량% 구아니딘 니트레이트, 4) 5.0 중량% 구아 검, 및 5) 0.37중량% 카본 블랙을 포함하는, 압출할 조성 혼합물을 제조하였다. 실시예 33에 기재한 방법에 따라 재료들을 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
실시예 23에 기재된 바와 같이 압출된 재료 35g 샘플로 초기 시험 평가를 실시하였다. 연소 압력은 2808psi이었고, 탱크 압력은 39.9psia이었다. 흔적량의가스 생성물은: 암모니아(70ppm), NOx(40ppm). 및 CO(60Oppm)이었다. 입자 수치는단지 0.281g이었다. 39.9psia의 관찰된 탱크 압력은, 동일한 조건 하에서 전형적으로 39 내지 40 psia인, 실시예 33에 따라 얻어진 조성물 33g을 사용하여 얻어진것에 준한다.
실시예 35
1) 40.34 중량% 염기성 구리 니트레이트, 2) 37.86 중량% 헥사암민코발트니트레이트, 3)15.8 중량% 구아니딘 니트레이트, 4) 5.7 중량% 구아 검, 및 5) 0.3 중량% 카본 블랙을 포함하는, 압출할 조성 혼합물을 제조하였다. 실시예 33 및 실시예 34에 기재한 방법에 따라 재료들을 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 실시예 34에 준하는 결과가 예상되었으며, 얻어졌다.
1994년 1월 19일 출원된 미합중국 출원 제08/184,456호의 일부계속출원인, 1995년 7월 26일에 출원된 미합중국 출원 제08/507,552호에 가스 발생제가 기재되어 있다. 이들의 완전한 기재내용이 본 명세서에 참조로 병합되어 있다.
요약
요약하면, 본 발명은 종래의 아지드계 가스 발생제 조성물의 한계를 극복한가스 발생제 물질을 제공한다. 본 발명의 착체는 수증기, 산소 및 질소를 포함하는 무독성 가스 생성물을 생성한다. 몇몇 착체는 또한 금속 또는 금속 산화물 및질소와 수증기로 효과적으로 분해될 수 있다. 마지막으로, 반응 온도 및 연소 속도가 허용가능한 범위이다.
본 발명의 필수적인 특성을 벋어나지 않는 한, 본 발명은 다른 구체적인 형태에 포함될 수 있다. 기재된 실시형태는 모든 면에서 단지 설명으로 여겨져야 하며, 제한적인 것으로 여기면 않된다. 따라서, 본 발명의 범위는 전기한 설명보다는 첨부된 청구의 범위에 의해서 나타난다.

Claims (88)

  1. 연소될 때 질소 가스 및 수증기를 함유하는 가스 혼합물을 생성하는, 전이금속 양이온, 알칼리 토금속 양이온, 메탈로이드 양이온, 또는 란탄 계열 금속 양이온, 수소 및 질소를 함유하는 하나 이상의 중성 리간드, 및 상기 금속 양이온의 전하의 균형을 맞추기에 충분한 산화 음이온으로 이루어진 착체; 및
    구아니딘 니트레이트, 구아니딘의 카보네이트 염, 아미노구아니딘 니트레이트, 디아미노구아니딘 니트레이트, 트리아미노구아니딘 니트레이트, 니트로구아니딘, 요소, 글리신, 글리신-암모늄 니트레이트 착체, 에틸렌 디아민 디니트레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 저온 연소 유기 질소-함유 화합물을 포함하여 이루어지는 가스발생 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 착체는 금속 아질산염 암민, 금속 질산염 암민, 금속과염소산염 암민, 금속 아질산염 히드라진, 금속 질산염 히드라진, 금속 과염소산염 히드라진, 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가스발생 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 착체가 금속 아질산염 암민인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 착체가 금속 질산염 암민인 것을 특징으로 하는 가스발생 조성물,
  5. 제 1항에 있어서, 상기 착체가 금속 과염소산염 암민인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 착체가 금속 아질산염 히드라진인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 착체가 금속 질산염 히드라진인 것을 특징으로 하는가스 발생 조성물.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 착체가 금속 과염소산염 히드라진인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서, 상기 금속 양이온이 마그네슘, 망간, 니켈, 티타늄, 구리,크롬, 아연 및 주석으로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 금속 양이온이 전이 금속 양이온인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 전이 금속 양이온이 코발트인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 전이 금속 양이온이 로듐, 이리듐, 루테늄, 팔라듐, 및 백금으로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 산화 음이온이 상기 금속 양이온과 배위되는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 산화 음이온이 니트레이트, 니트라이트, 클로레이트, 퍼클로레이트, 퍼옥사이드 및 수퍼옥사이드로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 무기 산화 음이온 및 무기 중성 리간드가 탄소가 없는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 착체가 상기 중성 리간드 외에도 하나 이상의 다른 일반 리간드를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 일반 리간드가, 아쿠오 (H2O), 히드록소 (OH), 퍼히드록소 (O2H), 퍼옥소 (O2), 카르보네이토 (CO3), 카르보닐 (CO), 옥살레이토(C 2O4), 니트로실 (NO), 시아노 (CN), 이소시아네이토 (NC), 이소티오시아네이토 (NCS), 티오시아네이토(SCN), 아미도 (NH2), 이미도 (NH), 술파토 (SO4), 클로로(Cl), 플루오로 (F), 포스파토 (PO4) 및 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA) 리간드로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 착체가 상기 산화 음이온 외에도 일반 대이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 일반 대이온이 히드록사이드(OH-), 클로라이드(Cl-), 플루오라이드(F-), 시아나이드(CN-), 티오시아네이트(SCN-), 카르보네이트(CO3 -2), 설페이트(SO4 -2), 포스페이트(PO4 -3), 옥살레이트(C2O4 -2), 보레이트(BO4 -5) 및 암모늄(NH4 +) 대이온으로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  21. 제 1항에 있어서, 상기 착체는 가스 발생 조성물 중의 농도가 30 내지 90 중량%이고, 가스 발생 조성물 중의 농도가 0.5 내지 12 중량%인 결합제, 및 공-산화제를 더욱 포함하여 이루어지고, 가스 발생 조성물 중의 저온 연소 질소-함유 화합물 및 공-산화제의 총량이 10 내지 60 중량%인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  22. 제 1항에 있어서, 상기 저온 연소 질소-함유 화합물 이외에 공-산화제를 더욱 포함하여 이루어지는 가스 발생 조성물.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 공-산화제는 알칼리, 알칼리토, 란탄 계열 또는 암모늄 과염소산염, 염소산염, 과산화물, 아질산염 및 질산염으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  24. 제 22항에 있어서, 상기 공-산화제는 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 과산화물, 금속 산화 수화물, 금속 산화 수산화물, 금속 수화 산화물, 염기성 금속 탄산염, 염기성 금속 질산염 및 이의 혼합물로 이루어지는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  25. 제 22항에 있어서, 상기 공-산화제가 구리, 코발트, 망간, 텅스텐, 비스무스, 몰리브덴 및 철의 산화물로 이루어지는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  26. 제 22항에 있어서, 상기 공-산화제는 CuO, Co2O3, Co3O4, CoFe2O4, Fe2O3, MoO3, Bi2MoO6 및 Bi2O3로 이루어지는 그룹에서 선택되는 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  27. 제 22항에 있어서, 상기 공-산화제는 Fe(OH)3, Co(OH)3, Co(OH)2, Ni(OH)2, Cu(OH)2 및 Zn(OH)2로 이루어지는 그룹에서 선택되는 금속 수산화물인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  28. 제 22항에 있어서, 상기 공-산화제는 Fe2O3·xH2O, SnO2·xH2O 및 MoO3·H2O로 이루어지는 그룹에서 선택되는 금속 산화 수화물 또는 금속 수화 산화물인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  29. 제 22항에 있어서, 상기 공-산화제는 CoO(OH)2, FeO(OH)2, MnO(OH)2 및 MNO(OH)3로 이루어지는 그룹에서 선택되는 금속 산화 수산화물인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  30. 제 22항에 있어서, 상기 공-산화제는 CuCO3·Cu(OH)2(말라카이트), 2Co(CO3)·3Co(OH)2·H2O, Co0.69Fe0.34(CO3)0.2(OH)2, Na3[Co(CO3)3]·3H2O, Zn2(CO3)(OH)2, Bi2Mg(CO3)2(OH)4, Fe(CO3)0.12(OH)2.76, Cu1.54Zn0.46(CO3)(OH)2, Co0.49Cu0.51(CO3)0.43(OH)1.1, Ti3Bi4(CO3)2(OH)2O9(H2O)2 및 (BiO)2CO3로 이루어지는 그룹에서 선택되는 염기성 금속 탄산염인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  31. 제 22항에 있어서, 상기 공-산화제는 Cu2(OH)3NO3, Co2(OH)3NO3, CuCo(OH)3NO3, Zn2(OH)3NO3, Mn(OH)2NO3, Fe4(OH)11NO3·2H2O, Mo(NO3)2O2, BiONO3·H2O 및 Ce(OH)(NO3)3·3H2O로 이루어지는 그룹에서 선택되는 염기성 금속 질산염인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  32. 제 1항에 있어서, 결합제를 더욱 포함하여 이루어지는 가스 발생 조성물.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 결합제는 수용성인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  34. 제 33항에 있어서, 상기 결합제가 천연 검, 폴리아크릴산, 및 폴리아크릴아미드로 이루어지는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  35. 제 32항에 있어서, 상기 결합제는 수용성이 아닌 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 결합제는 니트로셀룰로오스, VAAR, 및 나일론으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  37. 제 1항에 있어서, 상기 착체가 헥사암민코발트(III) 질산염, ([(NH3)6Co](NO3)3) 이고, 공-산화제는 구리(II) 트리히드록시 질산염(Cu2(OH)3NO3)인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  38. 제 1항에 있어서, 가스 발생 조성물에 대하여 0.1 내지 6 중량%로 존재하는 탄소 분말을 더욱 포함하여, 탄소 분말이 없는 조성물에 비하여 파쇄 강도가 개선되는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  39. 제 1항에 있어서, 가스 발생 조성물에 대하여 0.3 내지 3 중량%로 존재하는 탄소 분말을 더욱 포함하는 가스 발생 조성물.
  40. 제 1 항에 따른 가스 발생 조성물을 연소시키는 것을 포함하는 에어백 팽창 방법.
  41. 제 40항에 있어서, 상기 금속 착체의 연소는 열에 의하여 개시되는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  42. 제 40항에 있어서, 상기 착체는 금속 아질산염 암민, 금속 질산염 암민, 금속 과염소산염 암민, 금속 아질산염 히드라진, 금속 질산염 히드라진, 금속 과염소산염 히드라진, 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  43. 제 40항에 있어서, 상기 착체가 금속 아질산염 암민인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  44. 제 40항에 있어서, 상기 착체가 금속 질산염 암민인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  45. 제 40항에 있어서, 상기 착체가 금속 과염소산염 암민인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  46. 제 40항에 있어서, 상기 착체가 금속 아질산염 히드라진인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  47. 제 40항에 있어서, 상기 착체가 금속 질산염 히드라진인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  48. 제 40항에 있어서, 상기 착체가 금속 과염소산염 히드라진인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  49. 제 40항에 있어서, 상기 전이 금속 양이온이 코발트인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  50. 제 40항에 있어서, 상기 전이 금속 양이온 또는 알칼리토금속 양이온이 마그네슘, 망간, 니켈, 티타늄, 구리, 크롬, 및 아연으로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  51. 제 40항에 있어서, 상기 전이 금속 양이온이 로듐, 이리듐, 루테늄, 팔라듐, 및 백금으로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  52. 제 40항에 있어서, 상기 산화 음이온이 상기 금속 양이온과 배위되는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  53. 제 40항에 있어서, 상기 산화 음이온이 니트레이트, 니트라이트, 클로레이트, 퍼클로레이트, 퍼옥사이드, 수퍼옥사이드 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  54. 제 40항에 있어서, 상기 무기 산화 음이온 및 상기 무기 중성 리간드가 탄소가 없는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  55. 제 40항에 있어서, 상기 착체가 상기 중성 리간드 외에도 하나 이상의 다른 일반 리간드를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  56. 제 40항에 있어서, 상기 일반 리간드가, 아쿠오(H2O), 히드록소(OH), 퍼히드록소 (O2H), 퍼옥소 (O2), 카르보네이토 (CO3), 카르보닐 (CO), 옥살레이토 (C2O4), 니트로실 (NO), 시아노 (CN), 이소시아네이토 (NC), 이소티오시아네이토 (NCS), 티오시아네이토 (SCN), 아미도 (NH2), 이미도 (NH), 술파토 (SO4), 클로로 (Cl), 플루오로 (F), 포스파토 (PO4) 및 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA) 리간드로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  57. 제 40항에 있어서, 상기 착체가 상기 산화 음이온 외에도 일반 대이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  58. 제 57항에 있어서, 상기 일반 대이온이 히드록사이드(OH-), 클로라이드(Cl-), 플루오라이드(F-), 시아나이드(CN-), 티오시아네이트(SCN-), 카르보네이트(CO3 -2), 설페이트(SO4 -2), 포스페이트(PO4 -3), 옥살레이트(C2O4 -2), 보레이트(BO4 -5) 및 암모늄(NH4 +) 대이온으로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  59. 제 40항에 있어서, 상기 결합된 산화 음이온 및 착체는 가스 발생 조성물 중 50 내지 80 중량%의 농도이고, 상기 가스 발생 조성물은, 가스 발생 조성물 중 0.5 내지 10 중량%의 농도를 갖는 결합제와, 가스 발생 조성물 중 5 내지 50 중량%의 농도를 갖는 공산화제를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  60. 제 40항에 있어서, 연소되는 상기 가스 발생 조성물이 공-산화제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  61. 제 60항에 있어서, 상기 공-산화제는 알칼리, 알칼리토 또는 암모늄 과염소산염, 염소산염, 과산화물 및 질산염으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  62. 제 60항에 있어서, 상기 공-산화제는 금속 산화물, 금속 수산화물, 금속 과산화물, 금속 산화 수화물, 금속 산화 수산화물, 금속 수화 산화물, 염기성 금속 탄산염, 염기성 금속 질산염 및 이의 혼합물로 이루어지는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  63. 제 60항에 있어서, 상기 공-산화제가 구리, 코발트, 망간, 텅스텐, 비스무스, 몰리브덴 및 철의 산화물로 이루어지는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  64. 제 60항에 있어서, 상기 공-산화제는 CuO, Co2O3, Co3O4, CoFe2O4, Fe2O3, MoO3, Bi2MoO6 및 Bi2O3로 이루어지는 그룹에서 선택되는 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  65. 제 60항에 있어서, 상기 공-산화제는 Fe(OH)3, Co(OH)3, Co(OH)2, Ni(OH)2, Cu(OH)2 및 Zn(OH)2로 이루어지는 그룹에서 선택되는 금속 수산화물인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  66. 제 60항에 있어서, 상기 공-산화제는 Fe2O3·xH2O, SnO2·xH2O 및 MoO3·H2O로 이루어지는 그룹에서 선택되는 금속 산화 수화물 또는 금속 수화 산화물인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  67. 제 60항에 있어서, 상기 공-산화제는 CoO(OH)2, FeO(OH)2, MnO(OH)2 및 MnO(OH)3로 이루어지는 그룹에서 선택되는 금속 산화 수산화물인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  68. 제 60항에 있어서, 상기 공-산화제는 CuCO3·Cu(OH)2(말라카이트), 2Co(CO3)·3Co(OH)2·H2O, Co0.69Fe0.34(CO3)0.2(OH)2, Na3[Co(CO3)3]·3H2O, Zn2(CO3)(OH)2, Bi2Mg(CO3)2(OH)4, Fe(CO3)0.12(OH)2.76, Cu1.54Zn0.46(CO3)(OH)2, Co0.49Cu0.51(CO3)0.43(OH)1.1, Ti3Bi4(CO3)2(OH)2O9(H2O)2 및 (BiO)2CO3로 이루어지는 그룹에서 선택되는 염기성 금속 탄산염인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  69. 제 60항에 있어서, 상기 공-산화제는 Cu2(OH)3NO3, Co2(OH)3NO3, CuCo(OH)3NO3, Zn2(OH)3NO3, Mn(OH)2NO3, Fe4(OH)11NO3·2H2O, Mo(NO3)2O2, BiONO3·H2O 및 Ce(OH)(NO3)3·3H2O로 이루어지는 그룹에서 선택되는 염기성 금속 질산염인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  70. 제 40항에 있어서, 연소되는 상기 가스 발생 조성물이 결합제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  71. 제 70항에 있어서, 상기 결합제는 수용성인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  72. 제 71항에 있어서, 상기 결합제가 천연 검, 폴리아크릴산, 및 폴리아크릴아미드로 이루어지는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  73. 제 70항에 있어서, 상기 결합제는 수용성이 아닌 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  74. 제 73항에 있어서, 상기 결합제는 니트로셀룰오로스, VAAR, 및 나일론으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  75. 제 40항에 있어서, 상기 착체가 헥사암민코발트(III) 질산염, ([(NH3)6Co](NO3)3) 이고, 공-산화제는 구리(II) 트리히드록시 질산염(Cu2(OH)3NO3)인 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  76. 제 40항에 있어서, 가스 발생 조성물에 대하여 0.1 내지 6 중량%로 존재하는 탄소 분말을 더욱 포함하고, 상기 조성물은 탄소 분말이 없는 조성물에 비하여 파쇄 강도가 개선되는 것을 특징으로 하는 에어백 팽창 방법.
  77. 제 40항에 있어서, 가스 발생 조성물에 대하여 0.3 내지 3 중량%로 존재하는 탄소 분말을 더욱 포함하는, 에어백 팽창 방법.
  78. 제 1 항에 따른 가스 발생 조성물과 상기 조성물의 연소를 개시하는 점화기를 포함하여 이루어지는 가스 발생 장치.
  79. 제 78항에 있어서, 상기 연소 개시용 점화기는 상이한 점화 조성물들의 혼합물을 포함하는 점화 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 발생 장치.
  80. 제 78항에 있어서, 상기 연소 개시용 점화기는 Mg/Sr(NO3)2/나일론 및 B/KNO3 혼합물을 포함하여 이루어지는 점화 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 발생 장치.
  81. 팽창가능한 접혀진 에어백;
    제 1 항에 따른 가스-발생 조성을 포함하며, 상기 에어백을 팽창시키기 위하여 에어백에 연결되는 가스-발생 장치; 및
    상기 가스-발생 조성물을 점화하는 점화기를 포함하여 이루어지는 자동차 에어백 장치.
  82. 팽창가능한 접혀진 에어백;
    제 1 항에 따른 가스-발생 조성물을 포함하며, 상기 에어백을 팽창시키기 위하여 에어백에 연결되는 가스-발생 장치; 및
    상기 가스-발생 조성물을 점화하는 점화기를 포함하여 이루어지는 에어백 장치를 갖는 보조 구속 시스템을 포함하는 차량.
  83. 제 1항에 있어서, 상기 저온 연소 질소-함유 화합물이 약 -400 cal/g 이하의 생성열을 갖는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  84. 제 1항에 있어서, 상기 저온 연소 질소-함유 화합물이 약 -600 cal/g 이하의 생성열을 갖는 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  85. 삭제
  86. 삭제
  87. 제 1항에 있어서, 상기 저온 연소 질소-함유 화합물의 양은 약 0 중량% 보다 많고, 약 40 중량%이하인 것을 특징으로 하는 가스 발생 조성물.
  88. 연소될 때 질소 가스 및 수증기를 함유하는 가스 혼합물을 생성하는, 금속 양이온 및, 수소 및 질소를 함유하는 중성 유기 지방족 리간드;
    상기 금속 양이온의 전하와 적어도 일부의 균형을 맞추기에 충분한 양의 산화 음이온; 및
    구아니딘 니트레이트, 구아니딘의 카보네이트 염, 아미노구아니딘 니트레이트, 디아미노구아니딘 니트레이트, 트리아미노구아니딘 니트레이트, 니트로구아니딘, 요소, 글리신, 글리신-암모늄 니트레이트 착체, 에틸렌 디아민 디니트레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 저온 연소 유기 질소-함유 화합물을 포함하여 이루어지는 가스 발생 조성물.
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