SE515717C2 - Sätt att framställa gasdrivna bilsäkerhetsdetaljer samt i enlighet därmed framställda pyrotekniska gasbildare - Google Patents

Description

515 717 2 skall ge mycket gas per vikts- eller volymsenhet gasgenererande substans. När det gäller natriumazidkompositionerna har dessa inte någon särskilt hög verkningsgrad i och med att det endast bildas gas av ca 40 % av den fasta substansen. Denna låga verkningsgrad gör det svårt att med natriumazid, som gasgenererande substans uppfylla bilfabrikantemas krav på låg vikt och liten volym för de aktuella bilkomponentema.

Ett ytterligare villkor lör de här aktuella pyrotekniska gasgenererande substanserna är att samtliga dessa skall vara tenniskt stabila i det avseendet att de inte påverkas av de mycket höga temperaturer, som kan förekomma i en bilpanel i varma klimat. Nitrocellulosan är ett exempel på en substans, som inte uppfyller detta villkor, men som i övrigt skulle vara tänkbar och som idag dessutom används lör detta ändamål trots att den ger den aktuella bilsäkerhetsdetalj en en begränsad livslängd.

Utöver ovan angivna krav måste den som pyroteknisk gasgenererande substans i bilsäkerhetsdetaljer använda produkten för att säkerställa en fiillgod fiinktion även uppfylla flera villkor vad avser en egna brinnkaraktäristiken. Den ideala för detta ändamål utnyttjade pyrotekniska gasgenererande substansen skall sålunda ha en hög brinnhastighet, som inte påverkas av tryck och eller temperatur. I detta avseende är natriumazidkompositionema de ideala substansema, men den har som redan påpekats flera andra nackdelar.

En ytterligare en grupp av vid den egna förbränningen gasgenererande substanser som prövats som gasbildare i bilsäkerhetsdetaljer är nitraminbaserade krutkompositioner såsom RDX, som t ex använts i blandningar med cellulosaacetylbutyrat. En nackdel med de nitraminbaserade kmten är emellertid att dessas brinnhastigheter är kraftigt tryckberoende. Vid ett allt för lågt tryck slocknar sålunda förbränningen helt av medan den vid ett allt för högt tryck övergår i ett explosivt förlopp. Dessa nackdelar har man visserligen, som framgår av USA-patentet 5695216, kunnat komma tillrätta med genom att konstruera kraftiga inneslutningar för gasbildaren och förse dessa inneslutningar med tryckavlastningar men även om detta fungerar, och fimgerar bra så medför det samtidigt att konstruktionen belastas av extra detaljer och kostnader. 5:15 717 Ännu en specifik typ av för airbagsaggregat väl anpassad pyroteknisk gasbildande substans, nämligen den ur guanidin och ammoniumdinitramid lätt fiamställbara föreningen guanidindinitramid, finns beskriven i svensk patentansökan 9804611-3.

Guanidindinitramiden kan för detta ändamål användas antingen i ren form eller tillsammans med andra gasavgivande eller syreavgivande substanser såsom t.ex guanylureadinitramid med vars hjälp den sammansatta pyrotekniska substansens brinn- och gasavgivningshastighet kan modifieras för varje särskillt behov.

En väsentlig fördel med guanidindinitramiden och blandningar i vilka den ingår som huvudkomponent är att dessa substanseri sig innehåller såväl oxidatorer som bränsle. De är sålunda i princip monokrut, vilka för den egna förbränningen inte behöver några övriga tillsatser eller ha tillgång till luftens syre.

Som redan antytts ovan anges även i ovan nämnda svenska patentansökan att guanidindinitramidens förbränningshastighet och därmed givetvis substansens gasbildningshastighet kan modifieras genom inblandning av andra gasbildande eller syreavgivande substanser såsom guanylureadinitramid.

En ursprunglig tanke som med tiden ledde fram till föreliggande föreliggande uppfinning var att om guanidindinitramid och guanylureadinitramid är bra gasbildare för bilsäkerhetsdetalj er så borde även motsvarande dinitrometaner vara det. Så enkelt var det emellertid inte för dessa dinitrometaner fimgerar inte som fullgoda monokrut.

Vårt arbete med att finna nya ännu bättre gasbildare för bilsäkerhetsdetaljer resulterade emellertid i föreliggande uppfinning enligt vilken vi som gasavgivande pyroteknisk substans utnyttjar saltblandningar bestående av minst ett bränsle valt ur en grupp innefattande sådana dinitrometanbaserade salter vars utmärkande drag utgörs av att de inbegriper en kväverik stark bas med ett Pka för den protoniserade basen > 9 samt minst en syregivare vald ur en grupp innefattande på endera av metallema Li, Na, K, Mg, Ca och Sr baserade syrerika salter vars syrerika komponent utgörs av endera av sustituentema N03' , NO 2", C103' , C104' eller dinitrometan-. sis 717 .,ï¿ fr När det sedan gäller bränslekomponentens bassubstituent har vi funnit att den företrädesvis bör vara endera guanidin- , guanylurea- eller ammonium-.

Ett exempel på en lämplig bränslekomponent enligt uppñnningen är alltså guanididinitrometan som har den kemiska formeln : Af/f” li , -. \ , '- ' ' / _ r@@/v// nov ßf¥fiflwï)fi Ål 1.3 ”Q Å, Dessa komponenter bör sedan kombineras i sådana mängder att en syrebalanserad slutprodukt med önskade brinnegenskaper erhålls. Till den så erhållna vid den egna förbränningen gasavgivande substansen kan sedan de tidigare kända för detta ändamål föreslagna substansema guanidindinitramid och guanylureadinitramid tillföras i de procentuella mängder som krävs för att önskade brimrhastigheter skall uppnås.

Som exempel på en gasbildare med en åtminstone för vissa gasdrivna bilsäkerhetsdetalj er lämplig brinnhastighet kan nämnas en innehållande ca 70 vikts-% guanidindinitrometan som bränsle och ca 30 vikts-% kaliumdinitrometan som syregivare.

I likhet med tidigare föreslagna blandningar mellan guanidindinitramid och guanylureadinitramid förbränns även de nu föreslagna metallsalt och dinitrometanbaserade gasbildarna under en så ringa rökbildning att ett utlöst airbagsaggregat inte riskerar att förväxlas med en uppstartad fordonsbrand , vilket tidigare ibland skett med tidigare typer av airbagaggregat t ex sådana som innehållit azider som gasbildare.

Samtligt är den nu föreslagna gasbildama pressbara till tabletter med god hållfasthet, åtminstone om de tillförs en mindre mängd bindemedel som då företrädesvis inte bör överstiga 10 v- %.

De enligt uppfinningen aktuella substansema har vidare den fördelen att de sedan de tjänat ut som potentiell gasbildare i en bilsäkerhetsdetalj, som förhoppningsvis ej kommit till aktiv 515 717 användning, genom omkristallisation på ett enkelt sätt kan återvinnas för återanvändning som gasbildare i en annorlunda eller liknande produkt.

Trots att man idag vid all tillverkning av kemiska substanser av milj öskäl är tvingad att fundera på hur dessa nya produkter skulle kunna återvinnas och återanvändas, så är det ingen av de idag som gasbildare i bilsäkerhetsdetalj er använda substansema, som på ett enkelt sätt kan återvinnas sedan de tjänat ut men ej kommit till aktiv användning. Eftersom bilsäkerhetsdetalj er dessutom är precis vad de utgör sig för att vara nämligen produkter som helst inte skall behöva användas, så kan man räkna med antalet icke använda satser av dylika gasbildare, som måste tas om hand efier det att deras moderfordon skrotats kommer att öka i samma takt som dessa säkerhetsdetalj er kommer att ingå i nybilsfloran.

Den idag i stor utsträckning i bilsäkerhetsdetaljer använda natriumaziden förekommer sålunda alltid i realiteten i form av en blandning, i vilken FezO, och silikat ingår och man har idag inte någon verksam plan för hur den substansen skulle kunna återanvändas. Natiiurnaziden är dessutom ytterligt giftig och man har därför bl a även av den orsaken hittills inte sett någon annan möjlighet än att alltid destruera densamma så snart som möjligt efter det att den bilsäkerhetsdetalj i vilken den ingått har tjänat ut. Nitrocellulosan går inte heller att återanvända eftersom den är instabil och således bryts ner med tiden. Den enda praktiska destruktionsmetoden för ur skrotade produkter tillvaratagen nitrocellulosa blir därför precis som vid natriumaziden genom bränning.

Nu föreslagna substanser är däremot enhetliga och stabila produkter som dessutom är lätta att omkristallisera. Skulle en nedbrytning trots allt ha skett i någon utsträckning så kan ändå dessa produkter återanvändas efter en omkristallisation. Vid omkristallisationen tvättas ju alla eventuella nedbrytningsprodukter bort och den omkristalliserade produkten blir därför helt jämförbar med en nytillverkad. Denna möjlighet att återvinna och återanvända gasbildarna i skrotade bilsäkerhetsdetaljer av här avsett slag medför givetvis markanta miljövinster jäinfört med de idag vanliga azidema och nitrocellulosakruten, som alltså alltid måste destrueras genom bränning. Däremot kan de tidigare närrmda nitraminkruten åtevinnas genom omkristallisation. 515 717 Uppfinningen har i sina olika delar definierats i de efterföljande patentkraven och en principfigur som visar brinntryckskurvan for produkten enligt uppfinningen järnfórd med den för de idag använda natriumazidkompositionema och ett generellt nitraminkrut visas på bifogade figur.

Av dessa kurvor framgår det klart att produkterna enligt uppfinningen rent generellt har ett lika lågt tryckberoende för brinnhastigheten, som de idag använda natriumazidkompoitionerna och att dessa bägge produktgmpper på den punkten skiljer sig från de flesta andra krut.

(Nitrocellulosakruten har brinnkmvor som närmast liknar den för nitraminkruten) Av figuren framgår vidare att produktema enligt uppfinningen Far en brinnhastighet som dessutom ligger över dagens natriurnazidkompositioner.

I och med föreliggande uppfinning har vi sålunda tätt tillgång till en för aktuellt ändamål avpassad gasbildare med hög brinnhastighet och lågt tryckberoende, vilket sammantaget innebär att det därmed blir möjligt att framställa billigare airbagsaggregat i och med att dessa ej behöver tåla större övertryck och i och med att de kan laddas med större krutpiller än vad som tidigare varit möjligt, efiersom det vid produktema enligt uppfinningen aldrig kommer att krävas några extremt stora brinnareor.

Claims (4)

515 717 7 PATENTKRAV

1. Sätt att framställa gasdrivna bilsäkerhetsdetlj er av typen airbags, bältesträckare, uppblåsbara nackkuddar eller motsvarande, vilkas däri ingående som gasbildare utnyttjade kemiska substanser, för den händelse detalj en ej kommit till aktiv användning, efter detalj ens demontering från deras ursprungliga installation, i samband med slutet på deras ordinarie användning, kan återvinnas, kännetecknat därav, att däri som gasavgivande pyroteknisk substans utnyttjas saltblandningar bestående av minst ett bränsle valt ur en grupp innefattande sådana dinitrometanbaserade salter vars bassubstituent utgörs av guanidin- , guanylurea- eller ammonium- samt minst en syregivare vald ur en grupp innefattande på endera av metallerna Li, Na, K, Mg, Ca och Sr baserade syrerika salter vars syrerika komponent utgörs av endera av substituenterna N03' , NO ,', C103' , Cl04'eller dinitrometan-.

2. Pyroteknisk gasbildare för gasdrivna bilsäkerhetsdetalj er såsom airbags , bältessträckare etc frarnställdi enlighet med sättet enligt krav l kännetecknad därav att den utgörs av en saltblandning bestående av minst ett bränsle valt ur en grupp innefattande sådana dinitrometanbaserade salter vars bassubstituent utgörs av guanidin- , guanylurea- eller ammonium- samt minst en syregivare vald ur en grupp innefattande på endera av metallerna Li, Na, K, Mg, Ca eller Sr baserade syrerika salter vars syrerika komponent utgörs av endera av sustituenterna N03' , NO 2', C103' , C104' eller dinitrometan-.

3. Pyroteknisk gasbildare enligt krav 2 kännetecknad därav att den innefattar flera olika av de i kraven l och 2 som bränsle- resp syregivare preciserade tillsammans gasbildande substansema.

4. Pyroteknisk gasbildare i enligt krav 2 eller 3 kännetecknar! därav att den förutom minst en ur vardera gruppen, av de som bränsle resp syregivare definierade substanserna, även innefattar minst en av föreningarna guanidindinitramid och guanylureadinitramid.