KR960004030B1 - 비-아지드 가스 발생 조성물 - Google Patents

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KR960004030B1
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케이. 런드 개리
알. 스티븐스 미켈
웨인 에드워드 더블유.
씨. 쇼 3세 그레이엄
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모르톤 인터내쇼날, 인코오포레이티드
제럴드 켄트 화이트
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Abstract

내용 없음.

Description

비-아지드 가스 발생 조성물
본 발명은 비-아지드 가스 발생제, 또는 추진제 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 일반적으로 펠릿 또는 정제 형태이며, 연소되어 주로 자동차 에어 백 억제 시스템을 팽창시키는 질소 가스를 제공한다. 더욱 구체적으로 본 발명은 아미노아라졸의 전이 그속 착물을 포함하는 가스를 제조하기 위한 신규의 비-아지드 연료와 산화제를 함유하는 개량된 추진제 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 가스 발생제 또는 추진제 조성물이 구체적으로 차량의 수동적 안전 장치인 충돌 백을 부풀리는 질소-함유 가스를 발생시키는데 적합하고, 이를 위해 고안된 것일지라도, 본 발명의 조성물은 항공기용 비상 미끄럼대 및 팽창가능한 보트와 같은 덜 심각한 상황하의 용도에서 동등하게 작용하며 ; 더욱 일반적으로, 저온의 비-독성 가스가 요구되는 임의의 사용방법, 예를들면 로켓모터내의 연료 및 산화제 탱크에서와 같은 다양한 가압 및 세정 용도 ; 다양한 휴대용 군수 장비 및 저장가능한 가스원을 필요로 하는 조작에도 유용하다.
자동차 에어백 시스템은 충돌시에 자동차 운전자와 자동차의 실내장치사이의 쿠션이나 백을 빠르게 팽창시킴으로써 자동차의 운전자를 보호하고자 개발되어 왔다. 팽창된 에어백을 운전자의 에너지를 흡수하여 운전자의 움직임을 점진적으로 조절하며, 쿠션으로 하여금 총체 하중을 분산시키고 충격으로부터 운전자가 자동차 실내장치의 딱딱한 표면과 충돌하는 것을 방지한다.
현재 사용되고 있는 가장 흔한 에어백 시스템은 자동차에 내장된 충돌감지장치, 팽창기, 및 팽창기의 기체 배출구에 연결된 접혀진 팽창가능한 백을 포함한다. 대개 팽창기는 전기적으로 점화되는 점화기, 펠릿 또는 정제 형태인 기체 발생 조성물, 및 기체 여과 시스템을 포함하는 금속 하우징을 갖는다. 접힌 백을 펼치기 전에, 이를 자동차의 핸들(운전자를 위한 보호시스템) 또는 계기판(승객을 위한 보호 시스템)의 보호커버 뒤에 둔다. 자동차의 충돌이 감지 장치에 의해 결정되면, 이는 점화기에 전기신호를 보내어 기체 발생 조성물을 점화시킨다. 그후, 기체 발생 조성물이 연소되면, 짧은 시간동안 비교적 저온인 대량의 기체 연소 생성물을 생성한다. 연소 생성물을 함유하고 있는 것을 여과 시스템으로 보내고 이를 팽창기 하우징에 의해 백으로 보낸다. 여과 시스템은 팽창기내의 모든 고체와 액체 연소 생성물을 보유하고 있으며, 이는 자동차 탑승자가 견딜 수 있는 온도로 생성된 기체를 냉각시킨다. 백은 이의 보호 커버에서 나와 팽창기의 기체 배출구로부터 발생한 여과된 연소 생성물이 채워질 때까지 팽창된다. 이에 대한 참조예는 미합중국 특허 제4,296,084호이다.
자동차 에어백에 사용하기에 적합한 가스 발생제의 요건은 매우 까다롭다. 이러한 가스 발생제는 에어백을 팽창시키기 위해 매우 빨리, 예를들면 약 30밀리초 또는 그 이하로 연소되어야 하지만, 연소 속도는 안정하고, 제어 가능하고, 재현 가능하여 백이 이런 방식으로 전개 및 팽창될 때 탑승자에게 상해를 입히거나 백을 손상시키자 않아야 한다.
가스 발생제는 차량의 수명이 지속되는 동안(10년 또는 그 이상) 매우 신빙성이 있어야 한다. 점화는 확실해야 하고, 가스 발생제 조성물의 연소 속도는 조성물이 진동 및 광범위한 온도에 장기간 노출되는 경우에도 일정하게 유지되어야 한다. 가스 발생제는 팽창기에 밀폐시켰을 때 습기로부터 보호되지만, 가스 발생제 및 팽창기 조립품의 제조 및 저장시 문제점을 최소화하고, 에어 백 시스템의 수명이 지속되는 동안 신빙성을 보장하기 위해서는 더욱 습기에 영향을 받지 않아야 한다.
기체 발생제는 저온의 비독성, 비부식성 기체를 효율적으로 생성하여 쉽게 여과됨으로써 고체나 액체 입자를 제거하여, 자동차의 탑승자(들) 및 백에 손상을 입히지 않아야 한다.
또한 팽창된 충돌백 내부의 가스체는 그 외부의 공기와 조성면에서 상응하는 것이 바람직한다. 그러나 실제로 이러한 조성을 얻는 것이 불가능한 것으로 입증되었다. 차선책은 생리학적으로 불활성이거나 적어도 무해한 가스를 사용하여 팽창시키는 것이다. 소정의 특징을 가지며 가장 실용적인 것으로 입증된 가스는 질소이다.
연소 지연 효과를 가진 질소를 생성하는 가장 성공적인 종래 기술의 고형 가스 발생제는 알칼리 금속, 알칼리토금속 및 하이드라조산의 알루미늄 유도체의 화합물, 특히 아지드화 나트륨의 분해에 근거한 것이다. 이러한 아지드-함유 가스 발생제는 예를들면 미합중국 특허 제2,981,616호 ; 제 3,814,694호 ; 제4,203,787호 및 제 4,547,235호에 개시되어 있다.
그러나 에어 백 시스템을 부풀리는데 사용되는 가스 발생제 조성물에 아지드류를 사용하는 방법에는 몇가지 단점이 있다. 예를들면, 아지드화 나트륨은 B등급 독극물이며, 매우 독성이 큰 물질이다. 아지드화 나트륨은 쉽게 가수분해되어 독성과 폭발성이 매우 큰 가스일 뿐만 아니라 구리, 납등의 중금속과 쉽게 반응하여 의외로 점화 또는 폭발되기 쉬운 극도로 민감한 고형물을 형성하는 하이드라조산을 생성한다. 이들을 안정하게 취급하고, 이들로부터 아지드-함유 가스 발생제를 위해서는, 이러한 물질의 제조, 보관 및 최종 처분시 특별히 주의 깊은 취급이 요구된다.
비-아지드 질소 가스 발생제에 대한 여러 가지 접근 방법이 예를들면, 미합중국 특허 제3,004,959호 ; 제3,055,911호 ; 제3,348,985호 ; 제3,719,604호 및 제3,909,322호에 개시된 바와같이 종래 기술에서 연구되었다. 보고된 종래 기술의 질소 가스 발생제중 대부분은 다양한 히드록실아민산 및 히드록실아민 유도체로부터 유도된 것과 같은 질소-함유 화합물을 원료로 하며, 그 나머지는 산화되어 비-부식성, 통상적으로 "비-독성" 가스를 생성시키는 중합체 결합제, 탄화수소 및 탄수화물로 구성된다. 그러나 이러한 조성물로부터 얻은 가스 생성물은 자동차 에어백 용도로 사용하기에 허용 불가능한 고농도의 이산화탄소, 일산화탄소 및 수분을 함유하며, 이러한 경우에 탑승자는 비록 단시간일지라도 가스 발생제로부터 발생된 고농도의 가스를 호흡할 가능성이 존재한다. 따라서 이러한 조성물은 연소 생성물이 독성 및 일산화탄소, 이산화탄소 등과 같은 기타 가스류에 있어서 산업상의 표준에 맞는 당면한 요구를 충당하지 못한다.
테트라졸 유도체와 같은 비-아지드 물질도 가스 발명 및 폭발성 조성물에 사용되어 왔다. 예를들면, 미합중국 특허 제1,511,771호는 테트라졸, 테트라졸아조이미드, 디아조테트라졸이미드, 아조테트라졸, 옥사조테트라졸, 디아조아미노테트라졸, 디아조테트라졸, 비스테트라졸, 페닐테트라졸 탄소산, 메틸 머캡토테트라졸, 치환된 디옥시테트라졸, 펜테닐디옥시테느라졸, β-나프테닐디옥시테트라졸, 페닐글리콜엔드록시테느라졸, 벤제닐디옥시테트라졸, 메타-니트로-벤제닐디옥시테느라졸, 및 라파-톨레닐디옥시테트라졸이 폭발성 조성물에 유용함을 개시하고 있다.
미합중국 특허 제3,055,911호는 중합되어 다량의 질소를 가진 중합체를 제공할 수 있는 비닐테트라졸을 개시하고 있다. 이러한 중합체는 복합체 추진제 및 폭약용 중합체 연료 매트릭스와 결합제로서 유용하다.
미합중국 특허 제3,171,249호는 아미노테트라졸 또는 이의 염을 함유하는 하이그라진계 로켓 연료를 개시하고 있다. 로켓 연료에 아미노테트라졸을 첨가하여 저장가능하고 어는점이 낮은 로켓 연료를 만드는 것으로 기술되어 있다.
미합중국 특허 제3,348,985 호는 암모늄 나이트레이트와 아미노테트라졸의 혼합물을 함유하는 가스 발생 조성물을 개시하고 있다. 이 가스 발생제는 발생제에 의해 발생된 사용 가능하고 유효한 가스 부피를 증가시키는 것으로 기술되어 있다.
미합중국 특허 제3,468,730호는 5-아미노테트라졸, 구아닐아미노-5-테트라졸 또는 1-구아닐-3-테트라졸릴-구아니딘과 같은 테트라졸 유도체를 함유하는 추진제를 개시하고 있다. 또한 이 추진제는 질산 바륨, 중크롬산 칼륨, 질산 칼륨, 이산화납, 산화구리 및 이산화망간과 같은 산 화제도 함유한다.
미합중국 특허 제3,719,604호는 아조테트라졸 또는 디테트라졸의 아미노구아니딘 염을 함유하는 가스 발생 조성물에 관한 것이다. 조성물은 자발적으로 분해되어 폭발하지 않고 다량의 가스를 발생시키는 것으로 기술되어 있다.
미합중국 특허 제 3,734,789 호는 산화제 성분으로 5-아미노테트라졸 질산염을 함유하는 가스 발생 고형복합 추진제를 개시하고 있다. 이와 유사한 것으로 미합중국 특허 제 3,739,574 호는 5-아미노테트라졸을 함유할 수 있는 가스 발생제를 개시하고 있다.
미합중국 특허제3,873,447호는 폴리카르보네이트 및 폴리설폰 수지와 같은 중합체의 고온 가공시 펭창제로서 유용한 아연, 바륨, 칼슘, 납 및 알루미늄의 5-아릴테트라졸 금속염을 개시하고 있다.
미합중국틀허 제3,898,112호는 산화제로서 5-아미노테트라졸 질산염을 함유하는 고형의 가스 발생 추진제를 개시하고 있다. 고형 가스 발생 조성물은 또한 미합중국 특허 제3,909,322호에 개시되어 있으며, 이 조성물은 구아니디늄 5-니트로아미노테트라졸, 암모늄 5-니트로아미노테트라졸 및 하이드라지늄 5-니트로아미노테트라졸과 같은 니트로아미노테트라졸염을 함유한다. 또한 이 조성물은 산화제, 예를들면 5-아미노테트라졸 질산염을 함유한다.
미합중국 특허 제3,912,561호는 아지드 연료, 산화제, 및 아미노테트라졸, 아미노테트라졸 수화물, 아조디카본아미드 및 아조테트라졸중에서 선택된 질소성 화합물을 포함하는 가스 발생 조성물에 관한 것이다. 이 조성물은 보통의 온도하에서 단기간내에 거의 비-독성인 가스를 고수율로 생성시키는 것으로 기술되어 있다.
미합중국 특허 제3,954,528호는 트리아미노구아니딘 질산염 산화제를 함유하는 가스 발생제를 개시하고 있다. 산화제의 일례를 들면 5-아미노테트라졸 질산염이다.
미합중국 특허 제4,369,079호는 예를들면 아미노테트라졸, 비스테트라졸테트라진, 테트라졸, 폴리하이드라지드 또는 폴리아조-알킬의 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 선택된 비-수소 함유 테트라졸화합물의 금속염을 함유하는 고형의, 비-아지드 질소 가스 발생제 조성물을 개시하고 있다.
마지막으로, 미합중국 특허 제4,370,181호는 바이테트라졸의 디소듐, 디포타슘 및 칼슘염을 비롯한, 5, 5'-바이테트라졸의 비-수소 함유 금속염을 함유하는 고형의, 비-아지드 가스 발생 조성물에 관한 것이다.
전술한 종래 기술과 대조적으로, 본 발명에 의해 아미노아라졸의 전이 금속착물을 사용하여 개량된 비-아지드 가스 발생 조성물르 제조할 수 있음이 발견되었다.
본 발명에 의해, 비-아지드 연료(즉, 가스 공급원)와 산화제를 포함하는 개량된 고형의 질소 가스 발생 조성물이 제공되며, 본 발명의 개량된 면은 비-아지드 연료로서 아미노아라졸의 전이 금속 착물을 사용하는 방법을 포함한다.
본 발명에 있어서, 아미노아라졸 전이 금속 착물로는 5-아미노테트라졸(AT) 및 3-아미노-1,2,4-트라졸(ATr)이 바람직하다. Zn(AT)2착물이 가장 바람직하다.
본 발명에 의한 추진제 조성물은 KNO3, Sr(NO3)2또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 Sr(N03)2와 같은 통상적인 산화제를 함유한다. 또한 본 발명의 조성물은 약 0.1 내지 5중량%의 결합제, 바람직하게는 MoS2를 임의로 함유한다.
또한 본 발명에 의해, 아미노아라졸의 전이 금속 착물을 함유하는 가스 발생제 조성물을 점화하는 단계를 포함하는 질소를 주성분으로 하는 가스를 발생시키는 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 의해, 전술한 바와같은 아미노아랴졸의 전이 금속 착물과 산화제로 이루어진 개량된 가스 발생 물질을 점화하여 가스를 바생시키는 단계 ; 및 발생된 가스를 사용하여 에어 백을 팽창시키는 단계를 포함하는, 에어 백을 팽창시키는 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 의해, 다음과 같은 부분품을 포함하는 자동차 에어백 팽창 시스템이 제공된다 ; 가스 배출구를 가진 금속 하우징 ; 상기 하우징내에 배치된, 전술한 바와같은, 아미노아라졸의 전이 금속 착물과 산화제를 함유하는 개량된 가스 발생 조성물 ; 상기 하우징 내부에 상기 조성물에 인접하여 배치된 점화장치 ; 및 상기 조성물과 배출구 사이에 장착된 가스 여과 시스템.
본 발명의 또 다른 목적 및 장점을 이하에서, 그리고 첨부된 청구항을 통해 더욱 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 전반적으로 비-아지드 가스 발생 연료재로서 아미노아라졸의 전이 금속 착물을 포함하는 가스 발생제 도는 추진제 조성물에 관한 것이다. 본 명세서에 사용한 "아미노아라졸"이라는 용어는 테트라졸 또는 트리아졸 고리의 적어도 하나의 탄소 원자에 직접 결합된 적어도 하나의 아미노기를 가진 테트라졸 또는 트리아졸 고리를 함유하는 화합물을 언급한 것이다. 이러한 아미노아라졸의 예를들면 5-아미노테트라졸(AT)[구조 Ⅰ] 및 3-아미노-1, 2, 4-트리아졸(ATr)[구조 Ⅱ]이며, 하기의 구조식으로 표시된다:
AT 및 ATr의 전이금속 착물의 예에는 Zn(At)2Cu(At)2ㆍ1/2 H2O, Cu(ATr) 및 Zn(X)(ATr)(이때, X는 Cl-, CH3CO2 -등이다)이 포함되지만, 이것들에 제한되는 것은 아니다. Zn(AT)2는 가장 바람직한 전이 금속 착물이다. 왜냐하면, 제조가 용이하고 취급이 용이하며 분해 및 점화에 영향을 비교적 받지 않기 때문이다.
본 발명의 전이 금속 착물은 종래에 사용한 질소 발생 물질에 비하여 가스 발생제내에서 몇가지 장점을 갖는다. 첫째, 전술한 아지드 화합물의 단점이 배제된다. 둘째로, 그 자체로서 공지된 다양한 아미노테트라졸은 질소 가스의 발생제로서 적합하지만(상기 다수의 미합중국 특허 참조), 이들은 불필요한 양의 물을 부산물로서 생성시키며, 통상적으로 흡습성이 있다. 한편 본 발명의 전이 금속 착물은 아미노아라졸의 단순한 알칼리염 또는 알칼리토금속 염보다 흡성이 훨씬 작다. 또한 이러한 전이 금속 착물로부터 제조한 가스 발생 조성물은 열적으로 안정하고, 허용가능한 연도 속도를 가지며, 통상적인 산화제를 사용하여 점화했을 때 질소 가스 및 에어백 팽창제의 모든 요건을 갖춘 내화성 잔류물을 포함하는 생성물을 고수율로 발생시킨다.
신규의 전이금속 아미노아라졸 착물 연료는 전술한 바와같이, 추진제 조성물에 사용도 통상적인 비-아지드(또는 아지드) 연료 성분에 대한 완전한 대체물로서 제조하고자 한 것이다. 그러나 필요에 따라, 특히 차량 충돌백보다 강도가 덜한 상황에 사용하고자 할 경우, 본 발명에 의한 연료는 이러한 통상적인 연료를 1-99중량%, 바람직하게는 50중량% 이상의 범위내에서 부분적으로 대체할 수 있다.
본 발명에 유용한 전이 금속착물은 쉽게 제조된다. 일반적으로 착물은 전이 금속의 염, 예를들면 염화물, 아세트산염, 과염화물, 질산염 또는 전이 금속의 테트라플루오로보레이트 염을 아미노아라졸 또는 물중의 아미노아라졸의 나트륨 염과 혼합하고 중성의 착물을 침전 형태로 회수하여 제조한다. 제조예는 실시예 1-4에 게재하였다.
본 발명의 가스 발생제 또는 추진제 조성물을 아미노아라졸 전이 금속 착물 연료 성분 이외에, 점화되어 자동차 에어백을 팽창시키는데 사용되는 가스 발생 조성물에 통용되는 통상적인 성분을 함유한다. 예를들면 아미노아라졸 질소생성 연료에 대한 산화제, 바람직하게는 무수 상태인 산화제가 통상적으로 사용된다. 이러한 산화제에는 금속의 아질산염과 질산염, 예를들며 KNO3및 Sr(NO3)2, 및 미합중국 특허 제3,741,585호 및 3,947,300호에 개시된 다양한 산화물, 황화물, 요오드화물, 과염화물, 크롬산염, 과산화물, 과망간산염 및 이들의 혼합물이 포함된다. 산화제는 전술한 바와같이 무수상태일 뿐만 아니라, 낮은 불꽃 온도를 제공하고 연소 반응중에 부산물로서 물을 생성하지 않는 것이 바람직하다. 무수 산화제로는 KNO3, Sr(NO3)2또는 이들의 혼합물이 바람직하며, Sr(NO3)2가 가장 바람직하다.
본 발명에 의한 연료와 산화제의 전형적인 반응은 다음과 같은 반응식으로 표시된다 :
5[Zn(CH3N5)2]+7[Sr(NO3)2]→32(NO2)+10(CO2)+3(H2O)+5(ZnO)+7[Sr(OH2)]
아미노아라졸 연료와 이러한 산화제의 혼합물은 때로는 결합제 성분이 존재하지 않을 경우에도 에어 백 발생제로 사용하기에 충분한 경도를 갖는 응집성 펠릿 또는 정제로 압착시킬 수 있다. 그러나 통상적으로 적은 분량, 예를들면 약 0.1 내지 5중량%, 바람직하게는 1-2중량%의 결합제를 혼입시킬 필요가 있다. 본 발명에 있어서, 결합제의 구체적인 예를들면, MoS2, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 카르보네이트, 폴리에틸렌-폴리비닐아세테이트공중합체, 아크릴계 라텍스 현탁액 및 기타 적합한 열가소성 수지 물질이다. 결합제의 예는 전술한 미합중국 특허 제4,203,787호 ; 제4,370,181호 ; 제4,547,235호 및 제4,865,667호에 개시되어 있다. 추진제 조성물에 Al2O3및 SiO2와 같은 전술한 미합중국 특허 제3,912,561호 ; 제3,947,300호 ;4,547,235호 및 제4,865,667호에 기술된 공지된 잔류물 제어 용도에 충당하기 위한 기타 성분을 사용할 수도 있다. 조성물중의 부가의 성분, 특히 발생된 가스의 부피에 기여하지 않거나 발생된 가스내에 유해한 연소 생성물을 유입시킬수 있는 불활성 성분의 함량은 최소화시켜야 한다. 한가지 예외는 열 전도화이버, 예를들면 그래파이트나 철 화이버 같은, 연소속도 증진제 또는 촉진제인데, 이들은 통상적으로 6중량% 이하, 바람직하게는 2중량% 이하의 소량으로 첨가되며, 당분야에 공지된 바와같이 연소 도중에 열을 전이함으로써 추진제의 연소 속도를 증가시킨다.
본 발명에 의한 가스 발생제 및 산화제의 상대적인 양의 넓은 범위 및 바람직한 범위를 이하에 게재하였다.
본 발명의 가스 발생제 조성물의 연료 성분(아미노아라졸의 전이 그속착물)의 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 약 20 내지 60중량%, 바람직하게는 약 30내지 45중량% 범위일 수 있다.
본 발명의 가스 발생제 조성물의 산화제 성분의 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 약 40 내지 80중량%, 바람직하게는 약 55 내지 70중량% 범위일 수 있다.
본 발명의 가스 발생제는 통상적인 기술에 의해 제조할 수 있다. 예를들면 아미노아라졸의 전이 금속 착물과 Sr(NO3)2및/또는 KNO3와 같은 산화제를 비롯한, 가스 발생제의 성분을 간단히 함께 혼합하여, 상술한 결합제와 같은 기타 임의의 성분과 함께 균질의 혼합물을 형성시킬 수 있다. 통상적인 상업용도에 있어서, 가스 발생 조성물은 펠릿으로 만들거나 정제 형태로 제조한다.
본 발명은 또한 전술한 본 발명의 조성물을 점화함으로써 통상적인 용도의 질소 가스를 발생시키는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 본 발명의 조성물로부터의 발생된 질소 가스를 광범위하게 공지된 가스 발생 메카니즘, 특히 가스 배출구를 가진 금속 하우징 ; 하우징내에 배치된 가스 발생 조성물 입자 ; 상기 하우징 내부에 가스 발생 조성물과 인접하여 배치된 점화장치 ; 상기 조성물과 상기 금속 하우징의 가스 배출구 사이에 배치된 가스 여과 시스템을 포함하는 자동차 에어 백 시스템에서 에어백을 팽창시키는데 사용하는 방법을 제공한다. 본 명세서에서 고찰한 팽창기 시스템의 예시적인 유형에 대한 구체적인 설명은 전술한 미합중국 특허 제4,296,084호(본문중에 참고 인용함) 및 제4,931,112호에 기술되어 있다.
이하에서는 실시예에 의거하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 후술되는 실시예는 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 특별한 언급이 없는 한 후술되는 실시예 및 본 명세서에 기입된 퍼센트는 중량%이다.
[실시예 1]
본 실시예는 아미노아라졸의 전이 금속착물, 즉 구리(Ⅰ) 3-아미노-1,2,4-트리아졸 착물, Cu(ATr)의 제조예를 설명한 것이다.
2.0g의 히드록실아민 염산염(NH2OH.HCL)과 10㎖의 NH4OH를 50㎖의 물에 첨가했다. 2.76g의 트리아졸을 50㎖의 무수 에탄올에 첨가하고, 2.5g의 CuSO4,.5H2O(0.01몰)를 100㎖의 물에 첨가한 후 형성된 혼합물을 비등할 때까지 가열했다. CuSO4·5H2O 혼합물에 비등할 때, NH2OH·HCl/NH4OH 용액을 재빨리 첨가했다. 반응 혼합물의 색체는 청색에서 오렌지색으로 이어서 투명하게 급변하였다. 트리아졸 용액을 즉시 투명한 혼합물에 첨가하자 반응 혼합물은 우유빛 백색 용액으로 변했다.
형성된 생성물을 여과하고 고형물은 회수하여 진공 오븐에서 건조시켰다. 생성물을 분석한 결과 다음과 같은 성분을 함유하는 것으로 밝혀졌다. : N=31.9%, C=18.5%, H=1.57%, Cu=42.4%.
[실시예 2]
본 실시예는 아미노아라졸의 전이금속 착물, 즉 5-아미노테트라졸의 아연착물, Zn(AT)2의 제조예를 설명한 것이다.
고온수중의 17.0g의 5-아미노테트라졸(AT)을 200-300㎖의 물에 첨가했다. AT을 물에 용해시키고, 그 후에 2.2g의 (CH3CO2)Zn.2H2O를 용액에 첨가했다. 즉시 백색 침전이 형성되었다.
침전을 회수하여 분석한 결과, 다양한 같은 성분을 함유하는 것으로 밝혀졌다. : C=10.04%, H=1.66%, N=58.27%, Zn=20.82%.
[실시예 3]
본 실시예는 아미노아라졸의 전이 금속 착물, 즉 5-아미노테트라졸의 구리(Ⅱ)착물, Cu(AT)2의 제조예를 설명한 것이다.
0.67g의 CuSO4·5H2O를 500㎖의 물에 용해시켰다. 이 용액에 11.83g의 5-아미노테트라졸(AT)을 첨가했다. 형성된 반응 혼합물을 수일동안 환류시켰다. 용액의 색채는 처음에는 밝은 황록색이었으며, 약 1시간내에 황록색으로 변색되었다. 약 2시간 경과후 용액 새체는 자주색으로 변색되었다.
침전을 회수하여 분석한 결과, 다음과 같은 성분을 함유하는 것으로 밝혀졌다. : C=9.98%, H=1.90%, N=56.2%, Cu=30%.
[실시예 4]
본 실시예는 아연과 3-아미노-1,2,4-트리아졸의 비스-나이트라이트 착물의 제조예를 설명한 것이다.
물(200㎖)중의 18g의 Zn(NO3)2(6H2O)와 41.4g의 NaNO2의 용액에 물 300㎖중의 5.04g의 3-아미노-1,2,4-트리아졸과 4.32g의 NaHCO3의 용액을 첨가했다. 첨가는 약 30분에 걸쳐 적가하는 방식으로 수행했다. 즉시 담황색 내지 회백색의 침전이 형성되었으면, 이를 1시간동안 70℃ 내지 77℃하에 온치시켰다.
침전을 여과하고 증류수로 세척한 후 건조시켰다. 침전을 분석한 결과 다음과 같은 성분을 함유하는 것으로 밝혀졌으며, 이는 실험식 Zn(C3H3N4)(NO2)에 해당한다. : C=12.6%, H=1.38%, N=36.2%, Zn=33.1%.
[실시예 5]
다음과 같은 성분을 사용하여 통상적인 방식으로 가스 발생 조성물을 제조했다.
상기 조성물들은 다음과 같은 연소 속도 및 이론적인 성능을 갖는다 :
연소 속도(1000psi하의 인치/초)
상기 데이터는 본 발명의 조성물이 아지드화나트륨 제제에 비해 향상된 가스 수득율 및 허용가능한 연소속도를 가짐을 나타낸다. 수분 함량, 불꽃 온도 및 연소 속도는 모두 연료/산화제 비율에 의해 조절된다.
[실시예 6]
하기의 성분들을 사용하여 가스 발생 조성물을 제조했으며 1000psi하에 연소 속도를 측정했다 :
* 녹색 화합물 형태
** 자주색 화합물 형태
각각 "C" 및 "D"로 라벨링한 조성물에 대해 다음과 같이 이론적인 성능 변수를 예측 하였다. :
이론적인 성능
상기 데이터는 실시예 5에 기술한 Cu착물 Zn 착물에서 얻은 것과 유사한 가스 수율, 불꽃 온도 및 연소 속도를 나타낸다.
[실시예 7]
실시예 4에 기술된 아미노트리아 착물 연료와 함께 다음과 같은 성분을 사용하여 통상적인 방식으로 가스 발생 조성물을 제조했다. 1000psi하에 연소속도를 측정했다.
상기 조성물에 대한 이론적인 성능을 다음과 같이 예측된다 :
이론적인 성능
상기 데이터는 실시예 5에 기술한 아미노테트라졸을 사용하여 제조한 조성물과 비교했을 때 아미노트리아졸 착물을 사용하여 얻은 조성물이 유사한 불꽃 온도 및 연소 속도를 가짐을 나타낸다. 더욱이 산화제로서 질산스트론튬보다는 질산 칼륨을 사용했을 때 가스 수율은 다소 저하되지만 연소 속도는 증가한다.
이상에서는 구체적인 실시태양에 의거하여 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 변형시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 특징을 후술되는 특허 청구의 범위에 게재하였다.

Claims (20)

  1. 비-아지드 연료와 이에 대한 산화제를 함유하되, 상기 비-아지드 연료는 아미노아라졸의 전이 금속 착물을 포함하는 질소-함유 가스를 발생시키기 위한 고형 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 아미노아라졸이 5-아미노테트라졸의 전이 금속 착물 및 3-아미노-1,2,4-트리아졸의 전이 금속 착물중에서 선택되는 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전이 금속 착물이 아연 및 구리중에서 선택되는 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전이 금속 착물이 5-아미노테트라졸의 아연 착물인 조성물.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 전이 금속 착물이 3-아미노-1,2,4-트리아졸의 아연 착물인 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 산화제가 KNO3,Sr(NO3)2및 이들의 혼합물중에서 선택되는 조성물
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 산화제가 Sr(NO3)2인 조성물.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 산화제가 Sr(NO3)2인 조성물.
  9. 제 1 항에서 정의한 조성물을 점화하는 단계를 포함하는, 질소-함유 가스를 발생시키는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 아미노아라졸이 5-아미노테트라졸의 전이 금속 착물 및 3-아미노-1,2,4-트리아졸의 전이 금속 착물중에서 선택되는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 전이 금속 착물이 5-아미노테트라졸의 아연 착물인 방법.
  12. 제 10 항에 있어서 상기 전이 금속 착물이 3-아미노-1,2,4-트리아졸의 아연 착물인 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 산화제가 Sr(NO3)2인 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 산화제가 Sr(NO3)2인 방법.
  15. 제 1 항에서 정의한 조성물을 점화하느 단계 및 그로부터 발생된 가스를 사용하여 에어 백을 팽창시키는 단계를 포함하는, 에어 백을 팽창시키는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 아미노아라졸이 5-아미노테트라졸의 전이 금속 착물 및 3-아미노-1,2,4-트리아졸의 전이 금속 착물중에서 선택되는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 전이 금속 착물이 5-아미노테트라졸의 아연 착물인 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 전이 금속 착물이 3-아미노-1,2,4-트리아졸의 아연 착물인 방법.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 산화제가 KNO3,Sr(NO3)2및 이들의 혼합물중에서 선택되는 방법.
  20. 가스 배출구를 갖는 금속 하우징, 상기 하우징내에 배치된 제 1 항에서 정의한 가스 발생 조성물, 상기 하우징 내부에 상기 조성물과 인접하여 배치된 점화장치, 및 상기 조성물과 상기 배출구 사이에 배치된 가스 여과 시스템을 포함하는, 자동차 에어 백 팽창장치.
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