SE519798C2 - Gasalstrande komposition innefattande glimmer - Google Patents

Description

579 798 ; | = » « - 2 den väsentligt högre förbränningstemperaturen, jämfört med azidbaserade alstrare.

Gasalstrare som innehåller metallkompositioner skapar vid förbränning fasta partiklar eller något som vanligen kallas "slagg" eller "klinker" som måste bort- filtreras från förbränningsgasen före en luftkuddes upp- blåsning. Förmågan hos en gasalstrare att bilda ett lätt- filtrerbart slagg är av stor fördel när gaserna används för uppblåsningsändamål, i synnerhet om gaserna måste filtreras för uppblåsning av en luftkudde för fordon.

Minskning av nivån av oönskade gaser efter förbrän- ning av icke-azidgasalstrare och bildandet av fasta för- bränningspartiklar (slagg) erfordrar en speciell kombina- tion av material. Exempelvis reducerar manipulation av oxidationsmedel/bränsleförhållandet antingen NOX eller CO. Närmare bestämt minimerar ökat förhållande mellan oxidationsmedlet och bränslet CO-innehållet efter för- bränning, eftersom det extra syret oxiderar CO till kol- dioxid. Olyckligtvis medför åtgärden ökad mängd NOX. De relativt höga nivåerna av NOX och CO som alstras vid för- bränning av icke-azidgasalstrare och svårigheten att bilda lättfiltrerbara fasta förbränningsprodukter beror, delvis, på de relativt höga förbränningstemperaturerna som är förknippade med icke-azidgasalstrare. Exempelvis är förbränningstemperaturen av en natriumazid/järnoxid- komposition från ca l200°C till ca 1900°C, medan icke- azidgasalstrare är förknippade med förbränningstemperatu- rer som är så höga som 2800°C. Användningen av lågenergi- bränslen för minskning av förbränningstemperaturen är ineffektiv, eftersom lågenergibränslen ej ger en till- räckligt hög gasalstringshastighet eller brännhastighet, för användning i skyddsanordningar i fordon. Korrekt brännhastighet av gasalstraren erfordras för att säker- ställa att luftkuddesystemet fungerar lätt och på korrekt sätt.

De ovannämnda problemen löses med föreliggande upp- finning enligt vilken gasalstrare innehåller 5-25 vikt% 199a~øs~1fi3=2is=\PAT1ßx\ams\P2avz:3a,noc 10 15 20 25 30 35 519 798 | | » = -v 3 glimmer. Gasalstrarna enligt uppfinningen ger lättfilt- rerbara förbränningsprodukter och skapar vidare uppblås- ningsgaser med en önskad hög brännhastighet, samtidigt som oönskade gasers nivå reduceras. Närmare bestämt går föreliggande uppfinning ut på icke-azidbaserade gasalst- rare som innehåller upp till ca 25 vikt% glimmer.

En primär fördel med de nya gasalstrande kompositio- nerna enligt uppfinningen är att reducerade nivåer av oönskade gaser skapas, och att de fasta förbränningspro- dukterna lätt filtreras från den producerade gasen. Gas- alstraren enligt uppfinningen kan använda azid- och/eller icke-azidbränslen och använder företrädesvis azoler och tetrazolsalter som bränsle. En unik egenskap hos uppfin- ningen är den nya och ej näraliggande användningen av glimmer. Den gasalstrande kompositionen enligt uppfin- ningen ger också högt gasutbyte, vilket erfordras av moderna uppblåsare.

De glimmerinnehållande gasalstrarkompositionerna en- ligt uppfinningen kan framställas lätt, alstrar icke väsentliga nivåer av oönskade gaser och medger effektiv filtrering av fast material som alstras under gasalstra- rens förbränning.

Teknikens ståndpunkt US-5 460 668 till Lyon återger icke-azidgasalstrande kompositioner som innehåller en värmeabsorberande till- sats vald bland Pyres®, Vycor®, jordalkalialuminosilika- ter, aluminosilikater, bariumoxid-aluminiumoxidborosili- kater, smält kiseldioxid och bariumaluminoborosilikater.

Glaspulvren som föreslås i detta patent mjuknar vid för- bränningstemperaturer, i motsats till glimmer som används i föreliggande uppfinning, som är ett kristallint mate- rial som sönderfaller vid ca 500°C.

US-5 467 715 beskriver en gasalstrande komposition som innefattar mellan ca 20 och 40 vikt% bränsle. Bräns- let innefattar en tetrazol och/eller triazolförening och ett vattenlösligt bränsle. Detta patent anger också att det är önskvärt att pelletisera de gasalstrande komposi- 1153 t 2353: \PÉ~.TÄEM\ANSlPêlêïllïlfiš »Ef-CBC 10 15 20 25 30 35 519 798gjj1§f1= n» n 4 tionerna med upp till ca 5 vikt%, typiskt 0,2-5 vikt% be- redningshjälpmedel eller bindemedel som används vid bil- dandet av pelletarna. Bland föreslagna beredningshjälp- medel nämns glimmermineraler. Detta patent föreslår icke användningen av glimmer på nivåer av från 5 till 25 vikt% av gasalstraren för syftet att minska och reducera oönskade gaser och öka slaggbildningen.

US-5 035 757 beskriver en gasalstrande blandning som är användbar för uppblåsning av en krockkudde för bilar, (1) ett bränsle (2) ett syreinnehål- vilken pyrotekniska blandning innefattar: valt ur en grupp av azolföreningar; lande oxideringsmedel; (3) ett slagg med hög temperatur bildande material, valt ur gruppen bestående av jord- alkalimetalloxider, hydroxider, karbonater och oxalater; och (4) ett slagg med låg temperatur bildande material, som är valt ur gruppen bestående av kiseldioxid, boroxid, alkalimetallsilikater och i naturen förekommande leror och talkämnen. Detta patent avslöjar icke användningen av glimmer som reducerar produktionen av partiklar och icke- toxiska gaser till nivåer som erfordras av framtida stan- dard.

US-5 139 588 beskriver en gasalstrande komposition, innefattande: (1) ett icke-azidbränsle; (2) ett syreinne- hållande oxidationsmedel; (3) ett alkalimetallsalt av en oorganisk eller organisk syra, såsom 5-aminotetrazol; (4) ett slagg med låg temperatur bildande material, som är valt bland leror, talkprodukter och kiseldioxid. Detta patent avslöjar icke användningen av glimmer i icke-azid- gasalstrande kompositioner för minskning av produktionen av oönskvärda gaser och för ökning av slaggbildningsför- mågan av gasalstraren.

US-5 518 054 avser en gasalstrande komposition som innefattar ett bränsle och ett oxidationsmedel och ett beredningshjälpmedel. Detta patent beskriver användningen av mellan 0,05 och ca 2 vikt% beredningshjälpmedel, inne- fattande en blandning av glimmer och ett salt av en fett- ILÜQB-ÄJS--ILYB : 21-3: \PÉ~_T"\_EEI*É“\Ä?JSXPZÉVZLZifšš , BBC 10 l5 20 25 30 LJ U'| 519 798 | ; . » . t v .m m 5 syra. Patentet avslöjar icke användningen av glimmer på nivåer från 5 till 25 vikt% i gasalstrarna.

US-3 834 955 avser explosiva kompositioner och an- tyder användningen av anti-agglomerationsmedel, såsom finfördelade leror, talkprodukter eller glimmer i sådana kompositioner. Patentet hänför sig icke till gasalstrare för säkerhetssystem för bilar, utan till vattenresistenta explosiva kompositioner i partikelform som används vid sprängning.

US-5 388 859 beskriver en luftkuddeuppblåsare med isoleringsmembran som sträcker sig tvärs över en diffu- sorkammare mellan avloppsöppningar och gasutloppsportar.

Isoleringsmembranet är svetsat på huset så att det hind- rar ledning av fukt från omgivningen av uppblåsaren till dennas inre. När uppblåsaren aktiveras spräcker trycket av gaserna som strömmar genom avloppsöppningarna isole- ringsmembranet. Detta patent antyder icke användningen av en sprängfolie av rostigt stål för hermetisk försegling av gasutloppsportarna och för minskning av mängden av partiklar och oönskade gaser som lämnar uppblåsaren.

Kort beskrivning av ritninqarna Fig 1 är en sidovy av en utföringsform av en luft- kuddeuppblåsare enligt uppfinningen.

Fig 2 är en tvärsektion av gasalstringsanordningen i fig 1 längs linjen 2-2.

Fig 3 är en ändvy av gasalstringsanordningen i fig 1.

Fig 4 är en sprängvy av en återanvändbar uppblåsare som används i testerna som beskrivs längre fram.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Bilindustrin söker ständigt efter gasalstrare som bildar ett lättfiltrerbart slagg, låga partikelnivåer och sänkta nivåer av oönskade gaser. Industrin behöver också gasalstrare som icke använder azidbaserade alstrare för undvikande av problemen som är förknippade med azidtoxi- citet. Ehuru uppfinningen är användbar i azidbaserade alstrare är den mera specifikt riktad mot icke-azidbase- 1993--436 -- 1153 i 21:? : \PP~.T\BE~í\AÉISX Pišïfïlš , ESGC 10 15 20 25 30 35 u» »nu u a e- -v H II . v: u» a - -ø v I . .i 1 i 1 - e w I , . . . .V f. ...I nu: \ ~ » .f n! I , . - _ .- , c u. n 6 rade alstrare. Sålunda möter användningen av 5-25 vikt% glimmer i gasalstrare industrins krav och gynnar använd- ningen av icke-azidbränslen.

Gasalstringssammansättningarna enligt uppfinningen kan kombineras med varje känt bränsle. De flesta idag förekommande luftkuddeuppblåsare använder en azid, i syn- nerhet natriumazid som bränsle. Emellertid finns det en önskan att undvika användningen av azidbränslen, och ett antal andra bränslen har föreslagits, inbegripande tetrazol (t ex 5-aminotetrazol), bitetrazol, mineralsal- (t ex guanidinnitrat och aminoguanidinnitrat) och liknande. ter av tetrazoler, 1,2,4-triazol-5-on, nitrater, Bränslet innefattar typiskt mellan ca 15 och ca 70 vikt% av gasalstrarkompositionen, medan oxidationsmedlet typiskt innefattar mellan ca 20 och ca 80 vikt% av gas- alstringskompositionen.

Beredningshjälpmedel, såsom kiseldioxid, kan också användas i föreliggande uppfinning. Fackmannen på området förstår att, alltefter de använda speciella oxidations- medlen och bränslen, vissa beredningshjälpmedel har gynn- samma egenskaper framför andra. Representativa bered- ningshjälpmedel som är användbara i uppfinningen är kiseldioxid TS-530, Tuscola, Illinois, U.S.A. framställd av Cabot Corporation of Oxidationsmedel som är användbara i kompositionen enligt uppfinningen innefattar jordalkalinitrater, såsom strontiumnitrat. Alkalimetall- och jordalkalimetallnit- rater, -klorater och -perklorater är också användbara oxidationsmedel. Ammoniumnitrat är också ett användbart oxidationsmedel. Det föredragna oxidationsmedlet i upp- finningen är en blandning av strontiumnitrat och kalium- nitrat.

Glimmer är en beteckning för en grupp komplexa kris- tallina vattenhaltiga aluminiumsilikatmineraler, beståen- de av extremt tunna spjälkflagor och kännetecknas av nära perfekt basal klyvbarhet och hög grad av flexibilitet, elasticitet och seghet. De olika glimmertyperna har olika 1998-"06--1153 z 21:31 \PI~KTXEX“\A?SSX_PÉ3ÉF .ÜÜÜ 10 15 20 25 30 35 519 798 7 kemisk sammansättning, ehuru de är strukturellt lika.

Glimmeregenskaperna härrör från periodiciteten av en svag kemisk bindning omväxlande med kraftig bindning. Repre- sentativa mineraler i glimmergruppen är muskovit, flogo- pit, biotit, lepidolit och andra, såsom fluoroflogopit. I allmänhet är förhållandet kisel till aluminium ca 3:1.

Allt naturligt förekommande glimmer är användbart i gas- alstringskompositionen enligt uppfinningen. Emellertid föredrages icke sådana glimmertyper som innehåller halo- genatomer, såsom lepidolit och fluoroflogopit. Närvaron av halogenatomer i vissa av glimmergruppmineralerna kan resultera i förbränningsgaser som innehåller oönskade halogenjoner. Glimmern som är användbart i kompositionen enligt uppfinningen är typiskt en mald glimmer med en partikelstorlek inom området från 2 till 100 um. Denna malda glimmer betecknas också ofta som flagglimmer. I uppfinningen föredrages glimmer med en partikelstorlek inom området 2-25 um.

Mald glimmer har använts som färgfyllmedel som underlättar suspension, reducerar ytsprickning och krit- ning, förhindrar krympning av filmen, ökar motståndet mot vattengenomträngning och väderpåverkan, och ger lyster åt färgpigmentens färgton. I gummiindustrin har mald glimmer använts som mineralfyllmedel och formsmörjmedel vid fram- ställning av formade gummiprodukter, såsom däck. Använd- ningarna i plastindustrin är liknande, där mald glimmer också tjänar som förstärkningsmedel.

Gasalstringskompositionen enligt uppfinningen kan valfritt innehålla upp till ca 3 vikt%, typiskt mellan ca 1 och ca 2 vikt% katalysator. Borhydrider och järnferri- cyanid är representativa för sådana förbränningskatalysa- torer.

Uppfinningen skall nu beskrivas i större detalj med specifika exempel.

I fig 1 visas en schematisk sidovy av en representa- tiv uppblåsare 10 för en fordonsluftkudde. En monterings- platta 11 används för att fästa uppblåsaren på en ratt, ' i \P'T~.T°\_BM"\AšíS\_P2f_-ï 71.2 . 21012 10 15 20 25 30 35 u. f- instrumentpanel eller annat lämpligt ställe i fordonet.

Uppblåsaren 10 för luftkudden innehåller en komposition 16 som alstrar gas vid bränning, och de alstrade gaserna lämnar uppblåsaren via öppningar 12 i uppblåsarens hus 13. Uppblåsaren aktiveras med en signal från en krocksen- sor, när denna (som ej visas) avkänner en krock av till- räcklig storlek för aktivering av uppblåsaren 10.

Det hänvisas till fig 2, där en uppblåsare 10 visas i tvärsektion längs linjen 2-2 i fig 1. I enlighet med en utföringsform av denna uppfinning sluter en krocksensor 14 (ej visad) en elektrisk krets eller initierar en av- fyrningssignal som aktiverar en initiator, såsom en tänd- hatt 24 som antänder en detonatorkomposition 15, som i sin tur antänder gasalstringskompositionen 16 enligt upp- finningen. Antändningsaggregatet 22 innefattande tändhat- ten 24 och två elektroder är fäst på uppblåsarens hus via något lämpligt medel och är företrädesvis fäst via en svets. En föredragen utföringsform av uppfinningen gör bruk av ett hus för uppblåsaren som är lasersvetsat. I sammanhanget skall "tändhatt" förstås vara en elektrisk anordning med två elektroder som är isolerade från var- andra och inbördes förbundna medelst en bryggledning.

Bryggledningen är företrädesvis inbäddad i ett eller flera skikt av en pyroteknisk komposition, anordnad att ge en värmeblixt med tillräcklig intensitet för att an- tända detonatorkompositionen 15. Det är underförstått att olika elektriska, elektroniska, mekaniska eller elektro- mekaniska initiatorer av känd typ, såsom en stötinitia- tor, kan användas i uppfinningen. Ehuru vilken som helst detonatorkomposition 15 kan användas används i exemplen som här beskrivs BKNO3 som detonatorkomposition.

Gasalstraren 16 antänds av värmen som alstras av detonatorkompositionen 15, och den resulterande kemiska reaktionen alstrar gas som passerar genom ett ringfilter 26 av stickad tråd och sedan genom ett perforerat ring- formigt rör 17. Filtret 26 och det perforerade röret 17 är företrädesvis av rostfritt stål, men lågkolstål kan 1313 : “yPf-.Tïïßšïflïiêïfiï AIP-IDC lO 15 20 25 30 35 519 798 ____ __ nu f. 9 användas. En kudde 18 av stickad tråd används för att skydda gasalstringspelletarna. En stödring 19 håller trådkudden 18 och trådfiltret 26 på plats.

Förbränningsgaserna inträder i en ringkammare 25, sedan de har passerat filtret 26 och det perforerade röret 17. Öppningarna 12 i huset 13 är förseglade med en sprängfolie av rostfritt stål. När trycket inuti kammaren 25 överskrider ett givet värde spräcks folien 20 och gaserna avgår från uppblåsaren 10 genom öppningarna 12 och uppblåser sedan luftkudden (ej visad).

En autotändníngssubstans 21 befinner sig alldeles intill detonatorkompositionen 15. Autotändningssubstansen 21 är en komposition som spontant antänder vid en förut- bestämd temperatur och därigenom antänder detonatorkompo- sitionen 15, som sedan antänder gasalstraren 16. Gasalst- rarna som används vid utförandet av denna uppfinning kan reagera på ett mycket kraftfullare sätt om omgivningstem- peraturen är höjd, t ex över ca 175°C (347°F), så att det är önskvärt att antända gasalstraren innan en sådan kraftfull reaktion kan ske. låser autoantändningssubstansen 21 med innerväggen av En autoantändningshämmare 23 metallhuset 13 och säkerställer därigenom att korrekt värmeöverföring ske för antändning av autoantändningssub- stansen 21 vid den önskade temperaturen.

Det hänvisas nu till fig 4, som visar, i sprängvy, en återanvändbar uppblåsare 29 som används vid testning av de olika gasalstrarna som beskrivs i denna ansökan.

För att vara återanvändbar för testningsändamål fastsat- tes de första och andra huselementen på skruvbart sätt på varandra, i stället för att svetsas enligt fig 1 och 2.

Uppblåsaren 29 innefattar ett första huselement 27 och ett andra huselement 28, som båda är cirkulära. Det första huselementets 27 innervägg har invändiga gängor 30, som fastsätts på utvändiga gängor 31 på ytterväggen av det andra huselementet 28. Företrädesvis är de använda gängorna av sågtandstyp. En initiator (ej visad) är an- ordnad i det inre 33 av centrumtappen och fungerar på ett 1998-436-- l¶3 i 21-3: \PP~.T"\_EZ~í'\F1Z“JS2722972135.BBC 10 15 20 25 | ø . . .n m» 1- 10 sätt som liknar en tändhatt 24 i fig 2 för antändning av gasalstraren 16. Metallfolierna 20, 32 bekläder reak- tionskammarens ringytor. Ett ringformigt metallfilter 26 och det perforerade röret 17 är anordnade i reaktionskam- maren på samma sätt som beskrivits i samband med fig 2.

EXEMPEL I Preparation av gasalstraren En sats på 1 kg av var och en av sex gasalstrarkom- positioner sammansattes enligt tabell I. Kompositionerna preparerades genom initial blandning av alla komponenter- na, förutom 5-aminotetrazolen (5-AT), i en vibrations- kvarn av satstyp (Sweco) i 120 min. Glimmern var Micro Mica 3000 (muskovit) från Charles B. Chrystal Co, Inc New York, U.S.A. Det var ett finfördelat glimmer med en bulkdensitet på ca 1,689 kg/m3 (12,4 pounds/fot3) och ett densitetstal på ca 2,8.

TABELL I Värden i vikt% Prov 5-AT KN03 Sr(NO3)2 SiO2 CaC03 Kalcium- Glimmer # ** bentonit * 1 32 8 44 1 - - 15 2 32 8 44 - - ~ 16 3 32 8 44 1 - 15 - 4 32 8 44 16 - - - 5 32 8 44 1 15 - - 6 36,9 11,9 51,2 0,5 - - - * = muskovitglimmer ** = prov 1, 3, 5 och 6 hade rökkvarts som skiljemedel, prov 4 hade 1% rökkvarts och 15% mikrokristallin kvarts som slaggbildare. 5-AT tillsattes sedan till kvarnen och blandningen maldes i ytterligare 120 min. Blandningen placerades sedan i en blandare av plogtyp, och ca 15 vikt% vatten tillsattes för bildande av agglomererat material som sedan fördes genom en granulator med 8 mesh sikt.

IÜÜB--flßïå -- lflš : 215: \PT=T\ EEiÄJäNSXPEZÉ-ï 72135 .EIÜCJ 10 15 20 25 519 798 | ~ » | | n I u: v» ll Granulerna placerades sedan på en bricka och torka- des i l20°C i en explosionssäker ugn i ca 3 h. Vatten- innehållet efter torkning var mellan 0,5 och 1 vikt%. De torkade granulerna leddes sedan genom granulatorn under användning av en 20 mesh sikt. Proven pelletiserades sedan medelst en roterande pelletpress. Pelletarna hade ca 5 mm diameter, var 1,2 mm höga, vägde ca 51-53 mg var- dera och hade en densitet enligt tabell II.

TABELL II Pelletdensiteter Prov # Densitet g/cm3 1 2,16 2 2,18 3 2,16 4 2,13 5 2,17 6 2,14 Som ett specifikt exempel framställdes prov nr 1 genom kombination av 2640 g Sr(NO3)2 (44 víkt%), 480 g (KNO3) (8 vikt%), 900 g Micro Mica 3000 från Charles B. Chrystal Co, Inc New York, N.Y., U.S.A (15 vikt%) och 60 g TS-530 Silica från Cabot Corporation, Tuscola, Illinois, U.S.A (1,0 vikt%) i en vibrationskvarn av satstyp, innehållande keramiskt medium (Sweco), och blandningen maldes i 20 min. 1920 g 5-AT (32 vikt%) till- sattes sedan kvarnen och maldes i ytterligare 120 min. I slutet av malningsoperationen var medelpartikelstorleken i blandningen från 5 till 10 um. Tillsats av 1% kiseldi- oxid underlättade malningsoperationen, då blandningar utan kiseldioxid eller andra skiljande medel tenderar att klumpa ihop sig eller agglomerera i kvarnen. Det har emellertid senare upptäckts att användningen av en vibra- tionskvarn av kontinuerlig typ (20U Palla Mill) från AAB Raymond Combustion Engineering, Inc eliminerade behovet av Si02 som skiljande medel. lÜQÉw--fšá "1373 z \PI“~.TK_BM'\Ä?JSX 132 . ÜÜÜ 10 15 20 25 30 35 519 796 1 f = - . a .n <1 12 Det malda materialet placerades sedan i en plogblan- dare (Simpson) och kombinerades med 887,5 g vatten och blandades i ca 3-5 min för skapande av ett agglomererat material som tillfördes en granulator med 8 mesh sikt.

Det granulerade materialet torkade sedan till ca 0,5-1,0 vikt% vatten. Det torkade materialet behandlades sedan i en granulator med 20 mesh sikt.

Den torkade och granulerade kompositionen pelletise- rades sedan i en roterande pelletpress. De platta pelle- tarna eller tabletterna hade 5 mm diameter och var ca 1,2 mm höga. De formade pelletarna från varje prov inför- des sedan i sex ståluppblåsare av den i fig 4 visade typen. Ca 43 g av pelletarna 16 infördes i varje stålhus.

Husen innehöll också ett slaggfilter 26 av stickad tråd av rostfritt stål och pelletkudde 18, perforerat rör 17 av rostfritt stål och en sprängfolie av rostfritt stål med tjockleken ca 0,025 mm. Folien eller tejpen 20, 32 består av en tunnplåt av rostfritt stål med ett vidhäft- ningsmedel på den ena sidan. Vidhäftningsmedlet har ett kontaktlim 3M 9460PC VHB, framställt av 3M Co Minnesota, U.S.A. Andra vidhäftningsmedel som man vet motstår tempe- raturer på upp till 250°C, såsom smältlim, är användbara.

Sprängfoliens vidhäftande sida placeras mot innerytan av uppblåsarens hus, så att den hermetiskt förseglar alla öppningar. Öppningarna 12 eller utloppsportarna för gaserna som alstras av gasalstraren hade ca 3,5 mm dia- meter. Antalet öppningar 12 var tolv. Fackmannen på om- rådet förstår att antalet erforderliga öppningar och deras diameter har samband med varandra och olika kombi- nationer av öppningsantal och -diameter kan användas med framgång. Testuppblåsarhuset hade en total volym av ca 88 cm3, och området av huset beläget innanför filtret och innehållande pelletarna av gasalstrande material hade en volym av ca 46 cm3. Uppblåsaren hade också ca 1,0 g BKNO3 som detonator och var förknippad med initiatorn. 1998-"1136 -- llíilš t ZlG: \,_PT:T'\E1\i\äšïSXPZÉYZB . EJDCI 10 15 20 25 30 35 | . . » H u. m 13 EXEMPEL II Testning av gasalstrare Partiklar De hopmonterade uppblåsarna, innehållande de olika gasalstrarna, utvärderades i en 60 1 testtank, försedd med utrustning för registrering av tryck- och tidprofilen för förbränningen och för analys av gaserna som lämnade uppblåsaren. Mängden partiklar eller slagg som skapades av den brinnande alstraren bestämdes också. Uppblåsarna installerades i tanken och antändes. Omedelbart efter avfyrningen av uppblåsaren uttogs gasprov från tanken för analys genom FTIR (Fourier Transform Infraröd Spektro- skopi).

Efter ventilering av tanken till atmosfären skrubba- des och sköljdes 60 l tanken omsorgsfullt med avjoniserat vatten för mätning av partikelproduktionen. Partiklarna som skapades av gasalstrarna innefattar en blandning av vattenlösliga och vattenolösliga reaktionsprodukter. Den vattenhaltiga blandningen av de lösliga reaktionsproduk- terna och olösligt damm analyserades för bestämning av den totala partikelproduktionen.

Uppblåsarna utvärderades också i en 3 m3 (100 fot3) testkammare. Detta test är till för att simulera inner- volymen av en standardbil. Gasanalys och partikelanalys är också möjliga med detta test. Testutrustningen bestod av en 3 m3 stålkammare, innehållande en bilrattssimula- en bubbel- flödesmätare, filter och FT/IR gasanalysator (spektro- tor. Kammaren var ansluten till en vakuumpump, fotometer). Uppblåsaren anslöts till det simulerade bil- rattsaggregatet i kammaren, kammaren förseglades och gas- generatorn antändes. Gasprov analyserades under använd- ning av en FTIR spektrometer vid tidpunkten 0 och 1, 5, 10, 15 och 20 min intervaller från antändningen. Luftpro- duktionen av luftburna partiklar kan också mätas under användning av 3 m3 testkammaren genom filtrering av luft efter antändning från kammaren genom ett fint filter och mätning av filtrets viktökning. 1998-436 ~- 1153 z Blå: “~,P?«.T*\_Eñ\\këJS“-4_P2972 , EDC 14 Tabell III innehåller data som erhållits för sex (6) körningar (A-F) för proven 1 och 2 och för tre (3) kör- ningar (A-C) för prov 3, 4 och 5 i 60 1 tanken. Tabellen III anger olösligt partikelmaterial i mg, lösligt parti- kelmaterial i mg, totalt partikelmaterial i mg och tvätt- lösningens pH.

TABELL III Partikelproduktion (60 1 tank) -.-..- Prov Olösliga Lösliga Total- Tvättlös- Medelvärde # partiklar partiklar partiklar ningens pH totalpartik- i mg i mg i mg lar i mg 1-A 496 640 1136 9,70 1-B 966 568 1533 10,15 1-C 605 594 1199 9,75 1221 1-D 429 450 879 9,96 1-E 754 546 1300 10,06 1-F 654 626 1280 9,96 2-A 914 452 1366 10,19 2-B 612 428 1040 10,20 2-C 801 412 1213 10,30 1039 2-D 547 360 907 10,26 2-E 644 442 1086 10,06 2-F 332 292 624 9,96 3-A 903 554 1457 10,23 3-B 1286 500 1786 10,29 1617 3-C 963 646 1609 10,06 4-A 1585 790 2375 10,96 4-B 1631 756 2387 10,80 2270 4-C 1361 688 2049 10,59 5-A 5333 1934 7267 11,86 5-B 1042 1532 2574 11,78 4757 5-C 3082 1348 4430 11,63 6-A ND ND 4659 11,06 6-B ND ND 5600 11,08 6-C ND ND 5052 11,10 5319 6-D ND ND 5413 11,20 6-E ND ND 5871 11,29 l§98~Û$~lY3:2ME:\PRTÄEM\ANSXP2972i35,BÜC 10 15 20 p - o |\ 519 79 =f';f';.:' . . a n .. .- .. ,. ,., ,, 15 Dessa resultat indikerar att glimmer, med eller utan kiseldioxid som beredningshjälpmedel, resulterar i mycket renare utsläpp än proven 3, 4, 5 och 6. Resultaten för proven 1 och 2 skiljer sig icke väsentligt från varandra, medan de är väsentligt olika resultaten från proven 3, 4, 5 och 6. Dessa data utpekar fördelarna med en gasalstrare som innehåller glimmer.

Gasformiqa reaktionsprodukter Bilindustrin utvecklar fortfarande standard för gas- alstrares gasformiga reaktionsprodukter. Det är intres- sant att notera att målen för luftkuddeuppblåsares ut- släpp varierar något mellan U.S.A och biltillverkarna i Europa. Tabell IV visar målnivåer för gaserna och parti- kelmaterial som skapas av alstrarkompositioner.

TABELL IV Reaktionsproduktnivåer Reaktionsprodukt USA - mindre än Europa - mindre än Luftburna partiklar 41,7 - Koloxid 188 200 K0ldiOXid 2000 16667 Bensen 83,8 - Formaldehyd 3,3 3,3 Kväveoxid 16,7 16,7 Kvävedioxid 3,3 3,3 Ammoniak 50 50 Klorväte 8,3 8,3 Vätecyanid 8,3 8,3 Svaveldioxid 16,7 16,7 Vätesulfat 16,7 16,7 Klor 1,7 1,7 Fosgen 0,3 0,3 * - alla värden i ppm förutom luftburna partiklar i mg/m3 Nivåerna av koloxid (CO), kväveoxid (NO) och kväve- dioxid (N02) i gaserna som alstrades i 3 m3 tanken för proven 1-5 anges i tabell V. Gasproven analyserades under användning av FTIR vid intervaller före utveckling (bak- 1992-"06 -- 1131213: 'gPfaTflíšbflßaïlfikFlšíïïlš á- . ïêüfl* ...»., 10 15 20 519 798 ____ __ qøn v. 16 grund), 1, 5, 10, 15 och 20 min efter utveckling. Prov överfördes direkt till FTIR gascellen från den 3 m3 stora kammaren via en ca 2 m fluorpolymerslang med en ytterdia- meter av ca 6 mm.

TABELL V Gasanalys (medeltal av 3 körninaar vid nrovtider på 1. 5. 10. 15 och 20 min) Prov # co No N02 1 172 12 2,4 2 163 12 2,1 3 202 19 3,8 4 224 17 3,4 s 239 16 3,3 6 286 ll 2,6 Proven 1 och 2, innehållande 16 vikt% glimmer res- pektive 15 vikt% glimmer demonstrerade reducerade nivåer av CO, NO och N02 produktion, jämfört med alstrare som icke innehöll glimmer. Bilindustrin kräver att gasalstra- re ger upphov till begränsade nivåer av olika reaktions- produkter, se tabell IV. Gasalstrarna enligt uppfinningen uppfyller dessa standard.

EXEMPEL III I det experiment utvärderades olika bränslen och glimmernivåer i gasalstrarna enligt uppfinningen. Proven preparerades på samma sätt som i exempel I, förutom att satsstorleken var 500 g, komponenterna maldes separat, torrblandades och pressades till strängar före test.

Kompositionerna av proven 7-11 återges i tabell VI. lÜLÉÉÉWÛÖ "1153 I Élrtšï i pfsTxßf-Éšíx* ÄNÉK P2 .ÜÜÜ x _ x \_ 10 15 20 519 798 17 TABELL VI Värden i vikt% Prov # Bränsle KNO3 Sr(N03)2 Si02 Glimmer+ 7 5-AT-28% 7 39 1 25 8 5-AT-36% 9 49 1 5 9 NTO*-32% 8 44 1 15 10 k-AT**-32% 8 44 1 15 11 NaN3***-32% 8 44 1 15 * NTO = nitrotriazolon (3-nitro-1,2,4-triazol-5-on) ** K-AT = kaliumsalt av 5-aminotetrazol *** NaN3 = natriumazid + muskovitglimmer I stället för att pelletisera gasalstrarna som i exempel I formades alstrarkompositionerna till rektangu- lära strängar med ca 10,16 cm längd och ca 0,63 cm på Varje sida. Sidorna av varje sträng överdrogs med ett epoxibaserat vidhäftningsmedel. Strängarna placerades i en stående brännarbomb. Bomben var utrustad med en tryck- givare, akustiska anordningar och mekaniskt trådbränning via registreringsanordningar. Strängarna antändes och trycket upptecknades som funktion av tiden. Bränntiden beräknades medelst de akustiska och mekaniska anord- ningarna. Brännhastigheten bestämdes genom delning av längden av varje sträng med dess bränntid. Brännhastig- heten för varje prov presenteras i tabell VII.

TABELL VII Brännhastiqhet för prov vid 7585 kPa (1100 psi) Prov # Brännhastighet (cm/s) 7 0,95 ß 2,44 9 0,94 10 2,51 ll 3,25 lÜÜS-ÄJÉr-lïiß : 121%: \PT~.T°\_E}í\ÄNS .ÉPÜC 10 15 20 25 30 35 ~ - . ~ u m. g. 18 Då brännhastigheter på högre än 1,27 cm/s är önsk- värda, kan för proven 7 och 9 förbättring uppnås genom manipulation av bränsle/oxidationsmedelsförhållandet.

Bilindustrin kan i framtiden kräva att gasalstrare ger sänkta nivåer av olika reaktionsprodukter, se tabell IV. Gasalstrarna enligt uppfinningen möter för närvarande dessa standard.

EXEMPEL IV Sprängfolie I detta experiment utvärderades olika sprängfolie- material i uppblåsare under användning av icke-azidgas- alstrare. Sprängfolier används för att försegla gasut- loppsportarna från uppblåsarhuset för att förhindra absorption av atmosfäriskt vatten medelst alstrarpelle- tarna. Folierna spräcks efter antändning av alstraren, så att gaser kan lämna uppblåsarhuset. Tidigare tester på uppblåsare med sprängfolie av aluminium med icke-azid- alstrare demonstrerade att aluminiumfolien smälte och brann.

Aluminiumfolien bidrar också, efter smältning, till mängden partiklar som alstras av uppblåsaren. En serie av 16 uppblåsare preparerades, vilka var identiskt lika var- andra, förutom användningen av en sprängfolie av rost- fritt stål (åtta uppblåsare), som betecknades konfigura- tion nr l och sprängfolie av aluminium (åtta uppblåsare), som betecknades konfiguration nr 3. Den använda alstraren var prov nr 1 och det återanvändbara huset var ett sådant som visas i fig 3. Aluminiumfolien var 0,127 mm tjock och folien av rostfritt stål var 0,025 mm tjock för att sörja för identiska sprängtryck, vilket är huvudmålet med sprängfolien. Partikelproduktionen såsom den uppmättes i 60 l tanken visade en väsentlig reduktion, när spräng- folien var av rostfritt stål.

Videoupptagningar av uppblåsarens antändning visade en väsentlig reduktion av glödande partiklar som lämnade uppblåsaren, när sprängfolien var av rostfritt stål.

Inspektion efter antändning av uppblåsarna visade att 1992~os~1fi3:2r;:\PAT1ßx\ANsyP2@v313a,aoc 10 15 20 519 798 gjygjgxf .n f. 19 huvuddelen av folien av rostfritt stål förblev inuti huset och hade en tung beläggning av slagg. I motsats härtill har sprängfolien av aluminium synbarligen lämnat huset.

Tre uppblåsare av vardera konfigurationen avfyrades i 60 l tanken för mätning av totalt partikelmaterial, varvid tre av vardera avfyrades i 3 m3 tanken för analys av toxicitet och innehåll av luftburna partiklar, och två av vardera avfyrades i öppen luft för videoupptagning.

Resultaten återges i tabellerna VIII och IX.

TABELL VIII Tester i 60 l tanken Konfiguration Totalt pH Totalt medelvärde 1-A 1277 10 1-B 567 10 812 1-C 591 10 2-A 1361 8 2-B 1235 8 1506 2-C 1921 8 TABELL IX Tester i 3 må tanken Konfiguration CO NO N02 1-A 240 19 3,2 1-B 235 20 3,4 1-c 237 19 3,8 z-A 230 18 3,5 2-B 244 20 3,5 2-C 227 18 3,4 Det skulle inte vara korrekt att jämföra testresul- taten i tabell IX med testresultaten i tabell V. Efter testerna som rapporteras i tabell V, men före testerna som rapporteras i tabell IX, har flera förändringar ut- förts på 3 m3 tank-testanordningen. Ändringen av testan- ordningen innefattade relokaliseringskontroller, instal- lation av vissa nya rörmokerikomponenter och relokalise- 199 -- 1153 z 2 1G: 'g PÅTX ßïfläïlf* XPÉZ 'i 3 5 . ÜÜÜ '“C Q U.H.,. .... .... ...

/])U ;:::: :»:'..'::f.. 20 ring av vissa komponenter i testanordningen. Vidare var tyget i luftkuddarna som användes i testerna i tabell V och IX olika. 1113 t Blå: \PÅT>'\BM“\Ä?ISXPZÉTFLSÅ" . ÜÜÜ ...

Claims (5)

10 15 20 25 30 -q-a-»v 21 PATENTKRAV

1. l. Gasalstringskomposition, innehållande: a) ett bränsle; b) ett oxidationsmedel; och c) glimmer som en slaggbildare; k ä n n e t e c k n a d av att nämnda bränsle utgör 20-40 vikt% och är valt bland tetrazoler, triazoler och blandningar därav; att nämnda oxidationsmedel utgör 20-80 vikt% och är valt bland övergángsmetalloxider; alkali- och jordalkali- metallnitrater, -klorater och -perklorater; ammonium- nitrat; och blandningar därav; och att nämnda glimmer utgör 5-25 vik1;%. i

2. Gasalstringskomposition enligt krav l, k ä n - n e t e c k n a d därav, att bränslet innefattar 5-aminotetrazol och oxidationsmedlet innefattar kalium- nitrat och strontiumnitrat.

3. Gasalstringskomposition enligt kravet 2, k ä n - n e t e c k n a d därav, att bränslet utgör 30-35 vikt% av alstraren, att kaliumnitratet utgör 5-10 vikt% av alstraren och att strontiumnitratet utgör 40-50 vikt% av alstraren.

4. Gasalstringskomposition enligt något av de före- gående kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att glim- ret utgör 10-20 vikt% av alstraren.

5. Gasalstringskomposition enligt nägot av de före- gående kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att glim- ret utgör ca 15 vikt% av alstraren. 2002 -10-09 11:28 g:\pat\bm\,ans\p97ï_p2972l35.doc