PL184649B1 - Kompozycja generująca gaz sposób wytwarzania kompozycji generującej gaz oraz mieszanka składników do wytwarzania kompozycji generującej gaz - Google Patents

Abstract

1. Kompozycja generujaca gaz, zawierajaca paliwo i utleniacz, w której co najmniej okolo 10% wagowych tego paliwa stanowi kwas winowy, znamienna tym, ze jako kwas wi- nowy zawiera kwas d, 1-winowy. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja generująca gaz, zawierająca kwas winowy, sposób wytwarzania kompozycji generującej gaz oraz mieszanka składników do wytwarzania kompozycji generującej gaz.

W patencie USA nr 3785149 opisano zastosowanie kwasu winowego w połączeniu z utleniaczem, takim jak nadchloran potasowy, jako paliwa stosowanego jako mieszanka generująca gaz do nadmuchiwania powietrznych poduszek samochodowych i tym podobnych urządzeń. W patencie tym opisano prasowanie proszków kwasu winowego i utleniaczy z wytworzeniem kompozycji generującej gaz.

Kwas winowy jest pożądanym paliwem w kompozycjach generujących gaz, gdyż jako pierwiastki zawiera on tylko wodór, węgiel i tlen i można go stosować w niezawierających azotu kompozycjach generujących gaz, takich jak kompozycje kwas winowy/nadchloran potasowy opisane w patencie USA nr 3785149. W niezawierających azotu kompozycjach nie tworzą się niepożądane gazy zawierające azot, takie jak NOx (zwłaszcza NO i nO₂) i NH3. Ponadto, kwas winowy zawiera bardzo dużo tlenu, tak że stosunek wagowy paliwa do utleniacza może być względnie wysoki, dzięki czemu podczas spalania powstaje duża objętość gazu z jednostki wagowej mieszanki generującej gaz. Kwas winowy jest także względnie tani i łatwo dostępny.

Choć w kilku kompozycjach generujących gaz opisanych w patencie US nr 3785149 stosuje się kwas winowy jako jedyne paliwo, to znane jest zastosowanie w takich kompozycjach kwasu winowego w połączeniu z innymi paliwami. Niniejszy wynalazek dotyczy kompozycji generującej gaz, w której kwas winowy stanowi co najmniej około 10% wagowych, ogólnie co najmniej 20, do 100% wagowych całkowitej zawartości paliwa w kompozycji generującej gaz.

Przy opisywaniu kompozycji generujących gaz z zastosowaniem kwasu winowego jako paliwa przyjmuje się z pełnym zaufaniem, o ile budowa stereochemiczna me jest określona, że jako kwas winowy stosuje się kwas 1-winowy. Wynika to stad, że kwas 1-winowy jako produkt naturalny jest jak dotąd najbardziej rozpowszechnioną i najtańszą postacią kwasu winowego. Kwas 1 -winowy wytwarzany jest na drodze fermentacji i stanowi produkt uboczny przy produkcji wina. Z pirotechnicznego punktu widzenia nie ma różnicy w osiąganych efektach bez względu na formę kwasu winowego, 1-, d- czy d, 1-. Zgodnie z tym, gdy brak oznaczenia budowy stereochemicznej kwasu winowego stosowanego jako paliwo w kompozycjach generujących gaz, jak to ma miejsce w patencie US nr 3785149, rozumie się, że stosowano kwas 1-winowy.

184 649

Jeśli to możliwe w przypadku konkretnej kompozycji generujących gaz, korzystne jest wytwarzanie jej metodą wodną. W typowym procesie wytwarzania kompozycji generującej gaz metodą wodną, kilką składników rozpuszcza się i/lub zawiesza w wodzie, zazwyczaj tak aby osiągnąć stężenie około 10 do 35% wagowych w cieczy. Zawiesinę suszy się i granuluje z wytworzeniem bryłek lub możną ja wytłaczać. Bryłki lub wytłoczone cząstki stałe można w razie potrzeby następnie prasować na tabletki. Na ogół, kompozycję generującą gaz poddaje się przed prasowaniem badaniom w celu zapewnienia właściwego składu. Jeśli skład kompozycji różni się od pożądanych dopuszczalnych granic, to możnąją ponownie przeprowadzić w zawiesinę i powtórzyć obróbkę z dodatkowymi składnikami.

Przykłady wytwarzania kompozycji generującej gaz metodą wodną opisano w dokumentach patentowych USA nr 4994212 i nr 5084218.

Wytwarzanie metodą wodną zmniejsza prawdopodobieństwo przedwczesnego spalania kompozycji generującej gaz pirotechniczny w procesie jej wytwarzania. Ponadto, w procesie wytwarzania metodąwodnąmożna otrzymać bardzo zwartąkompozycję generującą gaz, w szczególności wówczas gdy jeden lub więcej składników mieszanki do wytwarzania kompozycji jest rozpuszczalny w wodzie. Zalety wykorzystania przynajmniej częściowo rozpuszczalnego w wodzie paliwa w procesie wytwarzania kompozycji generującej gaz są opisane na przykład w patencie USA nr 5467715.

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja generująca gaz, zawierająca paliwo i utleniacz, w której co najmniej około 10% wagowych do 100°% wagowych paliwa stanowi kwas winowy, charakteryzująca się tym, że jako kwas winowy zawiera kwas d, 1-winowy.

Przedmiotem wynalazkujest także mieszanka składników do wytwarzania kompozycji generującej gaz, zawierająca paliwo i utleniacz, w której co najmniej około 10% wagowych do 100% wagowych paliwa stanowi kwas winowy, charakteryzująca się tym, że jako kwas winowy zawiera kwas d, 1-winowy.

Ponadto wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania kompozycji generującej gaz, przez przeprowadzenie paliwa i utleniacza w zawiesinę w wodzie, przy czym co najmniej około 10% wagowych tego paliwa stanowi kwas winowy, a następnie wysuszenie tej zawiesiny, który charakteryzuje się tym, że jako kwas winowy stosuje się kwas d, 1-winowy.

Kompozycje generująca gaz według wynalazku oraz mieszanka składników do wytwarzania takiej kompozycji zawierają paliwo i utleniacz. Niniejszy wynalazek odnosi się do wielu rozmaitych połączeń paliwo/utleniacz. Zgodnie z tym, w przeliczeniu na całą masę paliwa i utleniacza, paliwo może stanowić od około 15 do około 60% wagowych masy kompozycji, a utleniacz - od około 40 do około 85% wagowych masy kompozycji.

Zgodnie z wynalazkiem, paliwo, przynajmniej w części, stanowi kwas winowy. Jednakże w połączeniu z nim jako część kompozycji do wytwarzania gazu można stosować inne znane w tej dziedzinie paliwa, w szczególności paliwa nieazydkowe, takie jak tetrazole, triazole, sole kwasu 5-nitrobarbiturowego i inne opisane w literaturze patentowej i innej.

Kompozycje i mieszanki według niniejszego wynalazku można również przygotować przy użyciu dowolnego znanego utleniacza, takiego jak chlorany, nadchlorany i azotany metali alkalicznych i ziem alkalicznych, jak również tlenki metali przejściowych, takie jak CuO i Fe₂O₃.

Stwierdzono, że gdy kompozycja generująca gaz zamiast naturalnie występującego kwasu 1-winowego zawiera kwas d, 1-winowy, to wytwarzanie tej kompozycji metodą wodną jest łatwiejsze niż w przypadku wytwarzania takiej kompozycji zawierającej kwas 1-winowy.

Jak wskazano powyżej, w przypadku wytwarzania kompozycji generującej gaz metodą wodną za pożądane uważa się, na przykład według patentu USA nr 5467715, aby co najmniej część materiału była rozpuszczalna w wodzie, np. składnik paliwa lub składnik utleniacza. Szczególnie korzystny przy wytwarzaniu kompozycji metodą wodną wydawałby się zatem naturalnie występujący kwas 1 -winowy, który w temperaturze 20°C ma rozpuszczalność w wodzie 139 g/100 ml. W przeciwieństwie do niego, kwas d, 1-winowy ma w temperaturze 20°C rozpuszczalność w wodzie tylko 20,60 g/100 ml i wydawałby się zdecydowanie mniej pożądany przy wytwarzaniu metodą wodną. Ze względu również na inne wady w stosunku do naturalnie występującego kwasu

184 649

1-winowego, np. jest znacznie trudniej dostępny (a w konsekwencji droższy), stan techniki nie sugeruje jakichkolwiek korzyści stosowania kwasu d, 1 -winowego w jakiejkolwiek kompozycji generującej gaz, w porównaniu z kwasem 1-winowym.

Jednakże zgłaszający stwierdzili, że w trakcie wytwarzania kompozycji metodą wodną, słabiej rozpuszczalny kwas d, 1 -winowyjest znacznie korzystniejszy od dobrze rozpuszczalnego kwasu 1 -winowego. Stwierdzono, że z powodu bardzo dużej rozpuszczalności kwasu 1 -winowego, wysuszenie kompozycji generujących gaz zawierających tę formę kwasu jest bardzo trudne. Z drugiej strony stwierdzono, że kwas d, 1 -winowy jest wystarczająco rozpuszczalny w wodzie, aby umożliwić wytwarzanie kompozycji metodą wodną, a zawierające go kompozycje generujące gaz można łatwo wysuszyć. Tę zaletę wykorzystuję się w pierwszej fazie wytwarzania kompozycji generującej gaz, jak również w ewentualnej dodatkowej obróbce otrzymanego materiału o nieznacznie odbiegającym składzie. Stwierdzono, że chociaż do wytwarzania kompozycji generującej gaz zawierającej kwas d, 1-winowy potrzebne są większe ilości wody (w stosunku do ilości wody niezbędnej w przypadku stosowania formy 1-), to kompozycje zawierające formę d, 1 - dająsię znacznie łatwiej wysuszyć. Dzięki temu osiąga się oszczędności zarówno w energii jak i nakładzie pracy.

Korzyści z zastosowania kwasu winowego w formie d, 1 -uzyskuje się zarówno wtedy gdy kwas winowy jest jedynym paliwem, tak jak w kompozycjach opisanych w patencie USA nr 3785149, jak również wówczas gdy kwas winowy stosuje się w połączeniu z innymi paliwami, w ilości co najmniej około 10% wagowych całego paliwa, a zwłaszcza gdy stanowi co najmniej około 20% wagowych całego paliwa.

Wynalazek będzie obecnie opisany bardziej szczegółowo na podstawie specyficznych przykładów.

Przykład I

Przygotowano w znany sposób zawiesinę 1609 g nadchloranu potasowego i 1114 g kwasu 1-winowego w 480 ml wody. Tę zawiesinę mieszano w szybkoobrotowym mieszalniku nożowym. Zawiesinę wylano na tace tak, by stworzyła warstwę o głębokości około 1,90 cm i wysuszono w piecu próżniowym w temperaturze 90°C, tj. maksymalnej rozsądnej temperaturze suszenia mieszaniny, zgodnie z pomiarami termicznymi przeprowadzanymi metodą przyśpieszonej kalorymetrii wzorcowej (ARC).

Po upływie 2,75 godziny mieszaninę przesiano przez sito 16 mesh i suszono jeszcze w ciągu 3 godzin.

Zgodnie z wynalazkiem, kwas 1-winowy w kompozycji zastąpiono kwasem d, 1-winowym. Ilość wody potrzebna do uzyskania dającej się mieszać zawiesiny zwiększyła się do 900 g. Pomimo to, całkowity czas suszenia uległ skróceniu o jedną godzinę.

Przykład II

Przygotowano zawiesinę 26,9 kg nadchloranu potasowego i 18,6 kg kwasu 1 -winowego w 8,0 kg wody. Próby obróbki tej zawiesiny w urządzeniu do suszenia rozpryskowego zmodyfikowanego do potrzeb wytwarzania materiałów pirotechnicznych, zakończyły się niepowodzeniem. W tych samych kompozycj ach kwas 1 -winowy zastąpiono kwasem d, 1 -winowym. W celu uzyskania dającej się mieszać zawiesiny należało zwiększyć ilość wody do 16,4 kg. Zawiesinę tę można było jednak łatwo poddać obróbce w urządzeniu do suszenia rozpryskowego i z wydajnością około 80% uzyskano suchą (poniżej 0,5% wilgoci) sferyczną kompozycje pirotechniczną.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kompozycja generująca gaz, zawierająca paliwo i utleniacz, w której co najmniej około 10% wagowych tego paliwa stanowi kwas winowy, znamienna tym, żejako kwas winowy zawiera kwas d, 1-winowy.
2. 2. Mieszanina składników do wytwarzania kompozycji generującej gaz, zawierająca paliwo i utleniacz, w której co najmniej około 10% wagowych tego paliwa stanowi kwas winowy, znamienna tym, że jako kwas winowy zawiera kwas d, 1-winowy.
3. 3. Sposób wytwarzania kompozycji generującej gaz, polegający na przeprowadzeniu paliwa i utleniacza w zawiesinę w wodzie, przy czym co najmniej około 10% wagowych tego paliwa stanowi kwas winowy, a następnie na wysuszeniu tej zawiesiny, znamienny tym, że jako kwas winowy stosuje się kwas d, 1- winowy.