MX2013012914A - Compuestos pirotecnicos generadores de gas. - Google Patents

Abstract

La materia objeto de la presente invención son compuestos pirotécnicos generadores de gas, la composición de los cuales contiene: nitrato de guanidina, nitrato de cobre básico, y al menos un titanato inorgánico, la temperatura de fusión de los cuales es superior a 2100 K. Los compuestos son preferiblemente adecuados para usarse en bolsas de aire frontales.

Description

COMPUESTOS PIROTÉCNICOS GENERADORES DE GAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con compuestos pirotécnicos (u objetos pirotécnicos) generadores de gas los cuales tienen simultáneamente una temperatura de combustión moderada (inferior a 1926.9 °C (2200 °K) y una alta velocidad de combustión (mayor o igual a 20 mm/s a 20 MPa) y que generan residuos de combustión en forma aglomerada, siendo de este modo residuos fácilmente filtrables .

Los compuestos pirotécnicos generadores de gas son particularmente adecuados para usarse en sistemas para proteger a los ocupantes de vehículos de motor, de manera más especial para inflar las bolsas de aire frontales (véase más adelante) .

El campo técnico relacionado con la protección de los ocupantes de vehículos de motor ha experimentado una expansión muy sustancial en los últimos veinte años. La última generación de vehículos ahora incorpora en la cabina varios sistemas de seguridad del tipo de bolsa de aire, el funcionamiento de los cuales es asegurado por la combustión de gases de compuestos pirotécnicos. Entre los sistemas del tipo de bolsa de aire, se distinguen las bolsas de aire frontales (para el conductor o pasajero) y las bolsas de aire laterales (cortina, protección del pecho) .

Las bolsas de aire frontales difieren de las bolsas de aire laterales esencialmente en el tiempo requerido para el despliegue y establecimiento de la bolsa de aire. Típicamente, este tiempo es mayor para una bolsa de aire frontal (de aproximadamente 40-50 ms, en oposición a 10-20 ms para una bolsa de aire lateral) .

Los sistemas de bolsa de aire frontal esencialmente hacen uso de generadores de que se dice son totalmente pirotécnicos, incluyendo al menos una carga pirotécnica que consiste de al menos un compuesto (objeto) pirotécnico. Este tipo de diseño demanda que el compuesto pirotécnico sea capaz de satisfacer todos los siguientes requerimientos : 1) primero, el rendimiento de gas de ese compuesto pirotécnico (es decir, la cantidad de gas generada por la combustión) , expresada en mol/g, debe ser tan alto como para conducir a una potencia de inflación alta; 2) ese compuesto pirotécnico debe tener un valor de velocidad de flujo de inflación superficial (velocidad de flujo la cual es estimada por el producto p x n x Te x Ve, donde p es el peso por unidad de volumen del compuesto pirotécnico (expresado en g/cm3) , n es el rendimiento de gas molar de la combustión (expresado en mol/g), Te es la temperatura de combustión (expresado en grados Kelvin) y Ve es la velocidad de combustión (expresada en mm/s) para inflar la bolsa durante un periodo requerido. De este modo, para una bolsa de aire frontal, la inflación funcional necesaria de la bolsa durante un tiempo de aproximadamente 40-50 ms impone recursos a un compuesto pirotécnico que tenga una velocidad de combustión suficientemente alta. Una velocidad de combustión de aproximadamente 15 mm/s a 20 MPa, y de manera más ventajosa mayor que o igual a 20 mm/s a 20 MPa, es suficiente para diseñar y fabricar una carga adecuada; 3) para asegurar un establecimiento satisfactorio del sistema, el compuesto pirotécnico también debe tener buenas características de encendido. La dificultad de encendido es exacerbada por la superficie inicial alta de la carga inducida por su geometría del tipo multiperdigón; existe por lo tanto una ventaja en la carga estando disponible en forma de perdigones de dimensiones suficientemente grandes (los perdigones idealmente con un diámetro mayor o igual a 5mm) . 4) dado el perfil de superficie generalmente ahusado las cargas empleadas (del tipo de gránulos múltiples) , el compuesto pirotécnico debe tener una velocidad de combustión que es estable y suficientemente alta a baja presión, idealmente diferente de cero a presión atmosférica, para evitar el riesgo de extinción al final del funcionamiento, conduciendo a la combustión incompleta de la carga de perdigones. El compuesto también debe tener un exponente de presión baja, presión media y alta (típicamente menor que o igual a 0.5), pero también a baja presión. Un exponente a baja presión en punto de hecho hace posible reducir de manera muy significativa la variabilidad de funcionamiento del compuesto en el campo de uso del generador de gas. La reproducibilidad del funcionamiento es mejorada por lo tanto y la dimensión de la estructura de metal del generador puede ser reducida de manera ventajosa; 5) los gases generados por combustión del compuesto pirotécnico no deben ser tóxicos, es decir, que deben tener un bajo contenido de monóxido de carbono (CO) , amoniaco (NH3) y óxidos de nitrógeno (NOx) . Esta restricción es particularmente más importante para un generador frontal de conductor o pasajero que puede contener entre 40 g y 80 g de compuesto pirotécnico. Además, la naturaleza altamente ahusada o cónica de la superficie de combustión, en el contexto de una carga con una geometría del tipo multiperdigón, induce a una cola de combustión larga a baja presión. Esta cola de combustión larga a baja presión es la fuente de emisión de la mayoría de las especies tóxicas presentes en los gases que sirven para inflar la bolsa de aire. Para superar este problema, es ventajoso de este modo tener un compuesto pirotécnico que tenga una velocidad de combustión diferente de cero a presión atmosférica; 6) la temperatura de combustión del compuesto pirotécnico no debe ser tan alta para que la temperatura de los gases en la bolsa de aire siga siendo suficientemente baja para no poner en peligro la integridad física del ocupante. Preferiblemente, un valor de temperatura de combustión de menos 1926.9 °C (2200 °K) , e idealmente de menor de 1726.9 °C (2000 °K) es el requerido. Además, una temperatura de combustión baja hace posible primero limitar el espesor de la bolsa, y en segundo lugar simplificar el diseño del generador de gas haciendo posible reducir la presencia de chicanas y filtros en él. En resumen, el generador de gas tiene un peso y volumen reducidos, para un costo más bajo; 7) finalmente, además existen restricciones asociadas con la cantidad de partículas sólidas generadas por la combustión del compuesto, las cuales deben permanecer bajas. Las partículas pueden ser expulsadas del generador de gas durante el funcionamiento y constituir puntos de riesgo que puedan dañar la pared interna de la bolsa de aire.

De este modo, un experto en la técnica busca compuestos pirotécnicos que tengan simultáneamente: una temperatura de combustión moderada (inferior a 1926.9 °C (2200 °K) ) ; una velocidad de combustión suficientemente alta (idealmente mayor que o igual a 20 mm/s a 20 MPa) con un exponente de presión bajo a presión media y alta (menos de 0.5); - una presión de operación limites que o igual a la presión atmosférica o, de manera más ventajosa, una velocidad de combustión diferente de cero a presión atmosférica (idealmente mayor que o igual a 1 mm/s); un nivel suficientemente bajo de partículas sólidas generadas por la combustión; para decir que los compuestos sean adecuados para usarse en generadores de gas totalmente pirotécnicos que se pretenda sirvan para bolas de aire frontales.

Varios tipos de composición pirotécnica, para obtener compuestos pirotécnicos generadores de gas que son particularmente adecuados para usarse en sistemas para proteger a los ocupantes de vehículos motorizados, ya han sido propuestos a la fecha. Actualmente, para bolsas de aire frontales, los compuestos pirotécnicos que parecen ofrecer el mejor compromiso, en términos de la temperatura de combustión, rendimiento de gas, toxicidad de los gases de combustión y seguridad pirotécnica de implementación, contienen en su composición, ingredientes principales nitrato de guanidina (GN) como una carga reductora y un nitrato de cobre básico (BCN) como carga oxidante. El uso del par GN/BCN hace posible obtener una temperatura de combustión baja, típicamente de aproximadamente 1526.9 °C (1800 °K) . La patente Estadounidense 5 608 183 describe compuestos de este tipo, obtenidos vía un proceso de fabricación por la ruta húmeda. Sin embargo, esos compuestos siguen siendo difíciles de quemar y e intrínsecamente tienen una velocidad de combustión a lo más igual a 20 mm/s a 20 MPa.

Con la visión de mejorar la velocidad de combustión, se ha propuesto, de acuerdo a la técnica anterior, incorporar aditivos, basados en un óxido de metal de transición, que actúen como un catalizador balístico.

Esos aditivos son bien conocidos por aquellos expertos en la técnica, dado que son usados tradicionalmente en el campo de los propelentes (como catalizadores balísticos) para incrementar la velocidad de combustión, no únicamente a presión baja y media, sino también a presión alta. La patente de Estadounidense 6 143 102, de este modo se describe la incorporación de un catalizador balístico, que consiste en un óxido elegido de AI2O3, T1O2, ZnO, MgO y ZrC>2, a un contenido en peso, de 0.5% hasta 5%. En las Solicitudes de Patente EP 1 342 705 y EP 1 568 673, también son citados óxidos e hidróxidos de metal, actuando como catalizador balístico (llamados ajustadores de combustión) , como Cr203, Mn02, Fe203, Fe304, CuO, Cu20, CoO, V205, W03, ZnO, NiO, Cu (OH) 2- Ellos pueden ser incorporados hasta en un 10% en peso.

Sin embargo, un experto en la técnica sabe que los compuestos pirotécnicos formulados con nitrato de cobre básico (BCN) tienen la desventaja principal de generar, durante la combustión, una alta proporción de residuos sólidos que no son fácilmente filtrables. Esta capacidad de filtración baja surge del hecho de que los residuos de cobre, en forma líquida a la temperatura de combustión en el generador de gas, intrínsecamente tienen una aglomeración mediocre y pueden ser fácilmente arrastrados con el flujo de gases de combustión para solidificar en la salida del generador. Las partículas sólidas calientes resultantes entonces son susceptibles de dañar la pared de la bolsa aire. Debido a la alta proporción de BCN en los compuestos pirotécnicos descritos anteriormente, con frecuencia es necesario equipar al generador de gas con un sistema de filtro dimensionable para asegurar la admisión satisfactoria de las partículas de cobre, siendo esto dañino para el dimensionamiento, peso y de este modo el costo del generador de gas.

En respuesta a este problema técnico de admisión de partículas de cobre sólidas, se ha propuesto, de acuerdo con la técnica anterior, incorporar en la composición de compuestos pirotécnicos, un aditivo (agente escorificante o agente aglomerante) cuya función es aglomerar los residuos de cobre generados por la combustión. Esto da como resultado, al final de la combustión, un aglomerado que el cual está en forma de un esqueleto del bloque pirotécnico inicial, el cual puede entonces ser fácilmente retirado por el sistema de filtración del generador de gas. De este modo, la patente Estadounidense 6 143 102 y las Solicitudes de Patente EP 1 342 705 y EP 1 568 673 también describen el uso de un agente aglomerante, como Si02, Si3N4, SiC o arcilla, además de un aditivo catalizador balístico, en una proporción en peso que también puede fluctuar de 0.5% a 5% o aún 10%.

Finalmente, de acuerdo con las enseñanzas de la patente Estadounidense 6 143 102 y las solicitudes de patente EP 1 342 705 y EP 1 568 673, el primer aditivo (que actúa como catalizador balístico) y el segundo aditivo (el cual asegura la aglomeración de los residuos de cobre) puede representar hasta el 10%, o aún 15%, en peso de la composición del compuesto, lo cual contribuye a una disminución dañina en el valor del rendimiento de gas de la dicha composición.

De acuerdo con otro método, para el propósito especial de mejorar la retención de los residuos sólidos, se ha propuesto, de acuerdo con la técnica anterior, reducir la temperatura de combustión y/o la proporción de BCN en favor de otra carga oxidante. Las solicitudes de patente EP 0 949 225 y EP 1 006 096 describen de este modo composiciones las cuales contienen, como ingredientes principales, una carga reductora que consisten de o contiene un derivado de guanidina y una carga oxidante que contiene BCN y un óxido de metal, combinados con un clorato, perclorato y/o nitrato. El óxido de metal, introducido a una proporción en peso alta (20 a 70%, o aún 80%, en peso con relación al peso total de la carga oxidante) , actúa como una carga oxidante completamente agrietada. Esto contribuye a regular el equilibrio total de oxigeno de la composición. El óxido de metal generalmente consiste de CuO pero son mencionados otros óxidos como el Cr203 y Mn02.

La técnica anterior describe de este modo composiciones de compuestos pirotécnicos generadores de gas que incorporan, como ingredientes principales, GN y BCN que contienen dos tipos de aditivos: un catalizador de la combustión (que consiste de un óxido de metal) y un agente aglomerante (como S1O2, o nitruro o carburo de silicio) . También describe composiciones que contienen GN y BCN junto con una alta proporción de óxido de metal, como carga oxidante en sustitución (parcial o aún total) para el BCN.

Además, las composiciones pueden incorporar un derivado de estroncio como SrO, SrC03, Sr(OH)2 o SrTi03 son descritas en la solicitud de patente JP 2009 137 821. Esas composiciones contienen un agente reductor, un agente oxidante, un aglutinante, un agente de fósforo para reducir la temperatura de combustión y un derivado de estroncio cuyo papel es limitar la producción de óxido de fósforo durante la combustión. Los aditivos del tipo como aquellos mencionados anteriormente también pueden estar presentes en la composición. Esas composiciones no son el tipo de aquellas de la invención. La enseñanza del documento no sugiere de ninguna manera la doble función del SrTi03 con la composiciones de los compuestos de la invención (véase más adelante) .

Partiendo de las cualidades de desempeño conocidas de las mezclas de nitrato de guanidina (GN) / nitrato de cobre básico (BCN) , los inventores desean proponer compuestos pirotécnicos mejorados (objetos pirotécnicos mejorados), que son más particularmente adecuados para usarse en bolsas de aire frontales. De manera más especifica, los inventores desean proponer compuestos pirotécnicos en la composición de la cual presencia de solo un (tipo de) aditivo bifuncional (con una baja proporción, es decir con una incidencia limitada sobre el rendimiento de gas) hace posible satisfacer simultáneamente el problema técnica de la aglomeración de la conducción de residuos y de obtener una alta velocidad de combustión (en el presente caso al menos tan alta como la de los compuestos de la técnica anterior descritos en la patente Estadounidense 6 143 102) .

Se ha encontrado que la presencia, dentro de la composición de los compuestos de la invención, de una baja proporción (bajo porcentaje en peso) de solo un tipo de aditivo (de manera ventajosa de un solo aditivo de este tipo) de naturaleza refractaria, hace posible satisfacer la mejora relacionada con la buscada de los inventores, es decir la obtención combinada de un efecto aglomerante sobre los residuos de combustión de BCN y una alta velocidad de combustión (tan alta como la de los compuestos de la técnica anterior) , aunque conservando al mismo tiempo una temperatura de combustión moderada.

De este modo, la composición de los compuestos (objetos) pirotécnico generadores de gas de la presente invención (los cuales son muy particularmente adecuados para aplicaciones de bolsa de aire frontal) que contienen: - nitrato de guanidina (como carga reductora) - nitrato de cobre básico (como carga oxidante) , y - al menos (un aditivo bifuncional que consiste de) titanato inorgánico cuya temperatura de fusión es mayor de 1826.9 °C (2100 °K) .

Los compuestos (objetos) sólidos pirotécnicos generadores de gas de la invención son del tipo básico convencional GN/BCN y su composición contiene, de manera característica, al menos un titanato inorgánico cuya temperatura de fusión es mayor de 1826.9 °C (2100 °K) . Al menos un titanato inorgánico actúa como agente aglomerante para la combustión de residuos sólidos y como un catalizador balístico.

Al menos un titanato es un compuesto refractario, cuya temperatura de fusión (mayor de 1826.9 °C (2100 °K) ) es significativamente mayor que la temperatura de combustión de las bases de GN/BCN en las cuales está presente. De este modo, este conserva su estado físico sólido pulverulento (obviamente participa de esta forma) a la temperatura de combustión, la cual es una característica necesaria para obtener un efecto aglomerante sobre los residuos de cobre líquido.

En apoyo de la aseveración anterior de acuerdo con la cual al menos un titanato es un compuesto refractario, cuya temperatura de fusión es significativamente mayor que la temperatura de combustión de las bases de GN/BCN en las cuales esté presente, se señala lo siguiente. La temperatura de combustión de cualquier base de GN/BCN es en efecto siempre inferior a 1676.9 °C (1950 °K) . A manera de ilustración, puede indicarse aquí que una base de GN (53.7% en peso) / BCN (46.3% en peso), que tiene un valor de balance de oxigeno de -3.3%, tiene una temperatura de combustión de 1666.9 °C (1940 °K) a 20 MPa y de 1667.9 °C (1941 °K) a 50 MPa . La temperatura de combustión máxima de una base de GN/ BCN se obtiene por una relación de 53.5% en peso de GN y 46.5% en peso de BCN que tiene un valor de balance de oxigeno de -3.2%, tiene un valor de 1668.9 °C (1942 °K) a 20 MPa, y 1669.9 °C (1943 °K) a 50 MPa. Esto confirma además el hecho de que la temperatura de combustión no es susceptible a variar más que unos cuantos grados Kelvin con la presión de operación del generador de gas, y siempre permanece por debajo de 1676.9 °C (1950 °K) , sin importar la presión de operación del generador de gas. De este modo, el valor requerido, superior a 1826.9 °C (2100 °K) a la temperatura de fusión de al menos un titanato (aditivos bifuncional novedoso de las composiciones de los compuestos de la invención) es siempre significativamente mayor (en al menos -123.15 °C (150 °K) que el valor de combustión máximo de una base de GN/BCN.

Al menos un titanato inorgánico, cuya temperatura de fusión es mayor de 1826.9 °C (2100 °K) , presente en la composición de los compuestos de la invención, es elegido de manera ventajosa de titanatos de metal, titanatos de metal alcalinotérreo y mezclas de los mismos. Este consiste de manera muy ventajosa de un titanato de metal o un titanato de metal alcalinotérreo.

Preferiblemente, la composición de los compuestos de la invención contiene titanato de estroncio (SrTiC ) y/o titanato de calcio (CaTi03) y/o titanato de aluminio (AI2TÍO5) . De una forma particularmente preferida, contiene titanato de estroncio (SrTi03) , titanato de calcio (CaTi03) o titanato de aluminio (AI2TÍO5) .

Al menos un aditivo bifuncional de la invención (titanato inorgánico) está generalmente presente entre 1 y 5% (incluyendo los limites) en peso, de manera ventajosa entre 2 a 4% en peso (incluyendo los limites) en la (peso) composición de los compuestos de la invención.

La composición de los compuestos de la invención está generalmente libre de aglutinante (variante preferida) . Específicamente, el comportamiento reoplástico del nitrato de guanidina en principio hace la presencia de cualquier aglutinante superflua, especialmente para obtener, vía una ruta seca, objetos, gránulos, perdigones, bloques monolíticos comprimidos pirotécnicos formados (véase más adelante) . Sin embargo, la presencia de ese aglutinante no puede ser completamente excluida. Los compuestos de la invención que incorporan un aglutinante pueden existir especialmente en la forma de bloques monolíticos obtenidos por extrusión, opcionalmente vía una ruta húmeda .

Los ingredientes de los tres tipos anteriores (nitrato de guanidina, nitrato de cobre básico, aditivos bifuncionales = titanatos inorgánicos generalmente representan más del 99.5% en peso de la composición del compuesto pirotécnico. Los ingredientes de los tres tipos anteriores pueden representar totalmente el 100% en peso del peso total de los compuestos de la invención. La presencia opcional de al menos otro aditivo, elegido, por ejemplo, para fabricar auxiliares (estearato de calcio, grafito, sílice en particular) , está expresamente contemplada en una proporción de al menos 0.5% en peso. Al menos otro aditivo no consiste de un aglutinante. Los ingredientes de los tres tipos anteriores (nitrato de guanidina, nitrato de cobre básico, aditivos bifuncionales) representan de este modo generalmente más del 99.5% en peso de la composición del compuesto pirotécnico libre de aglutinante .

La composición de los compuestos de la invención contiene, de manera ventajosa, expresados como porcentajes en peso: - desde 45% a 60% de nitrato de guanidina, - de 37% a 52% de nitrato de cobre básico, y - de 1% a 5%, de manera ventajosa de 2% a 4% de al menos un titanato inorgánico cuya temperatura de fusión es mayor que 1826.9 °C (2100 °K) (aditivo bifuncional) .

Esa composición ventajosa, está, como se indicó anteriormente, generalmente libre de aglutinante (variante preferida) .

Los aditivos bifuncionales preferidos de acuerdo con la invención, titanato de estroncio (SrTi03) , titanato de calcio (CaTi03) , y titanato de aluminio (AI2TÍO5) , tienen de este modo naturaleza refractaria (su temperatura de fusión es respectivamente, 2079.9°C (2353 °K) , 1974.9 °C (2248 °K) y 1859.9°C (2133 °K) , es decir, significativamente mayor que la temperatura de combustión de la base de GN/BCN, la cual es siempre inferior a 1676.9 °C (1950 °K) (véase más arriba). De este modo, esos aditivos conservan su estado físico sólido pulverulento (obviamente participan en esta forma) a la temperatura de combustión de la composición, la cual es una característica necesaria para obtener un efecto aglomerante sobre los residuos de cobre líquidos.

De este modo debe comprenderse que, en el contexto de la presente invención, la doble función del aditivo es, en primer ligar, aglomerar lo suficiente los residuos de combustión (haciendo esto mediante el incremento de la viscosidad de la fase condensada que consiste en cobre líquido) para facilitar su capacidad de filtración (para poder reducir los sistemas de filtración generadores de gas) , y, en segundo lugar, para dar al compuesto pirotécnico las propiedades balísticas necesarias para la necesidad funcional, es decir: - una velocidad de combustión igual a o aún mayor que la de los compuestos de la técnica anterior; - un exponente de presión baja; - una combustión diferente de cero y mantenida automáticamente a presión atmosférica.

Preferiblemente, al menos un aditivo bifuncional está en forma pulverulenta fina (de tamaño micrométrico, de manera ventajosa de tamaño nanométrico) ; con un diámetro medio de menos de 5 µp?, de manera ventajosa menos de 1 µp?. Este tiene, de manera ventajosa, un área de superficie específica de más de 1 m2/g (de manera ventajosa mayor de 5 m2/g o más) .

El nitrato de guanidina es preferido como agente reductor, inter alia, por razones de seguridad pirotécnica y por su comportamiento reoplástico, adecuado para la implementación de las fases de contacto y granulación de un proceso por la ruta seca (véase más adelante) , asegurando una buena densificación la composición pirotécnica pulverulenta inicial, limitando al mismo tiempo el esfuerzo de compresión a ser aplicado. La fabricación de los compuestos de la invención vía un proceso por la ruta seca puede comprender hasta cuatro pasos principales (véase más adelante) , los cuales han sido descritos especialmente en la Solicitud de Patente WO 2006/134311.

Al menos un aditivo (bifuncional, elegido de titanatos inorgánicos cuya temperatura de fusión es mayor de 1826.9 °C (2100 °K) ) participan de manera ventajosa con los otros ingredientes constituyentes, GN + BCN principalmente, o aún de manera exclusiva (al inicio del proceso de fabricación) o se agregan, más corriente abajo, en el proceso para fabricar los compuestos de la invención.

Los compuestos pirotécnicos de la invención también pueden ser obtenidos de acuerdo a un proceso por ruta húmeda. En una variante, el proceso comprende la extrusión de una pasta que contiene los constituyentes del compuesto. De acuerdo con otra variante, el proceso incluye un paso de colocar en solución acuosa todos o algunos constituyentes principales, que comprenden la solución de al menos uno de los constituyentes principales (agente reductor) seguida por la producción de un polvo por secado por atomización, la adición al polvo obtenido de los constituyentes que se hayan disuelto, y entonces la formación de polvo en forma de objetos vía procesos por ruta seca usuales.

El proceso preferido para obtener los compuestos pirotécnicos de la invención (proceso o ruta seca) incluye un paso de compactacion por secado de una mezcla de ingredientes constituyentes en forma de polvo de los compuestos (con la excepción, opcionalmente, de al menos un aditivo el cual puede ser agregado posteriormente) . La compactacion en seco es efectuada generalmente, en una forma conocida per se, en un compactador de rodillo, a una presión de compactacion de entre 108 y 6.108 Pa. Esta puede ser efectuada de acuerdo a diferentes variantes (con un paso característico de compactacion "simple" seguido por al menos un paso adicional o con un paso característico de compactacion acoplado con un paso de conformación) .

De este modo, los compuestos pirotécnicos (objetos pirotécnicos) de la invención pueden se capaces de existir en varias formas (especialmente en el curso del proceso de fabricación que conduzca los compuestos finales ) : - después de una compactacion en seco acoplada con la formación (mediante el uso de al menos un rodillo de compactacion, cuya superficie externa tiene alvéolos), se obtienen laminillas con patrones de liberación, las cuales pueden ser rotas para la producción directa de los objetos pirotécnicos formados; después de una compactacion en seco (compactacion "simple"), seguida por granulación, se obtienen los gránulos; después de una compactación en seco ( compactación "simple") seguida por granulación y entonces formación de perdigones (compresión en seco) , se obtienen perdigones o bloques monolíticos comprimidos; después de una compactación en seco (compactación "simple") seguida por granulación y entonces por mezclado de los gránulos obtenidos por un aglutinante extruible y extrusión del aglutinante cargado con los gránulos, se obtienen bloques monolíticos extruidos (cargados con los gránulos) . Debe comprenderse que esta variante del proceso no es preferida en tanto que implica un aglutinante.

Los compuestos pirotécnicos de la invención son de este modo especialmente capaces de existir en forma de objeto de los siguientes tipos: - gránulos; - perdigones; - bloques monolíticos (comprimidos o extruidos, de manera ventajosa comprimidas) .

Los compuestos pirotécnicos de la invención también pueden ser obtenidos vía una ruta en seco por formulación simple en los perdigones del polvo obtenido por mezclado de los constituyentes de los mismos.

En una forma totalmente no limitante, puede indicarse aquí: - que los gránulos de la invención generalmente tienen un tamaño de partícula (diámetro medio) de entre 200 y 1000 µp? (y también un peso aparente por volumen unitario entre 0.8 y 1.2 cm3/g) ; - que los perdigones de la invención generalmente tienen un espesor de entre 1 y 6 mm.

Cuando los compuestos de la invención son obtenidos vía un proceso por ruta seca, los ingredientes constituyentes de los compuestos de la invención tienen ventajosamente un tamaño de partícula fino, de menos de o igual a 20 µp?. El tamaño de partícula (valor del diámetro medio) está generalmente entre 1 y 20 µ?a. Los compuestos descritos en la presente invención expresan todo su potencial si son obtenidos vía un proceso por ruta seca de polvos con un diámetro medio de entre 5 a 15 ym para el nitrato de guanidina, entre 2 y 7 ym para el nitrato de cobre básico y entre 0.5 a 5 ym para al menos un aditivo bifuncional .

De acuerdo con otro de sus objetivos, la presente invención se relaciona con una composición pulverulenta (mezcla de polvo) , la cual es una precursora de un compuesto de la invención, la composición del cual corresponde de este modo a la de un compuesto de la invención (véase más arriba) .

De acuerdo con otro de sus objetivos, la presente invención se relaciona con generadores de gas que contienen una carga sólida pirotécnica generadora de gas; conteniendo la carga al menos un compuesto pirotécnico de la invención. Los generadores, especialmente cargados con perdigones de la invención, son totalmente adecuados para bolsas de aire, especialmente bolsas de aire laterales (véase más arriba) .

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Ahora nos proponemos ilustrar la invención en una forma totalmente no limitante.

A. La Tabla 1 siguiente muestra tres ejemplos (Ej. 1, Ej . 2 y Ej . 3) de composición de los compuestos de la presente invención, y también el desempeño de los compuestos comparada con la de los compuestos de la técnica anterior (Ref. 1) de acuerdo con la US 6, 143, 102 (los compuestos de la invención y los de la técnica anterior fueron preparados vía un proceso por ruta seca) .

Los compuestos fueron evaluados por medio de cálculos termodinámicos o mediciones físicas efectuadas sobre los gránulos o perdigones preparados en condiciones vía el proceso de mezclado de polvos - compactación granulación - y, opcionalmente , granulación por ruta seca.

El compuesto de referencia 1 (Ref. 1) de la técnica anterior contiene nitrato de guanidina, nitrato de cobre básico y un óxido de aluminio (AI2O3) como catalizador balístico y sílice (Si02) como aditivo aglomerante (aditivo "escorificante") .

Los compuestos de los Ejemplos 1 a 3 contienen en su composición, además de los dos constituyentes de nitrato de guanidina y nitrato de cobre básico de la referencia 1, un solo aditivo bifuncional como se describe en la presente invención.

Las proporciones de los constituyentes fueron ajustadas para conservar un valor de balance de oxigeno cercano a -3.3%, para poder comparar directamente el desempeño de esos compuestos.

Los resultados de los ejemplos 1 y 2 de la Tabla 1 muestran que la adición, en una proporción moderada (contenido en peso del 4%), de un aditivo, titanato de estroncio (SrTi03) o titanato de calcio (CaTi03) , a una composición del tipo como la del compuesto de referencia 1, conduce a la producción de residuos de combustión aglomerados (en forma de un esqueleto del bloque pirotécnico) y, un valor de velocidad de combustión sobre el intervalo de presión de 10 MPa - 20 MPa mayor que, un valor de exponente de presión menor que, un valor de velocidad de flujo de inflación superficial mayor que, aquellos del compuesto de referencia 1 de la técnica anterior .

Los resultados del ejemplo 3 de la Tabla 1 muestran que la adición, en una menor proporción (contenido en peso del 2.7%) de titanato de calcio (CaTi03) con relación al ejemplo 2 (contenido en peso del 4%), mejora el desempeño (incrementa en el valor de velocidad de combustión sobre el intervalo de 10 - 20 MPa, en el valor de rendimiento de gas y finalmente en el valor de la velocidad de flujo de inflación superficial) con respecto a aquellos del compuesto de acuerdo con el ejemplo 2, haciendo al mismo tiempo posible conservar una calidad de aglomeración de los residuos de combustión reúne satisfactoriamente las necesidades funcionales.

Tabla 1 (Continuación de la Tabla (1) valor medido sobre los gránulos en una cámara manométrica (como parte del quemador de hebra) . (2) después del encendido en una cámara manométrica de 40 cm ; compuesto pirotécnico en forma inicial de perdigones de 6.35 mm de diámetro y 2.1 mm de espesor.

B. La siguiente Tabla 2 demuestra que el beneficio observado con el titanato de estroncio o titanato de calcio es en realidad el resultado de una selección y no puede obtenerse sistemáticamente mediante el uso de solo un constituyente refractario (también diferente a los constituyentes descritos en la técnica anterior) , como el óxido de lantanio La2Ü3 (temperatura de fusión de 2316.9 °C (2590 °K) , o mediante el uso de otro constituyente del tipo del titanato como el titanato de bario BaTiÜ3 (temperatura de fusión de 1621.9 °C (1895 °K) ) . no se observó un efecto acumulativo de la aglomeración de los residuos de combustión y producción de un valor de velocidad de combustión que sea suficiente para ser de interés con esos dos aditivos.

Tabla 2 (1) después de encender una cámara manométrica de 40 cm3; el compuesto pirotécnico en forma inicial de perdigones de 6.35 mm de diámetro y 2.1 mm de espesor.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un compuesto sólido pirotécnico generador de gas, la composición del cual contiene: - nitrato de guanidina, y - nitrato de cobre básico, caracterizado porque la composición también contiene: al menos un titanato inorgánico cuya temperatura de fusión es mayor de 1826.9 °C (2100 °K) .

2. El compuesto de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque su composición contiene al menos un titanato inorgánico elegido de titanatos de metal y titanatos de metal alcalino térreo, y mezclas de los mismos.

3. El compuesto de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque su composición contiene titanato de estroncio (SrTiC>3) .

4. El compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque su composición contiene titanato de calcio (CaTi03) .

5. El compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque su composición contiene titanato de aluminio (AI2TÍO5) .

6. El compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque su composición, expresada como porcentajes en peso, contiene entre 1% y 5% y de manera ventajosa entre 2% y 4% de al menos un titanato inorgánico.

7. El compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque su composición consiste, para al menos el 99.5% en peso, o aún el 100% en peso, de nitrato de guanidina, nitrato de cobre básico y titanatos inorgánicos.

8. El compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque su composición, expresada como porcentajes en peso, contiene: - de 45% a 60% de nitrato de guanidina, - de 37% a 52% de nitrato de cobre básico, - de 1% a 5% y de manera ventajosa de 2% a 4% de al menos un titanato inorgánico cuya temperatura de fusión es mayor de 1826.9 °C (2100 °K) .

9. El compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque al menos un titanato inorgánico tiene un diámetro medio de menos de 5 pm y de manera ventajosa al menos de 1 µ??.

10. El compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se obtiene via un proceso por ruta seca, el cual comprende un paso de compactación de una mezcla pulverulenta que contiene sus ingredientes constituyentes en forma de polvo, seguido opcionalmente por un paso de granulación, el cual es en si opcionalmente seguido por un paso de formación por granulación .

11. El compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque está en forma de gránulos, perdigones o bloques monolíticos.

12. Una composición pulverulenta, la cual es una precursora de un compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, la composición de la cual se caracteriza porque corresponde a la de un compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Un generador de gas, que contiene una carga sólida pirotécnica generadora de gas, caracterizado porque la carga contiene al menos un compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.