ES2366329T3 - METAL COMPLEXES FOR USE AS GAS GENERATORS. - Google Patents
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Abstract
Una composicion generadora de gas que comprende: un complejo de nitrito amina o un complejo de nitrato amina de un cation de cobalto, magnesio, manganeso, niquel, titanio, cromo, cinc, o estano, en el que existe suficiente anion nitrito o anion nitrato para equilibrar la carga del cation, de manera tal que, cuando el complejo de nitrito amina o el complejo de nitrato amina entra en combustion, se produce una mezcla de gases que contiene gas nitrogeno y vapor de agua; y al menos un compuesto que contiene nitrogeno organico de combustion fria.A gas generating composition comprising: a nitrite amine complex or a nitrate amine complex of a cation of cobalt, magnesium, manganese, nickel, titanium, chromium, zinc, or tin, in which there is sufficient nitrite anion or nitrate anion to balance the charge of the cation, such that, when the nitrite amine complex or the nitrate amine complex goes into combustion, a mixture of gases containing nitrogen gas and water vapor is produced; and at least one compound containing cold combustion organic nitrogen.
Description
La presente invención se refiere de manera general a composiciones generadoras de gas que son capaces de combustión para generar gases. Más particularmente, la composición se oxida para producir cantidades significativas de gases, particularmente vapor de agua y nitrógeno. The present invention generally relates to gas generating compositions that are capable of combustion to generate gases. More particularly, the composition is oxidized to produce significant amounts of gases, particularly water vapor and nitrogen.
Las composiciones químicas generadoras de gas son útiles en un cierto número de contextos diferentes. Un uso importante para dichas composiciones es en la operación de “air bags”. Los air bags están ganado aceptación hasta el punto de que muchos, sino todos, los nuevos automóviles están equipados con dichos dispositivos. Realmente, muchos nuevos automóviles están equipados con múltiples air bags para proteger al conductor y pasajeros. Gas-generating chemical compositions are useful in a number of different contexts. An important use for such compositions is in the operation of "air bags". Air bags are gaining acceptance to the point that many, if not all, new cars are equipped with such devices. Actually, many new cars are equipped with multiple air bags to protect the driver and passengers.
En el contexto de air bags de automóviles, debe generarse gas suficiente como para inflar el dispositivo dentro de una fracción de segundo. Entre el tiempo en que el coche ha impactado en un accidente, y el tiempo que el conductor sería de otro modo impulsado contra el volante de dirección, el air bag debe inflarse completamente. Como una consecuencia de ello, se requiere la generación casi instantánea de gas. In the context of automobile air bags, sufficient gas must be generated to inflate the device within a fraction of a second. Between the time the car has impacted an accident, and the time that the driver would otherwise be driven against the steering wheel, the air bag must fully inflate. As a consequence, almost instantaneous gas generation is required.
Existen un cierto número de criterios de diseño importantes adicionales que deben satisfacerse. Los fabricantes de automóviles y otros han establecido los criterios requeridos que deben cumplir en especificaciones detalladas. La preparación de composiciones generadores de gas que cumplan estos criterios de diseño importantes es una tarea extremadamente difícil. Estas especificaciones requieren que la composición generadora de gas produzca gas a una velocidad requerida. Igualmente, las especificaciones establecen límites estrictos sobre la generación de gases o sólidos tóxicos o nocivos. Los ejemplos de gases restringidos incluyen monóxido de carbono, dióxido de carbono, NOx, SOx, y sulfuro de hidrógeno. There are a number of additional important design criteria that must be met. Car manufacturers and others have established the required criteria that they must meet in detailed specifications. The preparation of gas generating compositions that meet these important design criteria is an extremely difficult task. These specifications require that the gas generating composition produce gas at a required rate. Likewise, the specifications establish strict limits on the generation of toxic or harmful gases or solids. Examples of restricted gases include carbon monoxide, carbon dioxide, NOx, SOx, and hydrogen sulfide.
El gas debe generarse a una temperatura suficientemente y razonablemente baja, de manera tal que un ocupante del coche no se queme tras el impacto con un air bag inflado. Si el gas producido es demasiado caliente, existe una posibilidad de que el ocupante del vehículo a motor pueda quemarse tras el impacto con un air bag recién desplegado. De acuerdo con ello, es necesario que la combinación del generador de gas y la construcción del air bag aísle a los ocupantes del automóvil de un calor excesivo. Todo esto se requiere al tiempo que el generador de gas mantiene una velocidad de combustión adecuada. The gas must be generated at a sufficiently and reasonably low temperature, so that a car occupant does not burn after impact with an inflated air bag. If the gas produced is too hot, there is a possibility that the occupant of the motor vehicle may burn after impact with a newly deployed air bag. Accordingly, it is necessary that the combination of the gas generator and the construction of the air bag insulates the occupants of the car from excessive heat. All this is required while the gas generator maintains an adequate combustion rate.
Otro criterio de diseño relacionado, pero importante, es que la composición generadora de gas produzca una cantidad limitada de materiales en partículas. Los materiales en partículas pueden interferir con la operación del sistema de sujeción suplementario, presentar un riesgo de inhalación, irritar la piel y ojos, o constituir un residuo sólido peligroso con el que debe tratarse después de la operación del dispositivo de seguridad. En la ausencia de una alternativa aceptable, la producción de partículas irritantes es uno de los aspectos no deseables, pero tolerados, de los materiales de azida sódica actualmente usados. Another related, but important, design criterion is that the gas generating composition produces a limited amount of particulate materials. Particulate materials may interfere with the operation of the supplementary restraint system, present a risk of inhalation, irritate the skin and eyes, or constitute a hazardous solid residue that must be treated after the operation of the safety device. In the absence of an acceptable alternative, the production of irritating particles is one of the undesirable, but tolerated, aspects of the sodium azide materials currently used.
Además de la producción de cantidades de partículas limitadas, si es que se producen, es deseable que al menos el conjunto de cualquiera de dichas partículas sea fácilmente filtrable. Por ejemplo, es deseable que la composición produzca una escoria filtrable. Si los productos de la reacción forman un material filtrable, los productos pueden filtrarse y prevenir el que se escapen al medio ambiente que les rodea. In addition to the production of limited quantities of particles, if they are produced, it is desirable that at least the set of any of said particles be easily filterable. For example, it is desirable for the composition to produce a filterable slag. If the reaction products form a filterable material, the products can be filtered and prevent them from escaping into the surrounding environment.
Se han propuesto tanto materiales orgánicos como inorgánicos como posibles generadores de gas. Dichas composiciones generadoras de gas incluyen oxidantes y combustibles que reaccionan a velocidades suficientemente altas como para producir grandes cantidades de gas en una fracción de segundo. Both organic and inorganic materials and possible gas generators have been proposed. Such gas generating compositions include oxidants and fuels that react at rates high enough to produce large amounts of gas in a fraction of a second.
Actualmente, la azida sódica es el material generador de gas el más ampliamente usado y actualmente aceptado. La azida sódica cumple nominalmente las especificaciones y directrices de la industria. No obstante, la azida sódica presenta un cierto número de problemas persistentes. La azida sódica es altamente tóxica como un material de partida, puesto que su nivel de toxicidad medido como LD50 en rata oral está dentro del intervalo de 45 mg/kg. Los trabajadores que habitualmente manipulan la azida sódica han experimentado diversos problemas de salud tales como severos dolores de cabeza, deficiencias respiratorias, convulsiones, y otros síntomas. Currently, sodium azide is the most widely used and currently accepted gas generating material. Sodium azide nominally meets the specifications and guidelines of the industry. However, sodium azide presents a certain number of persistent problems. Sodium azide is highly toxic as a starting material, since its level of toxicity measured as LD50 in oral rat is within the range of 45 mg / kg. Workers who routinely manipulate sodium azide have experienced various health problems such as severe headaches, respiratory deficiencies, seizures, and other symptoms.
Además, independientemente del oxidante auxiliar usado, los productos de combustión procedentes de un generador de gas de azida sódica incluyen productos de reacción cáusticos tal como óxido sódico, o hidróxido sódico. Como oxidantes para la azida sódica se ha usado disulfuro o sulfuro de molibdeno. Sin embargo, el uso de dichos oxidantes da como resultado productos tóxicos tal como sulfuro de hidrógeno gaseoso y materiales corrosivos tales como óxido sódico y sulfuro sódico. Los trabajadores y ocupantes de automóviles rescatados se han quejado tanto del sulfuro de hidrógeno gaseoso como del polvo corrosivo producido por la operación de los generadores de gas a base de azida sódica. In addition, regardless of the auxiliary oxidant used, combustion products from a sodium azide gas generator include caustic reaction products such as sodium oxide, or sodium hydroxide. As oxidants for sodium azide, disulfide or molybdenum sulfide has been used. However, the use of such oxidants results in toxic products such as hydrogen sulphide gas and corrosive materials such as sodium oxide and sodium sulfide. The workers and occupants of rescued cars have complained about both the hydrogen sulphide gas and the corrosive dust produced by the operation of the gas generators based on sodium azide.
Igualmente, se prevén problemas crecientes en relación con los residuos de sistemas de sujeción suplementaria inflados con gas no usados, por ejemplo, air bags de automóviles, en coches desguazados. La azida sódica que permanece en dichos sistemas de sujeción suplementaria puede salir del coche desaguazado para convertirse en un contaminante del agua o un residuo tóxico. Realmente, algunos han expresado la inquietud de que la azida sódica podría formar azidas de metal pesado o ácido hidrazóico explosivos cuando entran en contacto con los ácidos de las baterías, después de desechadas. Similarly, increasing problems are anticipated in relation to waste from supplementary restraint systems inflated with unused gas, for example, car air bags, in scrapped cars. The sodium azide that remains in such supplementary restraint systems can leave the car discarded to become a water contaminant or a toxic waste. Actually, some have expressed concern that sodium azide could form heavy metal azides or explosive hydrazolic acid when they come into contact with battery acids, after being discarded.
Los generadores de gas a base de azida sódica se usan lo más comúnmente para el inflado de air bag, pero con las significativas desventajas de dichas composiciones, se han propuesto muchas composiciones generadoras de gas alternativas para reemplazar a la azida sódica. Sin embargo, la mayoría de los substitutos de la azida sódica propuestos no logran cumplir adecuadamente con todos los criterios establecidos anteriormente. Sodium azide-based gas generators are most commonly used for air bag inflation, but with the significant disadvantages of such compositions, many alternative gas generating compositions have been proposed to replace sodium azide. However, most of the proposed sodium azide substitutes fail to adequately meet all the criteria set forth above.
La Patente DE 4442170C divulga una composición generadora de gas que comprende nitrato de diaminacobre(II) y nitroguanidina. DE 4442170C discloses a gas generating composition comprising diamine copper (II) nitrate and nitroguanidine.
Por tanto, es de señalar que existe un cierto número de criterios importantes para la selección de composiciones generadoras de gas para uso en sistemas de sujeción suplementarios en automóviles. Por ejemplo, es importante seleccionar materiales de partida que no sean tóxicos. Al mismo tiempo, los productos de combustión no deben ser tóxicos o nocivos. A este respecto, las normas de la industria limitan las cantidades admisibles de varios gases y partículas producidos por la operación de sistemas de sujeción suplementarios. Therefore, it should be noted that there are a number of important criteria for the selection of gas generating compositions for use in supplementary restraint systems in automobiles. For example, it is important to select starting materials that are not toxic. At the same time, combustion products should not be toxic or harmful. In this regard, industry standards limit the allowable amounts of various gases and particles produced by the operation of supplementary restraint systems.
Por ello, sería un avance significativo el proporcionar composiciones capaces de generar grandes cantidades de gas que superen los problemas identificados en la técnica existente. Sería un avance adicional el proporcionar una composición generadora de gas que estuviera basada en materiales de partida substancialmente no tóxicos y que produjeran productos de reacción substancialmente no tóxicos. Sería otro avance adicional en la técnica el proporcionar una composición generadora de gas que produjera cantidades muy limitadas de restos de partículas tóxicas o irritantes y productos gaseosos no deseables limitados. Igualmente, sería un avance el proporcionar una composición generadora de gas que formara una escoria sólida fácilmente filtrable tras la reacción. Therefore, it would be a significant advance to provide compositions capable of generating large amounts of gas that overcome the problems identified in the existing technique. It would be a further advance to provide a gas generating composition that was based on substantially non-toxic starting materials and that produced substantially non-toxic reaction products. It would be another further advance in the art to provide a gas-generating composition that produces very limited amounts of toxic or irritating particle debris and limited undesirable gaseous products. Likewise, it would be an advance to provide a gas generating composition that would form a solid slag easily filtered after the reaction.
Dichas composiciones y procedimientos para su uso se encuentran divulgados y reivindicados en la presente invención. Said compositions and methods for their use are disclosed and claimed in the present invention.
De acuerdo con ello, vista desde un primer aspecto, la presente invención proporciona una composición generadora de gas que comprende: un complejo de nitrito amina o un complejo de nitrato amina de un catión de cobalto, magnesio, manganeso, níquel, titanio, cromo, cinc, o estaño, en el que existe suficiente anión nitrito o anión nitrato para equilibrar la carga del catión, de manera tal que, cuando el complejo de nitrito amina o el complejo de nitrato amina entra en combustión, se produce una mezcla de gases que contienen gas nitrógeno y vapor de agua; y al menos un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de combustión fría. Accordingly, seen from a first aspect, the present invention provides a gas generating composition comprising: a nitrite amine complex or an amine nitrate complex of a cation of cobalt, magnesium, manganese, nickel, titanium, chromium, zinc, or tin, in which there is enough nitrite anion or nitrate anion to balance the cation charge, so that when the nitrite amine complex or the nitrate amine complex goes into combustion, a mixture of gases is produced that contain nitrogen gas and water vapor; and at least one compound containing cold burning organic nitrogen.
Vista desde un aspecto adicional, la presente invención proporciona un dispositivo generador de gas que comprende una composición generadora de gas que comprende: un complejo de nitrito amina o un complejo de nitrato amina de un catión de cobalto, magnesio, manganeso, níquel, titanio, cromo, cinc, o estaño, de manera tal que, cuando el complejo de nitrito amina o el complejo de nitrato amina entra en combustión, se produce una mezcla de gases que contienen gas nitrógeno y vapor de agua, suficiente anión nitrito o anión nitrato para equilibrar la carga del catión y al menos un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de combustión fría y un elemento de ignición para iniciar la combustión de la composición generadora de gas. Seen from a further aspect, the present invention provides a gas generating device comprising a gas generating composition comprising: a nitrite amine complex or an amine nitrate complex of a cobalt, magnesium, manganese, nickel, titanium cation, chromium, zinc, or tin, so that when the nitrite amine complex or nitrate amine complex goes into combustion, a mixture of gases containing nitrogen gas and water vapor, enough nitrite anion or nitrate anion is produced to balance the charge of the cation and at least one compound containing cold burning organic nitrogen and an ignition element to initiate the combustion of the gas generating composition.
Vista desde otro aspecto adicional aún, la presente invención proporciona un procedimiento de inflado de un air bag que comprende la combustión de una composición generadora de gas tal como se define en la presente invención. Seen from yet another aspect, the present invention provides an air bag inflation process comprising the combustion of a gas generating composition as defined in the present invention.
Vista desde todavía un aspecto adicional todavía aún, la presente invención proporciona un sistema de air bag para automóvil que comprende: un air bag inflable plegado; un dispositivo generador de gas conectado al air bag para inflar el air bag, conteniendo el dispositivo generador de gas una composición generadora de gas tal como se define en la presente invención; y un elemento de ignición para encender la composición generadora de gas. Seen from yet a still further aspect, the present invention provides a car air bag system comprising: a folded inflatable air bag; a gas generating device connected to the air bag for inflating the air bag, the gas generating device containing a gas generating composition as defined in the present invention; and an ignition element to ignite the gas generating composition.
En algunos casos, el anión oxidante es parte del complejo de coordinación del catión de metal. Los complejos están formulados de manera tal que, cuando el complejo entra en combustión, se produce una mezcla de gases que contiene gas nitrógeno y vapor de agua. Puede proporcionarse un aglomerante para mejorar la resistencia a la compresión y otras propiedades mecánicas de la composición generadora de gas. Igualmente, puede proporcionarse un cooxidante fundamentalmente para permitir la eficaz combustión del aglomerante. De manera importante, se reduce o elimina de manera substancial la producción de gases o partículas no deseables. In some cases, the oxidizing anion is part of the metal cation coordination complex. The complexes are formulated in such a way that, when the complex goes into combustion, a mixture of gases containing nitrogen gas and water vapor is produced. A binder can be provided to improve the compressive strength and other mechanical properties of the gas generating composition. Likewise, a coolant can be provided primarily to allow efficient combustion of the binder. Importantly, the production of undesirable gases or particles is substantially reduced or eliminated.
Los complejos usados dentro del ámbito de la presente invención, entran en combustión o se descomponen rápidamente para producir cantidades significativas de gas. El metal actualmente preferido incorporado dentro del complejo es cobalto. The complexes used within the scope of the present invention, burn or decompose rapidly to produce significant amounts of gas. The currently preferred metal incorporated into the complex is cobalt.
El catión de metal actúa como un molde o centro de coordinación para el complejo. Uno o más de los aniones oxidantes pueden igualmente estar coordinados con el catión de metal. Los ejemplos de complejos de metal incluidos dentro del ámbito de la presente invención incluyen Co(NH3)3(NO2)3 (trinitrotriaminacobalto(III)), y Co(NH3)6(NO3)3 (nitrato de hexaaminacobalto(III)). The metal cation acts as a mold or focal point for the complex. One or more of the oxidizing anions may also be coordinated with the metal cation. Examples of metal complexes included within the scope of the present invention include Co (NH3) 3 (NO2) 3 (trinitrotriaminecobalt (III)), and Co (NH3) 6 (NO3) 3 (hexaaminecobalt nitrate (III)).
Entra dentro del ámbito de la presente invención el incluir complejos de metales que contienen un ligando común además del ligando neutro. Unos pocos ligandos comunes típicos incluyen: acuo (H2O), hidroxo (OH), carbonato (CO3), oxalato (C2O4), ciano (CN), isocianato (NC), cloro (Cl), fluoro (F), y ligandos similares. Los complejos de metal usados dentro del ámbito de la presente invención están igualmente destinados a incluir un contraión común, además del anión oxidante, para ayudar a equilibrar la carga del complejo. Unos pocos contraiones comunes típicos incluyen: hidróxido (OH -), cloruro (Cl -), fluoruro (F -), cianuro (CN -), carbonato (CO32-), fosfato (PO43-), oxalato (C2O42), borato (BO45-) y amonio (NH4+). It is within the scope of the present invention to include metal complexes containing a common ligand in addition to the neutral ligand. A few typical common ligands include: aqueous (H2O), hydroxo (OH), carbonate (CO3), oxalate (C2O4), cyano (CN), isocyanate (NC), chlorine (Cl), fluoro (F), and similar ligands . The metal complexes used within the scope of the present invention are also intended to include a common counterion, in addition to the oxidizing anion, to help balance the complex charge. A few typical common counterions include: hydroxide (OH -), chloride (Cl -), fluoride (F -), cyanide (CN -), carbonate (CO32-), phosphate (PO43-), oxalate (C2O42), borate ( BO45-) and ammonium (NH4 +).
Se ha observado que los complejos de metales que contienen los ligandos neutros y los aniones oxidantes descritos entran en combustión rápidamente, produciendo cantidades significativas de gases. La combustión puede iniciarse mediante la aplicación de calor o mediante el uso de dispositivos de ignición convencionales. It has been observed that the metal complexes containing the neutral ligands and the oxidizing anions described rapidly burn, producing significant amounts of gases. Combustion can be initiated by the application of heat or by the use of conventional ignition devices.
Los complejos de metales que incluyen al menos un ligando común además del ligando neutro están también incluidos dentro del ámbito de la presente invención. Tal como se usa en la presente invención, el término ligando común incluye ligandos bien conocidos usados por los químicos inorgánicos para preparar complejos de coordinación con cationes de metales. Preferiblemente, los ligandos comunes son moléculas o iones poliatómicos, pero igualmente pueden usarse algunos iones monoatómicos, tales como iones halógenos. Los ejemplos de ligandos comunes incluidos dentro del ámbito de la presente invención incluyen acuo (H2O), hidroxo (OH), perhidrox (O2H), peroxo (O2), carbonato (CO3), oxalato (C2O4), carbonilo (CO), nitrosilo (NO), ciano (CN), isocianato (NC), isotiocianato (NCS), tiocianato (SCN), cloro (Cl), fluoro (F), amido (NH2), imido (NH), sulfato (SO4), fosfato (PO4), ácido etilenodiaminotetraacético (EDTA), y ligandos similares. Véanse, F. Albert Cotton and Geoffrey Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry, 2nd ed., John Wiley & Sons, págs. 139-142, (1966) y James E. Huheey, Inorganic Chemistry, 3rd ed., Harper & Row, págs. A-97-A-107, (1983). Metal complexes that include at least one common ligand in addition to the neutral ligand are also included within the scope of the present invention. As used in the present invention, the term "common ligand" includes well-known ligands used by inorganic chemists to prepare coordination complexes with metal cations. Preferably, the common ligands are polyatomic molecules or ions, but some monoatomic ions, such as halogen ions, can also be used. Examples of common ligands included within the scope of the present invention include aqueous (H2O), hydroxo (OH), perhydrox (O2H), peroxo (O2), carbonate (CO3), oxalate (C2O4), carbonyl (CO), nitrosyl (NO), cyano (CN), isocyanate (NC), isothiocyanate (NCS), thiocyanate (SCN), chlorine (Cl), fluoro (F), amido (NH2), imido (NH), sulfate (SO4), phosphate (PO4), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), and similar ligands. See, F. Albert Cotton and Geoffrey Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry, 2nd ed., John Wiley & Sons, p. 139-142, (1966) and James E. Huheey, Inorganic Chemistry, 3rd ed., Harper & Row, p. A-97-A-107, (1983).
En algunos casos, el complejo puede incluir un contraión común, además del anión oxidante, para ayudar a equilibrar la carga del complejo. Tal como se usa en la presente invención, el término contraión común incluye aniones y cationes bien conocidos usados por los químicos inorgánicos como contraiones. Los ejemplos de contraiones comunes dentro del ámbito de la presente invención incluyen hidróxido (OH -), cloruro (Cl -), fluoruro (F -), cianuro (CN -), tiocianato (SCN -), carbonato (CO32-), sulfato (SO42-), fosfato (PO43-), oxalato (C2O42-), borato (BO45-) y amonio (NH43+). Véanse, Whitten, K.W., and Gailey, K.D., General Chemistry, Saunders College Publishing, pág. 167, (1981), y James E. Huheey, Inorganic Chemistry, 3rd ed., Harper & Row, págs. A-97-A-103, (1983). In some cases, the complex may include a common counterion, in addition to the oxidizing anion, to help balance the charge of the complex. As used in the present invention, the term common counterion includes well-known anions and cations used by inorganic chemicals as counterions. Examples of common counterions within the scope of the present invention include hydroxide (OH -), chloride (Cl -), fluoride (F -), cyanide (CN -), thiocyanate (SCN -), carbonate (CO32-), sulfate (SO42-), phosphate (PO43-), oxalate (C2O42-), borate (BO45-) and ammonium (NH43 +). See, Whitten, K.W., and Gailey, K.D., General Chemistry, Saunders College Publishing, p. 167, (1981), and James E. Huheey, Inorganic Chemistry, 3rd ed., Harper & Row, p. A-97-A-103, (1983).
Los ingredientes generadores de gas están formulados de manera tal que, cuando la composición entra en combustión, se produce gas nitrógeno y vapor de agua. En algunos casos, se producen pequeñas cantidades de dióxido de carbono o de monóxido de carbono si un aglomerante, co-oxidante o ligando común contiene carbono. El carbono total en la composición generadora de gas está controlado cuidadosamente para prevenir la generación excesiva de gas CO. La combustión del generador de gas tiene lugar a una velocidad suficiente a la cualidad de dichos materiales para uso como composiciones generadoras de gas en air bags de automóviles y otros tipos de dispositivos similares. De manera importante, la producción de otros gases o partículas no deseables está substancialmente reducida o eliminada. The gas generating ingredients are formulated in such a way that, when the composition goes into combustion, nitrogen gas and water vapor are produced. In some cases, small amounts of carbon dioxide or carbon monoxide are produced if a binder, co-oxidant or common ligand contains carbon. The total carbon in the gas generating composition is carefully controlled to prevent excessive generation of CO gas. The combustion of the gas generator takes place at a speed sufficient to the quality of said materials for use as gas generating compositions in automobile air bags and other types of similar devices. Importantly, the production of other undesirable gases or particles is substantially reduced or eliminated.
Los complejos que entran dentro del ámbito de la presente invención son nitrato aminas metálicos y nitrito aminas de metal. Los complejos de amina metal se definen como complejos de coordinación que incluyen amoníaco como el ligando de coordinación. The complexes that fall within the scope of the present invention are nitrate metal amines and nitrite metal amines. Metal amine complexes are defined as coordination complexes that include ammonia as the coordination ligand.
Se ha sugerido que, durante la combustión de un complejo que contiene grupos nitrito y amoníaco, los grupos nitrito y amoníaco llevan a cabo una reacción de diazotización. Esta reacción es similar, por ejemplo, a la reacción de nitrito sódico y sulfato amónico, la cual se establece como sigue: It has been suggested that, during the combustion of a complex containing nitrite and ammonia groups, the nitrite and ammonia groups carry out a diazotization reaction. This reaction is similar, for example, to the reaction of sodium nitrite and ammonium sulfate, which is established as follows:
2NaNO2 + (NH4)2SO4 → Na2SO4 + 4H2O + 2N2 2NaNO2 + (NH4) 2SO4 → Na2SO4 + 4H2O + 2N2
Las composiciones tales como de nitrito sódico y sulfato amónico en combinación, tienen pequeña utilidad como substancias generadoras de gas. Se ha observado que estos materiales llevan a cabo reacciones de metátesis, las cuales dan como resultado nitrito amónico inestable. Además, la mayoría de las sales de nitrito simples tienen estabilidad limitada. Compositions such as sodium nitrite and ammonium sulfate in combination, have little utility as gas generating substances. It has been observed that these materials carry out metathesis reactions, which result in unstable ammonium nitrite. In addition, most simple nitrite salts have limited stability.
Por el contrario, los complejos de metal usados en la presente invención son materiales estables, los cuales, en ciertos casos, son capaces de llevar a cabo el tipo de reacción establecida anteriormente. Igualmente, los complejos de la presente invención producen productos de reacción que incluyen cantidades deseables de gases no tóxicos, tales como vapor de agua y nitrógeno. Además, se forma un metal soluble, o escoria de óxido de metal. De acuerdo con ello, las composiciones de la presente invención evitan varias de las limitaciones de las composiciones generadoras de gas de azida sódica existentes. On the contrary, the metal complexes used in the present invention are stable materials, which, in certain cases, are capable of carrying out the type of reaction set forth above. Likewise, the complexes of the present invention produce reaction products that include desirable amounts of non-toxic gases, such as water vapor and nitrogen. In addition, a soluble metal, or metal oxide slag, is formed. Accordingly, the compositions of the present invention avoid several of the limitations of the existing sodium azide gas generating compositions.
El metal actualmente preferido es cobalto. El cobalto forma complejos estables que son relativamente baratos. Además, los productos de reacción de la combustión del complejo de cobalto son relativamente no tóxicos. Otros metales preferidos incluyen magnesio, manganeso, cinc, y estaño. Los ejemplos de metales menos preferidos pero usables, incluyen níquel, titanio o cromo. The currently preferred metal is cobalt. Cobalt forms stable complexes that are relatively cheap. In addition, the combustion reaction products of the cobalt complex are relatively non-toxic. Other preferred metals include magnesium, manganese, zinc, and tin. Examples of less preferred but usable metals include nickel, titanium or chromium.
5 5
10 10
15 fifteen
20 twenty
25 25
30 30
35 35
40 40
45 Four. Five
50 fifty
55 55
Unos pocos ejemplos representativos de complejos de amina usados dentro del ámbito de la presente invención, y las reacciones de descomposición generadoras de gas asociadas, son las siguientes: A few representative examples of amine complexes used within the scope of the present invention, and the associated gas-generating decomposition reactions, are as follows:
2Co(NH3)3(NO2)3 -» 2CoO + 9H2O + 6N2 + ½O2 2Co (NH3) 3 (NO2) 3 - »2CoO + 9H2O + 6N2 + ½O2
2Cr(NH3)3(NO2)3 -» Cr2O3 + 9H2O + 6N2 2Cr (NH3) 3 (NO2) 3 - »Cr2O3 + 9H2O + 6N2
2B + 3Co(NH3)6Co(NO2)6 -» 6CoO + B2O3 + 27H2O + 18N2 2B + 3Co (NH3) 6Co (NO2) 6 - »6CoO + B2O3 + 27H2O + 18N2
Mg + Co(NH3)4(NO2)2Co(NH3)2(NO2)4 -» 2CoO + MgO + 9H2O + 6N2 Mg + Co (NH3) 4 (NO2) 2Co (NH3) 2 (NO2) 4 - »2CoO + MgO + 9H2O + 6N2
10[Co(NH3)4(NO2)2](NO2) + 2Sr(NO3)2 -» 10CoO + 2SrO + 37N2 + 60H2O 10 [Co (NH3) 4 (NO2) 2] (NO2) + 2Sr (NO3) 2 - »10CoO + 2SrO + 37N2 + 60H2O
18[Co(NH3)6](NO3)3 + 4Cu2(OH)3NO3 -» 18CoO + 8Cu + 83N2 + 168H2O 18 [Co (NH3) 6] (NO3) 3 + 4Cu2 (OH) 3NO3 - »18CoO + 8Cu + 83N2 + 168H2O
2[Co(NH3)6](NO3)3 + 2NH4NO3 -» 2CoO + 11N2 + 22H2O 2 [Co (NH3) 6] (NO3) 3 + 2NH4NO3 - »2CoO + 11N2 + 22H2O
Al mismo tiempo que los complejos de la presente invención son relativamente estables, es también simple el iniciar la reacción de combustión. Por ejemplo, si los complejos se ponen en contacto con un alambre caliente, se han observados rápidas reacciones de combustión productoras de gas. De manera similar, es posible iniciar la reacción mediante dispositivos de ignición convencionales. Un tipo de dispositivo de ignición incluye una cantidad de gránulos At the same time that the complexes of the present invention are relatively stable, it is also simple to initiate the combustion reaction. For example, if the complexes come into contact with a hot wire, rapid gas-producing combustion reactions have been observed. Similarly, it is possible to initiate the reaction by conventional ignition devices. One type of ignition device includes a number of granules.
o bolas de B/NO3 el cual se enciende, y el cual, a su vez, es capaz de encender las composiciones de la presente invención. Otro dispositivo de ignición incluye una cantidad de gránulos de Mg/Sr(NO3)2/nilón. or B / NO3 balls which is ignited, and which, in turn, is capable of igniting the compositions of the present invention. Another ignition device includes a quantity of granules of Mg / Sr (NO3) 2 / nylon.
Es importante indicar igualmente que muchos de los complejos definidos anteriormente producen una descomposición “estequiométrica”. Es decir, los compuestos se descomponen sin reaccionar con ningún otro material para producir grandes cantidades de nitrógeno y agua, y un metal u óxido de metal. Sin embargo, para ciertos complejos, puede ser deseable agregar un combustible u oxidante al complejo con el fin de asegurar una completa y eficaz reacción. Dichos combustibles incluyen, por ejemplo, boro, magnesio, aluminio, hidruros de boro o aluminio, carbono, sílice, titanio, circonio, y otros materiales combustibles convencionales, tales como aglomerantes orgánicos convencionales. Las especies oxidantes incluyen nitratos, nitritos, cloratos, percloratos, peróxidos, y otros materiales oxidantes similares. De acuerdo con ello, mientras que la descomposición estequiométrica es atractiva debido a la simplicidad de la composición y reacción, es posible igualmente usar complejos para los cuales no es posible la descomposición estequiométrica. It is also important to indicate that many of the complexes defined above produce a "stoichiometric" decomposition. That is, the compounds decompose without reacting with any other material to produce large amounts of nitrogen and water, and a metal or metal oxide. However, for certain complexes, it may be desirable to add a fuel or oxidant to the complex in order to ensure a complete and effective reaction. Such fuels include, for example, boron, magnesium, aluminum, boron or aluminum hydrides, carbon, silica, titanium, zirconium, and other conventional combustible materials, such as conventional organic binders. Oxidizing species include nitrates, nitrites, chlorates, perchlorates, peroxides, and other similar oxidizing materials. Accordingly, while stoichiometric decomposition is attractive due to the simplicity of the composition and reaction, it is also possible to use complexes for which stoichiometric decomposition is not possible.
Unos pocos ejemplos representativos de complejos de nitrato incluyen: Co(NH3)6(NO3)3, [Co(NH3)5(NO3](NO3)2, [Co(NH3)5(NO2)](NO3)2, y [Co(NH3)5(H2O)](NO3)2. A few representative examples of nitrate complexes include: Co (NH3) 6 (NO3) 3, [Co (NH3) 5 (NO3] (NO3) 2, [Co (NH3) 5 (NO2)] (NO3) 2, and [Co (NH3) 5 (H2O)] (NO3) 2.
La preparación de complejos de nitrito o nitrato amina de metal usados en la presente invención están descritos en la literatura. Específicamente, se hace referencia a ellos por Hagel y otros, en “The Triamines of Cobalt (III). I. Geometrical Isomers of Trinitroamminecobalt (III)”, Inorganic Chemistry, pág. 1496, (Junio 1970); G. Pass and H. Sutcliffe, Practical Inorganic Chemistry, 2nd Ed., Chapman & Hull, New York, (1974); Shibata y otros, “Synthesis of Nitroammine-and Cyanoamminecobalt(III) Complexes With Potasium Tricarbonatocobaltate(III) as the Starting Material”, Inorganic Chemistry, pág. 1573, (Nov. 1964); Wieghardt y otros, “µ-carboxylatido-µ-hydroxo-bis[triammineco-bal(III)] Complexes”, Inorganic Synthesis, pág. 23, (1985); Laing, mer-and fac-[Co(NH3)3NO2)3]: Do They Exist?”, J. Chem. Educ., pág. 707, (1985); Siebert, “Isomere des Trinitroamminkobal(III)”, Z. Anorg. Allg. Chem., pág. 47, (1978). Tal como se ha mencionado anteriormente, los complejos de amina de la presente invención son generalmente estables y seguros para uso en la preparación de formulaciones generadoras de gas. The preparation of metal nitrite or nitrate amine complexes used in the present invention are described in the literature. Specifically, reference is made to them by Hagel and others, in "The Triamines of Cobalt (III). I. Geometrical Isomers of Trinitroamminecobalt (III) ”, Inorganic Chemistry, p. 1496, (June 1970); G. Pass and H. Sutcliffe, Practical Inorganic Chemistry, 2nd Ed., Chapman & Hull, New York, (1974); Shibata et al., "Synthesis of Nitroammine-and Cyanoamminecobalt (III) Complexes With Potasium Tricarbonatocobaltate (III) as the Starting Material," Inorganic Chemistry, p. 1573, (Nov. 1964); Wieghardt et al., "Μ-carboxylatido-µ-hydroxo-bis [triammineco-bal (III)] Complexes", Inorganic Synthesis, p. 23, (1985); Laing, mer-and fac- [Co (NH3) 3NO2) 3]: Do They Exist? ”, J. Chem. Educ., P. 707, (1985); Siebert, "Isomere des Trinitroamminkobal (III)", Z. Anorg. There. Chem., P. 47, (1978). As mentioned above, the amine complexes of the present invention are generally stable and safe for use in the preparation of gas generating formulations.
Los complejos descritos pueden procesarse en gránulos o bolas usables par uso en dispositivos generadores de gas. Dichos dispositivos incluyen sistemas de sujeción suplementarios de air bag de automóviles. Dichas composiciones generadoras de gas comprenderán una cantidad de los complejos descritos y, preferiblemente, un aglomerante y un co-oxidante. Las composiciones producen una mezcla de gases, principalmente nitrógeno y vapor de agua, tras la descomposición o combustión. Igualmente, el dispositivo generador de gas incluirá medios para iniciar la combustión de la composición, tal como un alambre caliente o un elemento de ignición. En el caso de un sistema de air bag de automóvil, el sistema incluirá las composiciones descritas anteriormente; un air bag inflable, plegado; y medios para la ignición de dicha composición generadora de gas dentro del sistema de air bag. Los sistemas de air bag de automóviles son bien conocidos en la técnica. The described complexes can be processed into granules or balls usable for use in gas generating devices. Such devices include supplementary restraint systems for automobile air bags. Said gas generating compositions will comprise a quantity of the described complexes and, preferably, a binder and a co-oxidant. The compositions produce a mixture of gases, mainly nitrogen and water vapor, after decomposition or combustion. Likewise, the gas generating device will include means for initiating combustion of the composition, such as a hot wire or an ignition element. In the case of a car air bag system, the system will include the compositions described above; an inflatable, folded air bag; and means for igniting said gas generating composition within the air bag system. Automobile air bag systems are well known in the art.
Los aglomerantes típicos usados en las composiciones generadoras de gas de la presente invención incluyen aglomerantes convencionalmente usados en composiciones propulsoras, pirotécnicas y explosivas, incluyendo, pero sin limitarse a ellos, lactosa, ácido bórico, silicatos incluyendo silicato magnésico, carbonato de propileno, polietileno glicol, gomas que se producen de manera natural, tales como goma guar, goma arábiga, celulosas y almidones modificados (una exposición detallada de dichas gomas es la proporcionada por C.L. Mantell, en The Water-Soluble Gums, Reinhold Publishing Corp., (1947), la cual se incorpora en la presente invención por referencias), ácidos poliacrílicos, nitrocelulosa, poliacrilamida, poliamidas, incluyendo nilón, y otro aglomerantes polímeros convencionales. Dichos aglomerantes mejoran las propiedades mecánicas o proporcionan resistencia a la compresión potenciada. Aunque pueden usarse aglomerantes no miscibles en agua en la presente invención, actualmente se prefiere usar Typical binders used in the gas generating compositions of the present invention include binders conventionally used in propellant, pyrotechnic and explosive compositions, including, but not limited to, lactose, boric acid, silicates including magnesium silicate, propylene carbonate, polyethylene glycol , naturally occurring gums, such as guar gum, gum arabic, cellulose and modified starches (a detailed exposition of such gums is that provided by CL Mantell, in The Water-Soluble Gums, Reinhold Publishing Corp., (1947) , which is incorporated herein by reference), polyacrylic acids, nitrocellulose, polyacrylamide, polyamides, including nylon, and other conventional polymer binders. Such binders improve mechanical properties or provide enhanced compression resistance. Although non-water miscible binders can be used in the present invention, it is currently preferred to use
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aglomerantes solubles en agua. Preferiblemente, la concentración de aglomerante está dentro del intervalo de desde 0,5 hasta 12% en peso, y más preferiblemente desde 2% hasta 8% en peso de la composición generadora de gas. water soluble binders. Preferably, the concentration of binder is in the range of from 0.5 to 12% by weight, and more preferably from 2% to 8% by weight of the gas generating composition.
Los solicitantes han encontrado que la adición de carbono, tal como negro de humo o carbón vegetal activado, a las composiciones generadoras de gas, mejora significativamente la acción del aglomerante, posiblemente debido al refuerzo del aglomerante y, en consecuencia, la formación de un micro-compuesto. Se han observado mejoras en la resistencia a la compresión del 50% al 150% con la adición de negro de humo a las composiciones comprendidas dentro del ámbito de la presente invención. La reproducibilidad balística se potencia conforme se incrementa la resistencia a la compresión. Preferiblemente, la concentración de carbón está dentro del intervalo del 0,1% al 6% en peso, y más preferiblemente desde 0,3 hasta 3% en peso de la composición generadora de gas. Applicants have found that the addition of carbon, such as carbon black or activated charcoal, to the gas generating compositions, significantly improves the action of the binder, possibly due to the binder reinforcement and, consequently, the formation of a micro -compound. Improvements in compressive strength from 50% to 150% have been observed with the addition of carbon black to compositions within the scope of the present invention. Ballistic reproducibility is enhanced as the compressive strength increases. Preferably, the carbon concentration is within the range of 0.1% to 6% by weight, and more preferably from 0.3 to 3% by weight of the gas generating composition.
El co-oxidante puede ser un oxidante convencional tal como percloratos, cloratos, peróxidos, nitritos, y nitratos de álcali, alcalinotérreo, lantánido, o amonio, incluyendo por ejemplo, Sr(NO3)2, NH4ClO4, KNO3, y (NH4)2Ce(NO))6. The co-oxidant may be a conventional oxidant such as perchlorates, chlorates, peroxides, nitrites, and alkali, alkaline earth, lanthanide, or ammonium nitrates, including for example, Sr (NO3) 2, NH4ClO4, KNO3, and (NH4) 2Ce (NO 6.
Igualmente, el co-oxidante puede ser un agente oxidante conteniendo un metal, tal como óxidos de metales, hidróxidos de metales, peróxidos de metales, hidratos de óxidos de metales, hidróxidos de óxidos de metales, óxidos hidratados de metales, y mezclas de los mismos, incluyendo los descritos en la Patente de EE.UU. No. 5.439.537 concedida el 8 de Agosto de 1995, titulada “Thermite Compositions for Use as Gas Generants”. Likewise, the co-oxidant may be an oxidizing agent containing a metal, such as metal oxides, metal hydroxides, metal peroxides, metal oxide hydrates, metal oxides hydroxides, hydrated metal oxides, and mixtures of those same, including those described in US Pat. No. 5,439,537 issued August 8, 1995, entitled "Thermite Compositions for Use as Gas Generants."
Los ejemplos de óxidos de metales incluyen, entre otros, los óxidos de cobre, cobalto, manganeso, tungsteno, bismuto, molibdeno, y hierro, tales como CuO, Co2O3, Co3O4, CoFe2O4, Fe2O3, MoO3, Bi2MoO6 y Bi2O3. Los ejemplos de hidróxidos de metales incluyen, entre otros, Fe(OH)3, Co(OH)3, Co(OH)2, Ni(OH)2, Cu(OH)2, y Zn(OH)2. Los ejemplos de hidratos de óxidos de metales incluyen, entre otros, Fe2O3·xH2O, SnO2·xH2O, y MoO3·H2O. Los ejemplos de hidróxidos de óxidos de metales incluyen, entre otros, CoO(OH2), FeO(OH)2, MnO(OH)2 y MnO(OH)3. Examples of metal oxides include, among others, the oxides of copper, cobalt, manganese, tungsten, bismuth, molybdenum, and iron, such as CuO, Co2O3, Co3O4, CoFe2O4, Fe2O3, MoO3, Bi2MoO6 and Bi2O3. Examples of metal hydroxides include, among others, Fe (OH) 3, Co (OH) 3, Co (OH) 2, Ni (OH) 2, Cu (OH) 2, and Zn (OH) 2. Examples of metal oxide hydrates include, among others, Fe2O3 · xH2O, SnO2 · xH2O, and MoO3 · H2O. Examples of metal oxide hydroxides include, among others, CoO (OH2), FeO (OH) 2, MnO (OH) 2 and MnO (OH) 3.
Igualmente, el co-oxidante puede ser un carbonato de metal básico tal como hidróxido de carbonato de metal, óxidos de carbontas de metal, óxidos de hidróxidos de carbonatos de metal, e hidratos y mezclas de los mismos, incluyendo los oxidantes descritos en la Patente de EE.UU. No. 5.429.691, titulada “Thermite Compositions for Use as Gas Generants”, la cual se incorpora en la presente invención por referencia. Likewise, the co-oxidant can be a basic metal carbonate such as metal carbonate hydroxide, metal carbonate oxides, metal carbonate hydroxides oxides, and hydrates and mixtures thereof, including the oxidants described in the Patent from the USA No. 5,429,691, entitled "Thermite Compositions for Use as Gas Generants", which is incorporated herein by reference.
La Tabla 1, a continuación, lista ejemplos de carbonatos de metal básicos capaces de funcionar como co-oxidantes en las composiciones de la presente invención: Table 1, below, lists examples of basic metal carbonates capable of functioning as co-oxidants in the compositions of the present invention:
Tabla 1 Table 1
Carbonatos de metal básicos Basic metal carbonates
Cu(CO3)1-x·Cu(OH)2x, por ejemplo, CuCO3·Cu(OH)2 (malaquita) Cu (CO3) 1-xCu (OH) 2x, for example, CuCO3Cu (OH) 2 (malachite)
Co(CO3)1-x(OH)2x, por ejemplo, 2CoCO3·3Co(OH)2 ·H2O Co (CO3) 1-x (OH) 2x, for example, 2CoCO3 · 3Co (OH) 2 · H2O
CoxFey(CO)2(OH)2, por ejemplo, Co0,69Fe0,34(CO3)0,2(OH)2 CoxFey (CO) 2 (OH) 2, for example, Co0.69Fe0.34 (CO3) 0.2 (OH) 2
Na3[Co(CO3)3]·3H2O Na3 [Co (CO3) 3] · 3H2O
Zn(CO3)1-x(OH)2x, por ejemplo, Zn2(CO3)(OH)2 Zn (CO3) 1-x (OH) 2x, for example, Zn2 (CO3) (OH) 2
BiAMgB(CO3)C(OH)D, por ejemplo, Bi2Mg(CO3)2(OH)4 BiAMgB (CO3) C (OH) D, for example, Bi2Mg (CO3) 2 (OH) 4
Fe(CO3)1-x(OH)3x, por ejemplo, Fe(CO3)0,12(OH)2,76 Fe (CO3) 1-x (OH) 3x, for example, Fe (CO3) 0.12 (OH) 2.76
Cu2-xZnx(CO3)1-y(OH)2y, por ejemplo, Cu1,54Zn0,46(CO3)(OH)2 Cu2-xZnx (CO3) 1-y (OH) 2y, for example, Cu1,54Zn0,46 (CO3) (OH) 2
CoyCu2-y(CO3)1-x(OH)2x, por ejemplo, Co0,49Cu0,51(CO3)0,43(OH)1,1 CoyCu2-y (CO3) 1-x (OH) 2x, for example, Co0.49Cu0.51 (CO3) 0.43 (OH) 1.1
TiABiB(CO3)x(OH)y,(O)2(H2O)C, por ejemplo, Ti3Bi4(CO3)2(OH)2O9(H2O)2 TiABiB (CO3) x (OH) and, (O) 2 (H2O) C, for example, Ti3Bi4 (CO3) 2 (OH) 2O9 (H2O) 2
(BiO)2CO3 (BiO) 2CO3
La Tabla 2, a continuación, lista ejemplos de nitratos de metal básicos capaces de funcionar como co-oxidantes en las composiciones de la presente invención: Table 2, below, lists examples of basic metal nitrates capable of functioning as co-oxidants in the compositions of the present invention:
Tabla 2 Table 2
Nitratos de metal básicos Basic metal nitrates
Cu2(OH)3NO3 (gerhardita) Cu2 (OH) 3NO3 (gerhardite)
Co2(OH)3NO3 Co2 (OH) 3NO3
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40 Tabla 2 (Cont.) 40 Table 2 (Cont.)
CuxCo2-x(OH3)NO3, por ejemplo, CuCo(OH)3NO3 CuxCo2-x (OH3) NO3, for example, CuCo (OH) 3NO3
Zn2(OH)3NO3 Zn2 (OH) 3NO3
Mn(OH)2NO3 Mn (OH) 2NO3
Fe(NO3)n(OH)3-n, por ejemplo, Fe4(OH)11NO3·2H2O Fe (NO3) n (OH) 3-n, for example, Fe4 (OH) 11NO3 · 2H2O
Mo(NO)2O2 Mo (NO) 2O2
BiONO3·H2O BiONO3H2O
Ce(OH)(NO3)3·3H2O Ce (OH) (NO3) 3 · 3H2O
En ciertos casos, sería igualmente deseable usar mezclas de dichos agentes oxidantes con el fin de potenciar las propiedades balísticas o de maximizar la filtrabilidad de la escoria formada a partir de la combustión de la composición. In certain cases, it would be equally desirable to use mixtures of said oxidizing agents in order to enhance the ballistic properties or to maximize the filterability of the slag formed from the combustion of the composition.
Igualmente, las presentes composiciones pueden incluir aditivos convencionalmente usados en composiciones generadoras de gas, propulsores, y explosivos, tales como modificadores de la velocidad de combustión, formadores de escorias, agentes antiadhesivos, y aditivos que eliminan de manera eficaz los NOx. Los modificadores de la velocidad de combustión típicos incluyen Fe2O3, K2B12H22, Bi2MoO6, y polvos o fibras de carbón grafito. Se conocen un cierto número de agentes formadores de escorias y incluyen, por ejemplo, arcillas, talcos, óxidos de silicio, óxidos, hidróxidos, oxalatos alcalinotérreos, de los cuales el carbonato magnésico e hidróxido magnésico son ejemplos. Igualmente, se conocen un cierto número de aditivos y/o agentes para reducir o eliminar los óxidos de nitrógeno procedentes de los productos de combustión de una composición generadora de gas, incluyendo sales de metales alcalinos y complejos de tetrazoles, aminotetrazoles, triazoles y heterociclos de nitrógeno relacionados, de los cuales el aminotetrazol potásico, carbonato sódico y carbonato potásico son ejemplos. Igualmente, la composición puede incluir materiales que facilitan la liberación de la composición a partir de un molde tal como grafito, sulfuro de molibd eno, estearato cálcico, o nitruro de boro. Likewise, the present compositions may include additives conventionally used in gas generating compositions, propellants, and explosives, such as combustion rate modifiers, slag formers, non-stick agents, and additives that effectively remove NOx. Typical combustion rate modifiers include Fe2O3, K2B12H22, Bi2MoO6, and graphite carbon powders or fibers. A number of slag-forming agents are known and include, for example, clays, talcs, silicon oxides, oxides, hydroxides, alkaline earth oxalates, of which magnesium carbonate and magnesium hydroxide are examples. Likewise, a certain number of additives and / or agents are known to reduce or eliminate nitrogen oxides from the combustion products of a gas generating composition, including alkali metal salts and tetrazole complexes, aminotetrazoles, triazoles and heterocycles of related nitrogen, of which potassium aminotetrazole, sodium carbonate and potassium carbonate are examples. Likewise, the composition may include materials that facilitate the release of the composition from a mold such as graphite, molybdenum sulphide, calcium stearate, or boron nitride.
Los adyuvantes de la ignición/modificadores de la velocidad de combustión típicos que pueden usarse en la presente invención, incluyen óxidos, nitritos y otros compuestos de metales, tales como, por ejemplo, Fe2O3, K2B12H22, BiO(NO3), Co2O3, CoFe2O4, CuMoO4, Bi2MoO6, MnO2, Mg(NO3)2·xH2O, Fe(NO3)3·xH2O, Co(NO3)2·xH2O, y NH4NO3. Los enfriadores incluyen hidróxido magnésico, oxalato cúprico, ácido bórico, hidróxidos de aluminio, y ácido silicotúngstico. Los enfriadores tales como hidróxido de aluminio y ácido silicotúngstico pueden funcionar igualmente como potenciadores de la escoria. Typical ignition adjuvants / combustion rate modifiers that can be used in the present invention include oxides, nitrites and other metal compounds, such as, for example, Fe2O3, K2B12H22, BiO (NO3), Co2O3, CoFe2O4, CuMoO4, Bi2MoO6, MnO2, Mg (NO3) 2 · xH2O, Fe (NO3) 3 · xH2O, Co (NO3) 2 · xH2O, and NH4NO3. Coolers include magnesium hydroxide, cupric oxalate, boric acid, aluminum hydroxides, and silicotungstic acid. Chillers such as aluminum hydroxide and silicotungstic acid can also function as slag enhancers.
Es de observar que muchos de los aditivos anteriores pueden llevar a cabo múltiples funciones en la formulación generadora de gas, tal como un co-oxidante o como un combustible, dependiendo del compuesto. Algunos compuestos pueden funcionar como un co-oxidante, modificador de la velocidad de combustión, enfriador, y/o formador de escoria. It should be noted that many of the above additives can perform multiple functions in the gas generating formulation, such as a co-oxidant or as a fuel, depending on the compound. Some compounds may function as a co-oxidant, combustion rate modifier, cooler, and / or slag former.
Se han comparado diversas propiedades importantes de composiciones generadoras de gas de nitrato de hexaaminacobalto(III) incluidas dentro del ámbito de la presente invención, con las composiciones generadoras de gas de azida sódica comerciales. Estas propiedades ilustran diferencias significativas entre las composiciones generadoras de gas de azida sódica convencionales y las composiciones generadoras de gas incluidas dentro del ámbito de la presente invención. A continuación, se resumen estas propiedades: Various important properties of hexaaminecobalt (III) nitrate gas generating compositions included within the scope of the present invention have been compared with commercial sodium azide gas generating compositions. These properties illustrate significant differences between conventional sodium azide gas generating compositions and gas generating compositions included within the scope of the present invention. These properties are summarized below:
- Propiedad Property
- Intervalo de la invención típico Azida sódica típica Typical invention range Typical sodium azide
- Temperatura de la llama Flame temperature
- 1577-1776ºC 1127-1227ºC 1577-1776 ° C 1127-1227 ° C
- Fracción de gas del generador Generator gas fraction
- 0,65-0,85 0,4-0,45 0.65-0.85 0.4-0.45
- Contenido en carbono total en el generador Total carbon content in the generator
- 0-3,5% trazas 0-3.5% traces
- Velocidad de combustión a 6,894 MPa Burning rate at 6,894 MPa
- 0,152-0,533 m/min 1,676-1,98 m/min 0.152-0.533 m / min 1,676-1.98 m / min
- Area superficial del generador Surface area of the generator
- 2,0-3,5 cm2/g 0,8-0,85 cm2/g 2.0-3.5 cm2 / g 0.8-0.85 cm2 / g
- Pesos de la carga en el generador Load weights in the generator
- 30-45 g 75-90 g 30-45 g 75-90 g
El término “fracción de gas del generador” significa la fracción en peso de gas generado por peso de generador de gas. Las composiciones generadoras de gas de nitrato de hexaaminacobalto(III) típicas tienen temperaturas más The term "generator gas fraction" means the fraction by weight of gas generated by weight of gas generator. Typical hexaamine cobalt (III) nitrate gas generating compositions have higher temperatures.
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preferidas dentro del intervalo de 1577ºC a 1627ºC, la fracción de gas de generador en el intervalo de 0,70 a 0,75, el contenido en carbono total en el generador en el intervalo de 1,5% a 3,0%, la velocidad de combustión del generador a 6,89 MPa en el intervalo de desde 0,305 hasta 0,533 m/min, y el área superficial del generador en el intervalo de 2,5 cm2/g hasta 3,5 m2/g. preferred within the range of 1577 ° C to 1627 ° C, the fraction of generator gas in the range of 0.70 to 0.75, the total carbon content in the generator in the range of 1.5% to 3.0%, the combustion rate of the generator at 6.89 MPa in the range of from 0.305 to 0.533 m / min, and the surface area of the generator in the range of 2.5 cm2 / g to 3.5 m2 / g.
Las composiciones generadoras de gas de la presente invención se adaptan fácilmente para uso con la tecnología del inflador de air bag híbrido convencional. La tecnología del inflador híbrido se basa en el calentamiento de un gas inerte almacenado (argón o helio) a una temperatura deseada mediante la combustión de una pequeña cantidad de propulsor. Los infladores híbridos no requieren los filtros de enfriamiento usados con los infladores pirotécnicos para gases de combustión fría, dado que los infladores híbridos son capaces de proporcionar un gas de baja temperatura. La temperatura de descarga de gas puede cambiarse de manera selectiva ajustando la relación de peso de gas inerte a peso de propulsor. Cuanto mayor sea la relación de peso de gas a peso de propulsor, más fría será la temperatura de descarga del gas. The gas generating compositions of the present invention are easily adapted for use with conventional hybrid air bag inflator technology. The technology of the hybrid inflator is based on heating a stored inert gas (argon or helium) to a desired temperature by burning a small amount of propellant. Hybrid inflators do not require the cooling filters used with pyrotechnic inflators for cold combustion gases, since hybrid inflators are capable of providing a low temperature gas. The gas discharge temperature can be selectively changed by adjusting the weight ratio of inert gas to propellant weight. The higher the ratio of gas weight to propellant weight, the colder the gas discharge temperature will be.
Un sistema generador de gas híbrido comprende un tanque de presión que tiene una abertura rompible, una cantidad predeterminada de gas inerte dispuesta dentro del tanque de presión; un dispositivo generador de gas para la producción de gases de combustión calientes y que tiene medios de ruptura de la abertura rompible; y medios para la ignición de la composición generadora de gas. El tanque tiene una abertura rompible que puede romperse mediante un pistón cuando se enciende el dispositivo de generación de gas. El dispositivo generador de gas está configurado y posicionado con relación al tanque de presión de manera tal que los gases de combustión calientes se mezclan con el gas inerte y lo calientan. Los gases inertes adecuados incluyen, entre otros, argón, helio y mezclas de los mismos. Los gases mezclados y calentados salen del tanque de presión a través de una abertura y finalmente salen del inflador híbrido y despliegan una bolsa o balón inflable, tal como un air bag de automóvil. A hybrid gas generating system comprises a pressure tank having a breakable opening, a predetermined amount of inert gas disposed within the pressure tank; a gas generating device for the production of hot combustion gases and having means of breaking the breakable opening; and means for ignition of the gas generating composition. The tank has a breakable opening that can be broken by a piston when the gas generating device is turned on. The gas generating device is configured and positioned relative to the pressure tank so that the hot combustion gases mix with the inert gas and heat it. Suitable inert gases include, among others, argon, helium and mixtures thereof. Mixed and heated gases leave the pressure tank through an opening and finally leave the hybrid inflator and deploy an inflatable bag or balloon, such as a car air bag.
Las realizaciones preferidas de la invención proporcionan productos de combustión con una temperatura superior a aproximadamente 1527ºC, cuyo calor se transfiere al gas inerte más frío, dando lugar a una mejora adicional en la eficacia del sistema generador de gas híbrido. Preferred embodiments of the invention provide combustion products with a temperature greater than about 1527 ° C, whose heat is transferred to the colder inert gas, resulting in a further improvement in the efficiency of the hybrid gas generating system.
Los dispositivos generadores de gas híbridos para aplicación de sujeción de seguridad suplementaria se encuentran descritos por Frantom, en Hybrid Airbag Inflator Technology, Airbag Int’l Symposium on Sophisticated CarOccupant Safety Systems, (Weinbrenner-Saal, Alemania, Nov. 2-3, (1992). Hybrid gas generating devices for supplementary safety restraint application are described by Frantom, in Hybrid Airbag Inflator Technology, Airbag Int'l Symposium on Sophisticated CarOccupant Safety Systems, (Weinbrenner-Saal, Germany, Nov. 2-3, ( 1992).
El al menos un compuesto de nitrógeno orgánico de combustión fría puede ser, por ejemplo, nitrato de guanidina. Un compuesto de nitrógeno orgánico de combustión fría es un compuesto que tiene un calor de formación relativamente bajo. En general, el calor de formación de los compuestos de combustión fría puede ser menor de aproximadamente -1.675x106 J/Kg (-400 cal/g), y preferiblemente, menor de aproximadamente -2.512x106 J/Kg (-600 cal/g). El calor de formación para el nitrato de guanidina, por ejemplo, es aproximadamente -3.128x106 J/Kg (-747 cal/g). The at least one cold burning organic nitrogen compound may be, for example, guanidine nitrate. A cold burning organic nitrogen compound is a compound that has a relatively low heat of formation. In general, the heat of formation of the cold combustion compounds may be less than about -1,675x106 J / Kg (-400 cal / g), and preferably, less than about -2,512x106 J / Kg (-600 cal / g ). The heat of formation for guanidine nitrate, for example, is approximately -3,128x106 J / Kg (-747 cal / g).
En esta realización preferida, el compuesto de nitrógeno orgánico de combustión fría no es el combustible primario de la formulación, sino un combustible secundario. Los combustibles ya divulgados anteriormente, tales como, por ejemplo, nitrato de hexaaminacobalto, pueden servir como el combustible primario. In this preferred embodiment, the cold burning organic nitrogen compound is not the primary fuel of the formulation, but a secondary fuel. Fuels already disclosed above, such as, for example, hexaaminecobalt nitrate, can serve as the primary fuel.
Además, una substancia tal como nitrato de guanidina puede tener igualmente alguna capacidad oxidante debido a la presencia, por ejemplo, del grupo nitrato. Sin embargo, el compuesto de nitrógeno orgánico de combustión fría no es el agente oxidante principal. No obstante, puede actuar como un agente oxidante secundario o como un cooxidante, conjuntamente con otras substancias oxidantes o co-oxidantes indicadas anteriormente, tal como, por ejemplo, nitrato de cobre básico. In addition, a substance such as guanidine nitrate may also have some oxidizing capacity due to the presence, for example, of the nitrate group. However, the cold burning organic nitrogen compound is not the main oxidizing agent. However, it can act as a secondary oxidizing agent or as a co-oxidant, in conjunction with other oxidizing substances or co-oxidants indicated above, such as, for example, basic copper nitrate.
Además del nitrato de guanidina, los compuestos de nitrógeno orgánico de combustión fría adicionales incluyen sales de guanidina tales como, por ejemplo, la sal carbonato y derivados de guanidina tales como, por ejemplo, nitrato de aminoguanidina, nitrato de diaminoguanidina, nitrato de triaminoguanidina, nitroguanidina, urea, glicina, complejos de glicina-nitrato amónico, y dinitrato de etileno diamina. Sin embargo, el nitrato de guanidina es el preferido. Pueden usarse mezclas de compuestos de nitrógeno orgánico de combustión fría. In addition to guanidine nitrate, additional cold-burning organic nitrogen compounds include guanidine salts such as, for example, the carbonate salt and guanidine derivatives such as, for example, aminoguanidine nitrate, diaminoguanidine nitrate, triaminoguanidine nitrate, nitroguanidine, urea, glycine, glycine-ammonium nitrate complexes, and ethylene diamine dinitrate. However, guanidine nitrate is preferred. Mixtures of cold burning organic nitrogen compounds may be used.
En principio, la cantidad de compuesto de nitrógeno orgánico de combustión fría incorporada dentro de la composición puede ser generalmente mayor del 0% en peso y menor de aproximadamente 40% en peso, y preferiblemente, entre aproximadamente 5% en peso y aproximadamente 30% en peso, y más preferiblemente, entre aproximadamente 10% en peso y aproximadamente 25% en peso. Esta realización de la presente invención no está limitada en teoría, sin embargo, y en la práctica, la cantidad puede ser determinada por una persona experta en la técnica, dependiendo de qué tipo de características de rendimiento son las más importantes para la aplicación particular del air bag. In principle, the amount of cold burning organic nitrogen compound incorporated into the composition may generally be greater than 0% by weight and less than approximately 40% by weight, and preferably, between approximately 5% by weight and approximately 30% by weight. weight, and more preferably, between about 10% by weight and about 25% by weight. This embodiment of the present invention is not limited in theory, however, and in practice, the amount can be determined by a person skilled in the art, depending on what type of performance characteristics are the most important for the particular application of the air bag
El uso del compuesto de nitrógeno orgánico de combustión fría da como resultado una alta salida de gas con simultáneamente filtrablidad mejorada de la escoria producida procedente de la combustión. Además, puede reducirse el coste total de la composición cuando un compuesto de nitrógeno orgánico de combustión fría relativamente menos costoso reemplaza a un ingrediente relativamente más costoso tal como, por ejemplo, nitrato de hexaaminacobalto. En principio, puede también reducirse la cantidad de NOx. The use of the cold burning organic nitrogen compound results in a high gas output with simultaneously improved filterability of the slag produced from combustion. In addition, the total cost of the composition can be reduced when a relatively less expensive cold burning organic nitrogen compound replaces a relatively more expensive ingredient such as, for example, hexaamine cobalt nitrate. In principle, the amount of NOx can also be reduced.
Las composiciones generadoras de gas preferidas comprenden compuestos de nitrógeno orgánico de combustión fría y, además, comprenden: 1) al menos un combustible primario tal como un complejo de metal tal como, por ejemplo, nitrato de haxaaminacobalto, Co(NH3)6(NO3), el cual es diferente del compuesto de nitrógeno orgánico de combustión fría, 2) un co-oxidante tal como, por ejemplo, nitrato de cobre básico, Cu2(OH)3NO3, el cual es diferente del compuesto de nitrógeno orgánico de combustión fría, y 3) un aglomerante que es, preferiblemente, un aglomerante soluble en agua tal como, por ejemplo, goma guar. Preferred gas generating compositions comprise cold-burning organic nitrogen compounds and, in addition, comprise: 1) at least one primary fuel such as a metal complex such as, for example, haxaamine cobalt nitrate, Co (NH3) 6 (NO3 ), which is different from the cold-burning organic nitrogen compound, 2) a co-oxidant such as, for example, basic copper nitrate, Cu2 (OH) 3NO3, which is different from the cold-burning organic nitrogen compound , and 3) a binder that is preferably a water soluble binder such as, for example, guar gum.
En general, en esta realización preferida, pueden usarse combustibles, co-oxidantes, y aglomerantes, los cuales han sido previamente descritos en la presente invención. Sin embargo, los ejemplos preferidos de combustibles para esta realización preferida incluyen complejos de cobalto amina, y el nitrato de hexaaminacobalto es particularmente preferido. Los ejemplos preferidos de co-oxidantes incluyen carbonatos de metal básicos, nitratos de metal básicos, óxidos de metal, nitratos de metal, e hidróxidos de metal. El nitrato de cobre básico es particularmente preferido. Los ejemplos preferidos de aglomerantes incluyen polímeros solubles en agua o substancialmente solubles en agua, incluyendo gomas. La goma guar es particularmente preferida. In general, in this preferred embodiment, fuels, co-oxidants, and binders, which have been previously described in the present invention, can be used. However, preferred examples of fuels for this preferred embodiment include cobalt amine complexes, and hexaamine cobalt nitrate is particularly preferred. Preferred examples of co-oxidants include basic metal carbonates, basic metal nitrates, metal oxides, metal nitrates, and metal hydroxides. Basic copper nitrate is particularly preferred. Preferred examples of binders include water soluble or substantially water soluble polymers, including gums. Guar gum is particularly preferred.
Las cantidades de los ingredientes tales como combustible, co-oxidante, y aglomerante en esta realización preferida, pueden ser determinadas fácilmente por una persona experta en la técnica a la vista de la presente divulgación. No obstante, en particular, la cantidad de combustible primario, que es aparte del compuesto de nitrógeno orgánico de combustión fría, puede ser generalmente de entre aproximadamente 30% en peso y aproximadamente 90% en peso, y preferiblemente, entre aproximadamente 40% en peso y aproximadamente 75% en peso. La suma de la cantidad de co-oxidante, tomada conjuntamente con la cantidad de compuesto de nitrógeno orgánico de combustión fría, puede ser de entre aproximadamente 10% en peso y aproximadamente 60% en peso, y preferiblemente, entre aproximadamente 15% en peso y aproximadamente 50% en peso. La cantidad de aglomerante, generalmente, puede ser de entre aproximadamente 0,5% en peso y aproximadamente 12% en peso, y preferiblemente, entre aproximadamente 2% en peso y aproximadamente 10% en peso y más preferiblemente, entre aproximadamente 3% en peso y aproximadamente 6% en peso. Aunque en teoría, las composiciones se usan generalmente de manera que está equilibradas estequiométricamente, en la práctica, las composiciones son frecuentemente al menos ligeramente ricas en combustible, aunque son posibles en principio composiciones ligeramente ricas en oxígeno. Típicamente, la proporción de ingredientes se ajusta para dar el mejor equilibrio de rendimiento con respecto, por ejemplo, a las características de los gases efluentes y las escorias. The amounts of the ingredients such as fuel, co-oxidant, and binder in this preferred embodiment, can easily be determined by a person skilled in the art in view of the present disclosure. However, in particular, the amount of primary fuel, which is separate from the cold-burning organic nitrogen compound, can generally be between about 30% by weight and about 90% by weight, and preferably, between about 40% by weight and about 75% by weight. The sum of the amount of co-oxidant, taken in conjunction with the amount of cold burning organic nitrogen compound, may be between about 10% by weight and about 60% by weight, and preferably, between about 15% by weight and approximately 50% by weight. The amount of binder can generally be between about 0.5% by weight and about 12% by weight, and preferably, between about 2% by weight and about 10% by weight and more preferably, between about 3% by weight and about 6% by weight. Although in theory, the compositions are generally used in a way that is stoichiometrically balanced, in practice, the compositions are often at least slightly rich in fuel, although compositions slightly rich in oxygen are in principle possible. Typically, the proportion of ingredients is adjusted to give the best performance balance with respect, for example, to the characteristics of effluent gases and slags.
Preferiblemente, la composición contiene también pequeñas cantidades de carbono tal como, por ejemplo, negro de humo como un aditivo balístico o modificador de la velocidad de combustión, aunque es opcional. Típicamente, la cantidad de negro de humo puede ser menor de aproximadamente 2% en peso, y preferiblemente, menor de aproximadamente 1% en peso. Preferably, the composition also contains small amounts of carbon such as, for example, carbon black as a ballistic additive or combustion rate modifier, although it is optional. Typically, the amount of carbon black may be less than about 2% by weight, and preferably, less than about 1% by weight.
El compuesto de nitrógeno orgánico de combustión fría puede usarse para reemplazar parcialmente al ingrediente combustible. En este caso, la cantidad de co-oxidante puede incrementarse para mantener la estequiometria deseada. Esto puede dar como resultado ahorros de coste dado que, por ejemplo, tanto el nitrato de cobre básico como el nitrato de guanidina son significativamente menos costosos ue el nitrato de hexaaminacobalto. Sin embargo, de manera sorprendente, el rendimiento general del generador se mantiene a pesar de la substitución. El mantenimiento del rendimiento general se logra desde una perspectiva de volumen dado que la densidad de la mezcla se incrementa conforme se incrementa la proporción relativa del nitrato de cobre básico. The cold burning organic nitrogen compound can be used to partially replace the combustible ingredient. In this case, the amount of co-oxidant can be increased to maintain the desired stoichiometry. This can result in cost savings since, for example, both basic copper nitrate and guanidine nitrate are significantly less expensive than hexaamine cobalt nitrate. Surprisingly, however, the overall performance of the generator is maintained despite the substitution. The maintenance of the overall performance is achieved from a volume perspective since the density of the mixture increases as the relative proportion of the basic copper nitrate increases.
En general, se estima que se producen pocas, caso de producirse alguna, reacciones químicas cuando el nitrato de guanidina se mezcla dentro de las composiciones, aunque la presente invención no comparte dicha teoría de reacción química. Las formulaciones pueden prepararse mezclando los ingredientes individuales, o como alternativa, preparando las formulaciones por separado y mezclando estas formulaciones. El mezclado de los ingredientes individuales es generalmente el preferido. El mezclado puede llevarse a cabo mediante procedimientos convencionales, con equipo convencional conocido en la técnica, seguido de conformado o granulación de la composición. In general, it is estimated that few, if any, occur chemical reactions when guanidine nitrate is mixed into the compositions, although the present invention does not share said chemical reaction theory. The formulations can be prepared by mixing the individual ingredients, or alternatively, preparing the formulations separately and mixing these formulations. Mixing of the individual ingredients is generally preferred. Mixing can be carried out by conventional procedures, with conventional equipment known in the art, followed by forming or granulating the composition.
La presente invención se describe adicionalmente en los siguientes ejemplos no limitativos. Salvo que se establezca lo contrario, las composiciones están expresadas en por ciento en peso. The present invention is further described in the following non-limiting examples. Unless stated otherwise, the compositions are expressed in weight percent.
Con una cantidad (132,4 g) de Co(NH3)3(NO2)3, preparada de acuerdo con las directrices de Hagel y otros, en “The Triamines of Cobalt (III). I. Geometrical Isomers of Trinitrotriaminecobalt (III), Inorganic Chemistry, pág. 1496, (Junio 1970), se formó una lechada en 35 ml de methanol con 7 g de una solución al 38 por ciento en peso de resina de polímero de acetato de vinilo/alcohol vinílico grado pirotécnico, comercialmente conocida como VAAR disuelta en acetato de metilo. El disolvente se dejó evaporar parcialmente. La mezcla tipo pasta se forzó a pasar a través de un tamiz de malla 20, se dejó secar hasta una consistencia firme, y se forzó a pasar a través de un tamiz nuevamente. A continuación, los gránulos resultantes se secaron en vacío a temperatura ambiente durante 12 horas. Mediante prensado del material secado se prepararon gránulos de 1,27 cm de diámetro. Los gránulos se quemaron a varias presiones diferentes que variaron desde 4,14 hasta 22,75 MPa. Se encontró que la velocidad de combustión del generador era de 0,361 m/min a 6,89 MPa con un exponente de presión de 0,85 sobre el intervalo de presión ensayado. With a quantity (132.4 g) of Co (NH3) 3 (NO2) 3, prepared according to the guidelines of Hagel et al., In “The Triamines of Cobalt (III). I. Geometrical Isomers of Trinitrotriaminecobalt (III), Inorganic Chemistry, p. 1496, (June 1970), a slurry was formed in 35 ml of methanol with 7 g of a 38 percent by weight solution of pyrotechnic grade vinyl acetate / vinyl alcohol polymer resin, commercially known as VAAR dissolved in acetate methyl. The solvent was allowed to partially evaporate. The paste-like mixture was forced to pass through a 20 mesh screen, allowed to dry to a firm consistency, and forced to pass through a sieve again. Then, the resulting granules were dried under vacuum at room temperature for 12 hours. By pressing the dried material granules of 1.27 cm in diameter were prepared. The granules were burned at several different pressures ranging from 4.14 to 22.75 MPa. The combustion rate of the generator was found to be 0.391 m / min at 6.89 MPa with a pressure exponent of 0.85 over the pressure range tested.
Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1, con 100 g de Co(NH3)3(NO2)3 y 34 g de solución al 12 por ciento en peso de nilón en metanol. La granulación se llevó a cabo mediante tamices de malla 10 y 16, seguido de secado al aire. Se encontró que la velocidad de combustión de esta composición era de 0,442 m/min a 6,89 MPa con un exponente de presión de 0,74. The procedure of Example 1 was repeated, with 100 g of Co (NH3) 3 (NO2) 3 and 34 g of 12 weight percent solution of nylon in methanol. The granulation was carried out using 10 and 16 mesh sieves, followed by air drying. The combustion rate of this composition was found to be 0.442 m / min at 6.89 MPa with a pressure exponent of 0.74.
De una manera similar a la descrita en el Ejemplo 1, con 400 g de Co(NH3)3(NO2)3, se formó una lechada con 219 g de una solución al 12 por ciento en peso de nitrocelulosa en acetona. La nitrocelulosa contenía 12,6 por ciento de nitrógeno. El disolvente se dejó evaporar parcialmente. La pasta resultante se forzó a pasar a través de un tamiz de malla 8 seguido de un tamiz de malla 24. Los gránulos resultantes se secaron al aire durante una noche y se mezclaron con agente de desmoldeo de estearato cálcico suficiente como para proporcionar 0,3 por ciento en peso en el producto final. Una porción del material resultante se prensó en gránulos de 1,27 cm de diámetro y se encontró que mostraban una velocidad de combustión de 0,419 m/min a 6,89 MPa con un exponente de presión de 0,79. El resto del material se prensó en gránulos de 0,318 cm de diámetro por 0,178 cm de espesor sobre una prensa de comprimidos rotatoria. La densidad del gránulo se determinó que era de 1,88 g/cm3. La temperatura teórica de la llama de esta composición fue de 2.085ºC y se calculó que proporcionaba una fracción de masa de gas de 0,72. In a manner similar to that described in Example 1, with 400 g of Co (NH3) 3 (NO2) 3, a slurry was formed with 219 g of a 12 percent by weight solution of nitrocellulose in acetone. Nitrocellulose contained 12.6 percent nitrogen. The solvent was allowed to partially evaporate. The resulting paste was forced through a 8 mesh screen followed by a 24 mesh screen. The resulting granules were air dried overnight and mixed with sufficient calcium stearate release agent to provide 0.3 percent by weight in the final product. A portion of the resulting material was pressed into 1.27 cm diameter granules and found to show a combustion rate of 0.419 m / min at 6.89 MPa with a pressure exponent of 0.79. The rest of the material was pressed into granules 0.318 cm in diameter by 0.178 cm thick on a rotary tablet press. The density of the granule was determined to be 1.88 g / cm3. The theoretical flame temperature of this composition was 2,085 ° C and was calculated to provide a mass fraction of gas of 0.72.
Este ejemplo divulga la preparación de un dispositivo de ensayo de acero inoxidable reutilizable usado para similar generadores de gas laterales del conductor. El dispositivo de ensayo, o simulador, estaba constituido por una cámara de ignición y una cámara de combustión. La cámara de ignición estaba situada en el centro y tenía 24 puertos de 0,254 cm que salían dentro de la cámara de combustión. La cámara de ignición estaba provista de un latiguillo de ignición. La pared de la cámara de ignición estaba recubierta con hoja de aluminio de 2,54x10-3 cm de espesor antes agregar los gránulos del elemento de ignición de malla -24/+60. La pared de la cámara de combustión exterior estaba constituida por un anillo con nueve puertos de salida. El diámetro de los puertos se varió cambiando los anillos. Partiendo del diámetro interior del anillo de la cámara de combustión exterior, la cámara de combustión estaba provista con una plancha de aluminio de 10,2x10-3 cm, un respiradero de tamiz de acero inoxidable de malla 30, cuatro respiraderos de tamiz de acero inoxidable de malla 14, un anillo deflector, y el generador de gas. El generador se mantuvo intacto dentro de la cámara de combustión usando un “donut” de tamiz de acero inoxidable de malla 18. Alrededor del diámetro exterior de la pared de la cámara de combustión exterior se colocó un anillo deflector adicional. La cámara de combustión estaba provista con un puerto de presión. El simulador se sujetó a la vez a un tanque de 60 litros y a un air bag de automoción. El tanque estaba provisto con puertos de presión, temperatura, ventilación, y drenaje. Los air bags de automoción tienen una capacidad máxima de 55 litros y están construidos con dos puertos de ventilación de 1,27 cm de diámetro. Los ensayos del simulador que implican un air bag se configuraron de manera tal que se midieron las presiones de las bolsas. La temperatura superficial de la capa externa de la bolsa se monitorizó durante el periodo de inflado mediante radiometría infrarroja, imágenes térmicas, y termopar. This example discloses the preparation of a reusable stainless steel test device used for similar driver side gas generators. The test device, or simulator, was constituted by an ignition chamber and a combustion chamber. The ignition chamber was located in the center and had 24 0.254 cm ports that exited inside the combustion chamber. The ignition chamber was provided with an ignition hose. The wall of the ignition chamber was coated with 2.54x10-3 cm thick aluminum sheet before adding the granules of the mesh -24 / + 60 ignition element. The wall of the outer combustion chamber was constituted by a ring with nine exit ports. The diameter of the ports was varied by changing the rings. Starting from the inner diameter of the outer combustion chamber ring, the combustion chamber was provided with a 10.2x10-3 cm aluminum plate, a 30 mesh stainless steel sieve vent, four stainless steel sieve vents 14 mesh, a baffle ring, and the gas generator. The generator was kept intact inside the combustion chamber using a “donut” of 18 mesh stainless steel sieve. An additional baffle ring was placed around the outer diameter of the outer combustion chamber wall. The combustion chamber was provided with a pressure port. The simulator was attached at the same time to a 60-liter tank and an automotive air bag. The tank was provided with pressure, temperature, ventilation, and drainage ports. Automotive air bags have a maximum capacity of 55 liters and are built with two ventilation ports of 1.27 cm in diameter. Simulator tests involving an air bag were configured in such a way that the pressures of the bags were measured. The surface temperature of the outer layer of the bag was monitored during the inflation period by infrared radiometry, thermal imaging, and thermocouple.
Treinta y siete gramos y medio de los gránulos de 0,318 cm de diámetro preparados tal como se ha descrito en el Ejemplo 3, se quemaron en un dispositivo de ensayo de inflador ventilado dentro de un tanque de recogida de 60 litros tal como se ha descrito en el Ejemplo 4, con la incorporación adicional de una segunda cámara tamizada que contenía 2 respiraderos de tamiz de malla 30 y 2 respiraderos de tamiz de malla 18. La combustión produjo una presión en la cámara de combustión de 13,8 MPa y una presión de 0,269 MPa en el tanque de recogida de 60 litros. La temperatura de los gases en el tanque de recogida alcanzó un máximo de 407ºC a los 20 milisegundos. Los análisis de los gases recogidos en el tanque de 60 litros mostraron una concentración de óxidos de nitrógeno (NOx) de 500 ppm y una concentración de monóxido de carbono de 1.825 ppm. Las partículas expulsadas totales, determinadas mediante el lavado del tanque con metanol y evaporación del lavado, se encontraron que eran de 1.000 mg. Thirty-seven and a half grams of the 0.318 cm diameter granules prepared as described in Example 3, were burned in a ventilated inflator test device inside a 60 liter collection tank as described in Example 4, with the further incorporation of a second sieved chamber containing 2 mesh sieve vents 30 and 2 mesh sieve vents 18. The combustion produced a combustion chamber pressure of 13.8 MPa and a pressure of 0.269 MPa in the 60 liter collection tank. The temperature of the gases in the collection tank reached a maximum of 407ºC at 20 milliseconds. Analysis of the gases collected in the 60-liter tank showed a concentration of nitrogen oxides (NOx) of 500 ppm and a concentration of carbon monoxide of 1,825 ppm. The total ejected particles, determined by washing the tank with methanol and evaporating the washing, were found to be 1,000 mg.
Se repitió el ensayo del Ejemplo 4, excepto que el tanque de 60 litros se reemplazó por una bolsa ventilada de 55 litros, tal como típicamente se usa en los dispositivos de sujeción de infladores de automoción laterales del conductor. Se obtuvo una presión en la cámara de combustión de 13,1 MPa cuando se produjo un inflado total de la bolsa. Aproximadamente 60 milisegundos después de la ignición, se observó un pico de presión de la bolsa interna de 13,8x103 Pa. La temperatura de la superficie de la bolsa se observó que permanecía por debajo de 83ºC, lo cual es una mejora sobre los infladores a base de azida convencionales, en tanto que el rendimiento de inflado de la bolsa es casi el típico de los sistemas convencionales. The test of Example 4 was repeated, except that the 60-liter tank was replaced by a 55-liter ventilated bag, as is typically used in the driver's side automotive inflator clamping devices. A combustion chamber pressure of 13.1 MPa was obtained when a total inflation of the bag occurred. Approximately 60 milliseconds after the ignition, a peak pressure of the inner bag of 13.8x103 Pa was observed. The surface temperature of the bag was observed to remain below 83 ° C, which is an improvement over the inflators at Conventional azide base, while the inflation performance of the bag is almost typical of conventional systems.
Se preparó la sal tetraamina de cobre disolviendo 116,3 g de hemipentahidrato de nitrato de cobre(II) en 230 ml de hidróxido amónico concentrado y 50 ml de agua. Una vez enfriada la mezcla caliente resultante a 40ºC, se agregó un litro de etanol con agitación para precipitar el producto de nitrato de tetraamina. El sólido de color azul-púrpura The copper tetraamine salt was prepared by dissolving 116.3 g of copper (II) nitrate hemipentahydrate in 230 ml of concentrated ammonium hydroxide and 50 ml of water. After cooling the resulting hot mixture to 40 ° C, one liter of ethanol was added with stirring to precipitate the tetraamine nitrate product. The purple-blue solid
5 oscuro se recogió por filtración, se lavó con etanol y se secó al aire. El producto se confirmó que era Cu(NH3)4(NO3)2 mediante análisis elemental. La velocidad de combustión de este material, determinada a partir de gránulos de 1,27 cm de diámetro prensados, fue de 0,274 m/min a 6,89 MPa. Dark was collected by filtration, washed with ethanol and air dried. The product was confirmed to be Cu (NH3) 4 (NO3) 2 by elemental analysis. The burning rate of this material, determined from pressed 1.27 cm diameter granules, was 0.274 m / min at 6.89 MPa.
El nitrato de tetraamina de cobre preparado en el Ejemplo 7 se formuló con diversos oxidantes suplementarios y se The copper tetraamine nitrate prepared in Example 7 was formulated with various supplemental oxidants and was
10 ensayó la velocidad de combustión. En todos los casos, se formaron lechadas de 10 g de material con aproximadamente 10 ml de metanol, se secaron, y se prensaron en gránulos de 1,27 cm de diámetro. Las velocidades de combustión se midieron a 6,89 MPa y los resultados se muestran en la tabla siguiente. 10 tested the combustion rate. In all cases, slurries of 10 g of material with approximately 10 ml of methanol were formed, dried, and pressed into granules of 1.27 cm in diameter. The combustion rates were measured at 6.89 MPa and the results are shown in the following table.
- Nitrato tetraamina de cobre Copper Tetraamine Nitrate
- Oxidante Velocidad de combustión (m/min) Oxidizer Burning Rate (m / min)
- 88% 88%
- CoO (6%) Sr(NO3)2 (6%) 0,198 CoO (6%) Sr (NO3) 2 (6%) 0.198
- 92% 92%
- Sr(NO3)2 (8%) 0,213 Sr (NO3) 2 (8%) 0.213
- 90% 90%
- NH4NO3 (10%) 0,381 NH4NO3 (10%) 0.381
- 78% 78%
- Bi2O3 (22%) 0,152 Bi2O3 (22%) 0.152
- 85% 85%
- SrO2 (15%) 0,274 SrO2 (15%) 0.274
Se preparó una cantidad de nitrato de hexaaminacobalto(III) reemplazando el cloruro amónico con nitrato amónico 15 en el procedimiento para la preparación de cloruro de hexaaminacobalto(III) tal como ha sido expuesto por G. Pass y An amount of hexaamine cobalt (III) nitrate was prepared by replacing the ammonium chloride with ammonium nitrate in the process for the preparation of hexaamine cobalt (III) chloride as set forth by G. Pass and
H. Sutcliffe, en Practical Inorganic Chemistry, 2nd Ed., Chapman & Hull, New York, (1974). El material preparado se determinó que era [Co(NH3)6](NO2)3 mediante análisis elemental. Una muestra del material se prensó en gránulos de 1,27 cm de diámetro y se midió una velocidad de combustión de 0,396 m/min a 13,8 MPa. H. Sutcliffe, in Practical Inorganic Chemistry, 2nd Ed., Chapman & Hull, New York, (1974). The prepared material was determined to be [Co (NH3) 6] (NO2) 3 by elemental analysis. A sample of the material was pressed into 1.27 cm diameter granules and a burning rate of 0.396 m / min at 13.8 MPa was measured.
20 El material preparado en el Ejemplo 9 se usó para preparar tres lotes de generador de gas que contenían nitrato de hexaaminacobalto(III) como el combustible y nitrato amónico cérico como el co-oxidante. Los lotes difieren en el modo de procesado y en la presencia o ausencia de aditivos. Las velocidades de combustión se determinaron a partir de gránulos de 1,27 cm de diámetro. Los resultados se resumen a continuación: The material prepared in Example 9 was used to prepare three gas generator batches containing hexaamine cobalt (III) nitrate as the fuel and serum ammonium nitrate as the co-oxidant. The batches differ in the mode of processing and in the presence or absence of additives. The combustion rates were determined from granules of 1.27 cm in diameter. The results are summarized below:
- Formulación Formulation
- Procesado Velocidad de combustión Indicted Burning rate
- 12% (NH4)2[Ce(NO3)6] 88% [Co(NH3)6](NO3)3 12% (NH4) 2 [Ce (NO3) 6] 88% [Co (NH3) 6] (NO3) 3
- Mezclado en seco 0,290 m/min a 11,7 MPa Dry mixed 0.290 m / min at 11.7 MPa
- 12% (NH4)2[Ce(NO3)6] 88% [Co(NH3)6](NO3)3 12% (NH4) 2 [Ce (NO3) 6] 88% [Co (NH3) 6] (NO3) 3
- Mezclado con 35% de MeOH 0,305 m/min a 11,7 MPa Blended with 35% MeOH 0.305 m / min at 11.7 MPa
- 18% (NH4)2[Ce(NO3)6] 81% [Co(NH3)6](NO3)3 1% Negro de humo 18% (NH4) 2 [Ce (NO3) 6] 81% [Co (NH3) 6] (NO3) 3 1% Carbon black
- Mezclado con 10% de H2O 0,305 m/min a 11,7 MPa Blended with 10% H2O 0.305 m / min at 11.7 MPa
25 El material preparado en el Ejemplo 9 se usó para preparar varias mezclas de 10 g de composición de generador usando diversos oxidantes suplementarios. En todos los casos, la cantidad apropiada de nitrato de hexaaminacobal-to(III) y de co-oxidante(s), se mezclaron dentro de aproximadamente 10 ml de metanol, se dejaron secar, y se prensaron en gránulos de 1,27 cm de diámetro. Los gránulos se ensayaron para determinar la velocidad de combustión a 6,89 MPa y los resultados se muestran en la tabla siguiente. The material prepared in Example 9 was used to prepare several mixtures of 10 g of generator composition using various supplementary oxidants. In all cases, the appropriate amount of hexaaminacobal-to (III) nitrate and co-oxidant (s) were mixed within approximately 10 ml of methanol, allowed to dry, and pressed into 1.27 cm granules. diameter. The granules were tested to determine the burning rate at 6.89 MPa and the results are shown in the following table.
- Nitrato de hexaaminacobalto(III) Hexaamine Cobalt Nitrate (III)
- Co-oxidante Velocidad de combustión a 6,89 MPa Co-oxidizer Burning rate at 6.89 MPa
- 60% 60%
- CuO (40%) 0,229 CuO (40%) 0.229
- 70% 70%
- CuO (30%) 0,244 CuO (30%) 0.244
- 83% 83%
- CuO (10%) Sr(NO3)2 (7%) 0,198 CuO (10%) Sr (NO3) 2 (7%) 0.198
- 88% 88%
- Sr(NO3)2 (12%) 0,213 Sr (NO3) 2 (12%) 0.213
- 70% 70%
- Bi2O3 (30%) 0,152 Bi2O3 (30%) 0.152
- 83% 83%
- NH4NO3 (17%) 0,229 NH4NO3 (17%) 0.229
Se mezclaron composiciones binarias de nitrato de hexaaminacobalto(III) (“HACN”) y diversos oxidantes suplementarios en lotes de 20 gramos. Las composiciones se secaron durante 72 horas a 93,3ºC y se prensaron en gránulos de 1,27 cm de diámetro. Las velocidades de combustión se determinaron mediante la combustión de los gránulos de 1,27 cm a diferentes presiones que variaron desde 6,89 hasta 27,6 MPa. En la tabla siguiente se muestran los resultados. Binary compositions of hexaamine cobalt (III) nitrate ("HACN") and various supplemental oxidants were mixed in 20 gram batches. The compositions were dried for 72 hours at 93.3 ° C and pressed into 1.27 cm diameter granules. The combustion rates were determined by the combustion of the 1.27 cm granules at different pressures ranging from 6.89 to 27.6 MPa. The following table shows the results.
- Composición Composition
- Velocidad de combustión m/min a x MPa Temp. ºC Burning rate m / min at x MPa Temp. ºC
- Relación en peso Weight ratio
- 6,89 13,8 20,7 27,6 6.89 13.8 20.7 27.6
- HACN 100/0 HACN 100/0
- 0,290 0,427 0,655 0,686 1583 0.290 0.427 0.655 0.686 1583
- HACN/CuO 90/10 HACN / CuO 90/10
- 0,396 0,533 0,594 0,671 1558 0.396 0.533 0.594 0.671 1558
- HACN/Ce(NH4)2(NO3)6 88/12 HACN / Ce (NH4) 2 (NO3) 6 88/12
- 0,244 0,335 0,457 0,579 - 0.244 0.335 0.457 0.579 -
- HACN/Co2O3 90/10 HACN / Co2O3 90/10
- 0,152 0,320 0,396 0,518 1470 0.152 0.320 0.396 0.518 1470
- HACN/Co(NO3)2·6H2O 90/10 HACN / Co (NO3) 26H2O 90/10
- 0,198 0,335 0,533 0,625 1592 0.198 0.335 0.533 0.625 1592
- HACN/V2O5 85/15 HACN / V2O5 85/15
- 0,183 0,244 0,320 0,457 1529 0.183 0.244 0.320 0.457 1529
- HACN/Fe2O3 75/25 HACN / Fe2O3 75/25
- 0,183 0,183 0,259 0,350 1353 0.183 0.183 0.259 0.350 1353
- HACN/C3O4 81,5/18,5 HACN / C3O4 81.5 / 18.5
- 0,198 0,305 0,381 0,457 1495 0.198 0.305 0.381 0.457 1495
- HACN/MnO2 80/20 HACN / MnO2 80/20
- 0,168 0,259 0,335 0,457 - 0.168 0.259 0.335 0.457 -
- HACN/Fe(NO3)2·9H2O 90/10 HACN / Fe (NO3) 2 · 9H2O 90/10
- 0,213 0,335 0,472 0,732 - 0.213 0.335 0.472 0.732 -
- HACN/Al(NO3)2·6H2O 90/10 HACN / Al (NO3) 26H2O 90/10
- 0,152 0,274 0,396 0,484 1572 0.152 0.274 0.396 0.484 1572
- HACN/Mg(NO3)2·2H2O 90/10 HACN / Mg (NO3) 2 · 2H2O 90/10
- 0,244 0,366 0,488 0,594 1814 0.244 0.366 0.488 0.594 1814
Se estableció un procedimiento de procesado para la preparación de pequeños paralelepípedos (“pps”) de generador de gas a escala de laboratorio. El equipo necesario para la formación y cortado de los pps incluía una tabla de 10 cortado, un rodillo y un dispositivo de cortado. La tabla de cortado estaba constituida por una lámina de metal de 22,9 x 45,7 cm con espaciadores de papel de 1,27 cm de anchura pegados con cinta a lo largo de los bordes longitudinalmente. Los espaciadores tenían una altura acumulativa de 0,109 cm. El rodillo estaba constituido por un cilindro de teflón de 30,5 cm de longitud y 5,08 cm de diámetro. El dispositivo de cortado estaba constituido por un eje, cuchillas de cortar y espaciadores. El eje tenía un perno de 0,635 cm sobre el cual estaban colocadas una serie de A processing procedure was established for the preparation of small parallelepipeds (“pps”) of laboratory-scale gas generator. The equipment necessary for the formation and cutting of the pps included a cutting board, a roller and a cutting device. The cutting board consisted of a 22.9 x 45.7 cm sheet of metal with 1.27 cm wide paper spacers glued along the longitudinally along the edges. The spacers had a cumulative height of 0.109 cm. The roller consisted of a Teflon cylinder 30.5 cm long and 5.08 cm in diameter. The cutting device consisted of a shaft, cutting blades and spacers. The shaft had a 0.635 cm bolt on which a series of
15 diecisiete arandelas de acero inoxidable de 1,905 cm de diámetro y 0,0127 cm de grosor, como cuchillas de cortado. Ente cada cuchilla de cortado, se colocaron cuatro arandelas espaciadoras de latón de 1,69 cm de diámetro y 0,0508 cm de grosos y las series de arandelas se aseguraron mediante una tuerca. La distancia repetida entre las cuchillas de cortado circulares era de 0,216 cm. 15 seventeen stainless steel washers of 1,905 cm in diameter and 0.0127 cm thick, as cutting blades. Between each cutting blade, four brass spacer washers of 1.69 cm in diameter and 0.0508 cm thick were placed and the series of washers were secured by a nut. The repeated distance between the circular cutting blades was 0.216 cm.
Se mezcló en seco una composición generadora de gas que contenía un aglomerante soluble en agua y, a contiA gas generating composition containing a water soluble binder was mixed dry and then
20 nuación, se mezclaron lotes de 50-70 g sobre un molino/mezclador Spex durante cinco minutos, con suficiente agua para que el material una vez mezclado tuviera una consistencia pastosa. At the same time, batches of 50-70 g were mixed on a Spex mill / mixer for five minutes, with enough water so that the material once mixed had a pasty consistency.
Se pegó con cinta adhesiva una lámina de plástico Velostat a la mesa de cortado y la bola de pasta de generador mezclado con agua se aplastó a mano sobre el plástico. Sobre la mezcla generadora se colocó una lámina de plástico de polietileno. El rodillo se posicionó paralelamente a los espaciadores situados sobre la tabla de cortado y la pasta se aplastó hasta una anchura de aproximadamente 12,7 cm. A continuación, el rodillo se giró 90 grados, se colocó sobre la parte superior de los espaciadores y la pasta se aplastó hasta la cantidad máxima que permitieron los espaciadores de la tabla de cortado. El plástico de polietileno se retiró cuidadosamente del generador y el dispositivo de cortado se usó para cortar la pasta tanto a lo largo como a lo ancho. A Velostat plastic sheet was glued to the cutting table with adhesive tape and the generator paste ball mixed with water was crushed by hand onto the plastic. A polyethylene plastic sheet was placed on the generating mixture. The roller was positioned parallel to the spacers located on the cutting board and the paste was crushed to a width of approximately 12.7 cm. Next, the roller was turned 90 degrees, placed on top of the spacers and the paste was crushed to the maximum amount allowed by the spacers on the cutting board. The polyethylene plastic was carefully removed from the generator and the cutting device was used to cut the paste both lengthwise and widthwise.
La lámina de plástico Velostat sobre la cual se había enrollado y cortado el generador, se soltó de la mesa de cortado y se colocó longitudinalmente sobre un cilindro de 10,2 cm de diámetro en un horno de convección a 57,2ºC. Después de aproximadamente 10 minutos, la lámina se sacó del horno y se colocó sobre una varilla de 1,27 cm de diámetro de manera que los dos extremos de la lámina de plástico formaron un ángulo agudo con respecto de la varilla. El plástico se movió hacia atrás y hacia adelante sobre la varilla con el fin de descubrir los cortes entre los paralelepípedos (“pps”). La lámina se colocó a lo ancho sobre el cilindro de 10,2 cm de diámetro en el horno de convención a 57,2ºC y se dejó secar durante otros 5 minutos. Los cortes se abrieron entre los pps sobre la varilla de 1,27 cm de diámetro como anteriormente. En ese momento, fue muy fácil despegar los pps del plástico. Los pps se separaron unos de otros además frotándolos suavemente en una superficie rugosa o sobre la tela de un tamiz de malla 12. Este procedimiento rompe los pps en piezas individuales con algunas piezas dobles remanentes. Las piezas dobles se separaron en piezas individuales usando una cuchilla de afeitar. A continuación, los pps se introdujeron en un horno de convección a 73,9-107ºC para secarlos completamente. Las resistencias a la compresión (en los bordes) de los pps así formados fueron típicamente tan altas o superiores a las de los gránulos de 0,318 cm de diámetro con radios convexos de curvatura de 0,635 cm y una altura máxima de 0,178 cm, formados sobre una prensa rotatoria. Esto es notable puesto que estos últimos son tres veces más macizos. The Velostat plastic sheet on which the generator had been wound and cut, was released from the cutting table and placed longitudinally on a 10.2 cm diameter cylinder in a convection oven at 57.2 ° C. After about 10 minutes, the sheet was removed from the oven and placed on a 1.27 cm diameter rod so that the two ends of the plastic sheet formed an acute angle with respect to the rod. The plastic moved back and forth on the rod in order to discover the cuts between the parallelepipeds ("pps"). The sheet was placed wide on the 10.2 cm diameter cylinder in the convention oven at 57.2 ° C and allowed to dry for another 5 minutes. The cuts were opened between the pps on the 1.27 cm diameter rod as before. At that time, it was very easy to peel the pps from the plastic. The pps were separated from each other also by gently rubbing them on a rough surface or on the fabric of a 12 mesh screen. This procedure breaks the pps into individual pieces with some remaining double pieces. The double pieces were separated into individual pieces using a razor blade. Next, the pps were introduced in a convection oven at 73.9-107 ° C to dry them completely. The compressive strengths (at the edges) of the pps thus formed were typically as high or higher than those of the 0.318 cm diameter granules with convex radii of curvature of 0.635 cm and a maximum height of 0.178 cm, formed on a rotary press This is remarkable since the latter are three times more massive.
Se preparó una composición generadora de gas usando polvo de nitrato de hexaaminacobalto(III), [(NH3)6Co](NO3) (78,07%, 39,04 g), gránulos de nitrato amónico (19,93%, 9,96 g) y poliacrilamida molida, de 15 millones de p.mol. (2,00%, 1,00 g). Los ingredientes se mezclaron en seco en un molino/mezclador Spex durante un minuto. Se agregó agua desionizada (12% del peso seco de la formulación, 6 g) a la mezcla, la cual se mezcló durante un tiempo adicional de cinco minutos sobre el molino/mezclador Spex. Esto dio como resultado un material con una consistencia pastosa, el cual se procesó en forma de paralelepípedos (pps) como en el Ejemplo 13. Se mezclaron tres lotes adicionales de generador y se procesaron de manera similar. Los pps procedentes de los cuatro lotes se mezclaron. Las dimensiones de los pps fueron de 0,132 x 0,183 x 0,213 cm. Las desviaciones estándar sobre cada una de las dimensiones fueron del orden de 0,0254 cm. El peso promedio de los pps fue de 6,62 mg. La densidad aparente, densidad determinada mediante mediciones dimensionales, y la densidad, determinada mediante desplazamiento de disolvente, se determinaron que eran de 0,86 g/cm3, 1,28 g/cm3, y 1,59 g/cm3, respectivamente. Se midieron resistencias a la compresión de 1,7 kg (sobre el borde más estrecho) con una desviación estándar de 0,7 kg. Algunos de los pps se prensaron en gránulos de 1,27 cm de diámetro que pesaron aproximadamente tres gramos. A partir de estos gránulos, se determinó que la velocidad de combustión era de 0,198 m/min a 6,89 MP con un exponente de presión de 0,78. A gas generating composition was prepared using hexaamine cobalt (III) nitrate powder, [(NH3) 6Co] (NO3) (78.07%, 39.04 g), ammonium nitrate granules (19.93%, 9, 96 g) and ground polyacrylamide, 15 million p.mol. (2.00%, 1.00 g). The ingredients were dry mixed in a Spex mill / mixer for one minute. Deionized water (12% of the dry weight of the formulation, 6 g) was added to the mixture, which was mixed for an additional five minutes on the Spex mill / mixer. This resulted in a material with a pasty consistency, which was processed in the form of parallelepipeds (pps) as in Example 13. Three additional batches of generator were mixed and similarly processed. The pps from the four batches were mixed. The dimensions of the pps were 0.132 x 0.183 x 0.213 cm. The standard deviations on each of the dimensions were of the order of 0.0254 cm. The average weight of the pps was 6.62 mg. The apparent density, density determined by dimensional measurements, and the density, determined by solvent displacement, were determined to be 0.86 g / cm3, 1.28 g / cm3, and 1.59 g / cm3, respectively. Compressive strengths of 1.7 kg (over the narrowest edge) with a standard deviation of 0.7 kg were measured. Some of the pps were pressed into 1.27 cm diameter granules that weighed approximately three grams. From these granules, the burning rate was determined to be 0.198 m / min at 6.89 MP with a pressure exponent of 0.78.
Se construyó un simulador de acuerdo con el Ejemplo 4. Dos gramos de una mezcla estequiométrica de gránulos de elemento de ignición de Mg/Sr(NO3)2/nilón se introdujeron dentro de la cámara de ignición. El diámetro de los puertos de salida de la pared de la cámara de combustión exterior fueron de 0,476 cm. Dentro de la cámara de combustión se fijaron treinta gramos de generador descrito en el Ejemplo 14 en la forma de paralelepípedos. El simulador se sujetó al tanque de 60 litros descrito en el Ejemplo 4. Después de la ignición, la cámara de combustión alcanzó una presión máxima de 15,9 MPa en 17 milisegundos, el tanque de 60 litros alcanzó una presión máxima de 0,234 MPa y la temperatura del tanque máxima fue de 367ºC. Las proporciones de NOx, CO y NH3 fueron de 20, 380 y 170 ppm, respectivamente, y se recogieron 1600 mg de partículas procedentes del tanque. A simulator was constructed according to Example 4. Two grams of a stoichiometric mixture of Mg / Sr (NO3) 2 / nylon ignition element granules were introduced into the ignition chamber. The diameter of the outlet ports of the outer combustion chamber wall was 0.476 cm. Thirty grams of the generator described in Example 14 were fixed inside the combustion chamber in the form of parallelepipeds. The simulator was attached to the 60-liter tank described in Example 4. After ignition, the combustion chamber reached a maximum pressure of 15.9 MPa in 17 milliseconds, the 60-liter tank reached a maximum pressure of 0.234 MPa and the maximum tank temperature was 367 ° C. The proportions of NOx, CO and NH3 were 20, 380 and 170 ppm, respectively, and 1600 mg of particles were collected from the tank.
Se construyó un simulador con el mismo elemento de ignición y tipo de generador y peso de carga exactos que en el Ejemplo 15. Además, los diámetros de los puertos de salida de la cámara de combustión exterior fueron idénticos. El simulador se sujetó a una bolsa de seguridad de automoción del tipo descrito en el Ejemplo 4. Después de la ignición, la cámara de combustión alcanzó una presión máxima de 13,8 MPa en 15 milisegundos. La presión máxima del air bag inflado fue de 6,20x103 Pa. Esta presión se alcanzó 18 milisegundos después de la ignición. La temperatura de la superficie de la bolsa máxima fue de 67ºC. A simulator was constructed with the same ignition element and exact type of generator and load weight as in Example 15. In addition, the diameters of the output ports of the external combustion chamber were identical. The simulator was attached to an automotive safety bag of the type described in Example 4. After ignition, the combustion chamber reached a maximum pressure of 13.8 MPa in 15 milliseconds. The maximum pressure of the inflated air bag was 6.20x103 Pa. This pressure was reached 18 milliseconds after ignition. The surface temperature of the maximum bag was 67 ° C.
Se preparó una composición generadora de gas usando polvo de nitrato de hexaaminacobalto(III) (76,29%, 76,29 g), gránulos de nitrato amónico (15,71%, 15,71 g, Dynamit Nobel, tamaño del gránulo <350 micrómetros), polvo de óxido cúprico formado pirometalúrgicamente (5,00%, 5,00 g) y goma guar (3,00%, 3,00 g). Los ingredientes se mezclaron en seco en un molino/mezclador Spex durante un minuto. Se agregó agua desionizada (18% del peso seco de la formulación, 9 g) a 50 g de la mezcla, la cual se mezcló durante un tiempo adicional de cinco minutos sobre el molino/mezclador Spex. Esto dio como resultado un material con una consistencia pastosa, el cual se procesó en forma de paralelepípedos (pps) como en el Ejemplo 13. El mismo procedimiento se repitió para los otros 50 g de generador mezclado en seco y los dos lotes de pps se mezclaron conjuntamente. Las dimensiones promedio de los pps mezclados fueron de 0,178 x 0,206 x 0,224 cm. Las desviaciones estándar sobre cada una de las dimensiones fueron del orden de 0,0254 cm. El peso promedio del pps fue de 9,60 mg. La densidad aparente, densidad determinada mediante mediciones dimensionales, y la densidad, determinada mediante desplazamiento de disolvente, se determinaron que eran de 0,96 g/cm3, 1,17 g/cm3, y 1,73 g/cm3, respectivamente. Se midieron resistencias a la compresión de 5,0 kg (sobre el borde más estrecho) con una desviación estándar de 2,5 kg. Algunos de los pps se prensaron en gránulos de 1,27 cm de diámetro que pesaron aproximadamente tres gramos. A partir de estos gránulos, se determinó que la velocidad de combustión era de 0,305 m/min a 6,89 MP con un exponente de presión de 0,67. A gas generating composition was prepared using hexaamine cobalt (III) nitrate powder (76.29%, 76.29 g), ammonium nitrate granules (15.71%, 15.71 g, Dynamit Nobel, granule size < 350 micrometers), pyrometallurgically formed cupric oxide powder (5.00%, 5.00 g) and guar gum (3.00%, 3.00 g). The ingredients were dry mixed in a Spex mill / mixer for one minute. Deionized water (18% of the dry weight of the formulation, 9 g) was added to 50 g of the mixture, which was mixed for an additional five minutes on the Spex mill / mixer. This resulted in a material with a pasty consistency, which was processed in the form of parallelepipeds (pps) as in Example 13. The same procedure was repeated for the other 50 g of dry mixed generator and the two lots of pps were mixed together. The average dimensions of the mixed pps were 0.178 x 0.206 x 0.224 cm. The standard deviations on each of the dimensions were of the order of 0.0254 cm. The average weight of the pps was 9.60 mg. The bulk density, density determined by dimensional measurements, and the density, determined by solvent displacement, were determined to be 0.96 g / cm3, 1.17 g / cm3, and 1.73 g / cm3, respectively. Compressive strengths of 5.0 kg (over the narrowest edge) were measured with a standard deviation of 2.5 kg. Some of the pps were pressed into 1.27 cm diameter granules that weighed approximately three grams. From these granules, the combustion rate was determined to be 0.305 m / min at 6.89 MP with a pressure exponent of 0.67.
Se construyó un simulador de acuerdo con el Ejemplo 4. Un gramo de una mezcla estequiométrica de Mg/Sr(NO3)2/nilón y dos gramos de gránulos de elemento de ignición de B/KNO3 ligeramente sobre-oxidado, se mezclaron y se introdujeron dentro de la cámara de ignición. El diámetro de los puertos de salida de la pared de la cámara de combustión exterior fue de 0,431 cm. Dentro de la cámara de combustión se fijaron treinta gramos de generador descrito en el Ejemplo 17 en la forma de paralelepípedos. El simulador se sujetó al tanque de 60 litros descrito en el Ejemplo 4. Después de la ignición, la cámara de combustión alcanzó una presión máxima de 17,5 MPa en 8 milisegundos, el tanque de 60 litros alcanzó una presión máxima de 0,248 MPa y la temperatura del tanque máxima fue de 327ºC. Las proporciones de NOx, CO y NH3 fueron de 50, 480 y 800 ppm, respectivamente, y se recogieron 240 mg de partículas procedentes del tanque. A simulator was constructed according to Example 4. One gram of a stoichiometric mixture of Mg / Sr (NO3) 2 / nylon and two grams of B / KNO3 ignition element granules slightly over-oxidized, mixed and introduced inside the ignition chamber. The diameter of the outlet ports of the outer combustion chamber wall was 0.431 cm. Thirty grams of the generator described in Example 17 were fixed inside the combustion chamber in the form of parallelepipeds. The simulator was attached to the 60-liter tank described in Example 4. After ignition, the combustion chamber reached a maximum pressure of 17.5 MPa in 8 milliseconds, the 60-liter tank reached a maximum pressure of 0.248 MPa and the maximum tank temperature was 327 ° C. The proportions of NOx, CO and NH3 were 50, 480 and 800 ppm, respectively, and 240 mg of particles were collected from the tank.
Se construyó un simulador con el mismo elemento de ignición y tipo de generador y peso de carga exactos que en el Ejemplo 18. Además, los diámetros de los puertos de salida de la cámara de combustión exterior fueron idénticos. El simulador se sujetó a una bolsa de seguridad de automoción del tipo descrito en el Ejemplo 4. Después de la ignición, la cámara de combustión alcanzó una presión máxima de 18,6 MPa en 9 milisegundos. La presión máxima del air bag inflado fue de 15,9x103 Pa. Esta presión se alcanzó 30 milisegundos después de la ignición. La temperatura de la superficie de la bolsa máxima fue de 73ºC. A simulator was constructed with the same ignition element and exact generator type and load weight as in Example 18. In addition, the diameters of the output ports of the external combustion chamber were identical. The simulator was attached to an automotive safety bag of the type described in Example 4. After ignition, the combustion chamber reached a maximum pressure of 18.6 MPa in 9 milliseconds. The maximum pressure of the inflated air bag was 15.9x103 Pa. This pressure was reached 30 milliseconds after ignition. The surface temperature of the maximum bag was 73 ° C.
Se preparó una composición generadora de gas usando polvo de nitrato de hexaaminacobalto(III) (69,50%, 347,5 g), nitrato trihidroxi de cobre, [Cu2(OH)3NO3], en polvo (21,5%, 107,5 g), RDX de 10 micrómetros (5,00%, 25 g), nitrato potásico de 26 micrómetros (1,00%, 5 g) y goma guar (3,00%, 3,00 g). Los ingredientes se mezclaron en seco con la ayuda de un tamiz de malla 60. Se agregó agua desionizada (23% del peso seco de la formulación, 15 g) a 65 g de la mezcla, la cual se mezcló durante un tiempo adicional de cinco minutos sobre el molino/mezclador Spex. Esto dio como resultado un material con una consistencia pastosa, el cual se procesó en forma de paralelepípedos (pps) como en el Ejemplo 13. El mismo procedimiento se repitió para dos lotes de 65 g adicionales de generador mezclado en seco y los tres lotes de pps se mezclaron conjuntamente. Las dimensiones promedio de los pps fueron de 0,145 x 0,198 x 0,213 cm. Las desviaciones estándar sobre cada una de las dimensiones fueron del orden de 0,0254 cm. El peso promedio de los pps fue de 7,22 mg. La densidad aparente, densidad determinada mediante mediciones dimensionales, y la densidad, determinada mediante desplazamiento de disolvente, se determinaron que eran de 0,96 g/cm3, 1,23 g/cm3, y 1,74 g/cm3, respectivamente. Se midieron resistencias a la compresión de 3,6 kg (sobre el borde más estrecho) con una desviación estándar de 0,9 kg. Algunos de los pps se prensaron en gránulos de 1,27 cm de diámetro que pesaron aproximadamente tres gramos. A partir de estos gránulos, se determinó que la velocidad de combustión era de 0,411 m/min a 6,89 MP con un exponente de presión de 0,51. A gas generating composition was prepared using hexaamine cobalt (III) nitrate powder (69.50%, 347.5 g), copper trihydroxy nitrate, [Cu2 (OH) 3NO3], powder (21.5%, 107 , 5 g), 10 micron RDX (5.00%, 25 g), 26 micron potassium nitrate (1.00%, 5 g) and guar gum (3.00%, 3.00 g). The ingredients were dry mixed with the aid of a 60 mesh sieve. Deionized water (23% of the dry weight of the formulation, 15 g) was added to 65 g of the mixture, which was mixed for an additional time of five minutes on the Spex mill / mixer. This resulted in a material with a pasty consistency, which was processed in the form of parallelepipeds (pps) as in Example 13. The same procedure was repeated for two additional 65 g batches of dry mixed generator and the three batches of pps were mixed together. The average dimensions of the pps were 0.145 x 0.198 x 0.213 cm. The standard deviations on each of the dimensions were of the order of 0.0254 cm. The average weight of the pps was 7.22 mg. The apparent density, density determined by dimensional measurements, and the density, determined by solvent displacement, were determined to be 0.96 g / cm3, 1.23 g / cm3, and 1.74 g / cm3, respectively. Compressive strengths of 3.6 kg (over the narrowest edge) were measured with a standard deviation of 0.9 kg. Some of the pps were pressed into 1.27 cm diameter granules that weighed approximately three grams. From these granules, the combustion rate was determined to be 0.411 m / min at 6.89 MP with a pressure exponent of 0.51.
Se construyó un simulador de acuerdo con el Ejemplo 4. 1,5 gramos de una mezcla estequiométrica de Mg/Sr(NO3)2/nilón y 1,5 gramos de gránulos de elemento de ignición de B/KNO3 ligeramente sobre-oxidado, se mezclaron y se introdujeron dentro de la cámara de ignición. El diámetro de los puertos de salida de la pared de la cámara de combustión exterior fueron de 0,450 cm. Dentro de la cámara de combustión se fijaron treinta gramos de generador descrito en el Ejemplo 20 en la forma de paralelepípedos. El simulador se sujetó al tanque de 60 litros descrito en el Ejemplo 4. Después de la ignición, la cámara de combustión alcanzó una presión máxima de 21,0 MPa en 14 milisegundos. Las proporciones de NOx, CO y NH3 fueron de 25, 800 y 90 ppm, respectivamente, y se recogieron 89,0 mg de partículas procedentes del tanque. A simulator was constructed according to Example 4. 1.5 grams of a stoichiometric mixture of Mg / Sr (NO3) 2 / nylon and 1.5 grams of ignition element granules of slightly over-oxidized B / KNO3, were mixed and introduced into the ignition chamber. The diameter of the outlet ports of the outer combustion chamber wall was 0.450 cm. Thirty grams of the generator described in Example 20 were fixed inside the combustion chamber in the form of parallelepipeds. The simulator was attached to the 60 liter tank described in Example 4. After ignition, the combustion chamber reached a maximum pressure of 21.0 MPa in 14 milliseconds. The proportions of NOx, CO and NH3 were 25, 800 and 90 ppm, respectively, and 89.0 mg of particles were collected from the tank.
Se preparó una composición generadora de gas usando polvo de nitrato de hexaaminacobalto(III) (78,00%, 457,9 g), polvo de nitrato trihidroxi de cobre(II) (19,00%, 111,5 g) y goma guar (3,00%, 17,61 g). Los ingredientes se mezclaA gas generating composition was prepared using hexaamine cobalt (III) nitrate powder (78.00%, 457.9 g), copper (II) nitrate trihydroxy powder (19.00%, 111.5 g) and gum guar (3.00%, 17.61 g). The ingredients are mixed
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ron en seco y, a continuación, se mezclaron con agua (32,5% del peso seco de la formulación, 191 g) en un mezclador para áridos Baker-Perkins durante 30 minutos. A una porción de la torta húmeda resultante (220 g), se agregaron 9,2 gramos adicionales de nitrato trihidroxi de cobre(II) y 0,30 gramos adicionales de goma guar, así como 0,80 g de negro de humo (Monarch 1100). Esta nueva formulación se mezcló durante 30 minutos sobre un mezclador Baker-Perkins. La torta húmeda se introdujo en una extrusora de pistón con un diámetro de tambor de 5,08 cm y un diámetro de orificio de la matriz de 0,23 cm. El material extruido se cortó en longitudes de aproximadamente 30,5 cm, se dejó secar bajo condiciones ambientes durante una noche, se introdujo dentro de un contenedor cerrado conteniendo agua con el fin de humedecerlo y, de esta forma, ablandar el material, se cortó en longitudes de aproximadamente 0,254 cm y se secó a 73,9ºC. Las dimensiones de los cilindros extruidos resultantes fueron de una longitud promedio de 0,287 cm y un diámetro promedio de 0,231 cm. La densidad aparente, densidad determinada mediante mediciones dimensionales, y la densidad, determinada mediante desplazamiento de disolvente, fueron de 0,86 g/cm3, 1,30 g/cm3, y 1,61 g/cm3, respectivamente. Se midieron resistencias a la compresión de 2,1 y 4,1 kg sobre la circunferencia y el eje, respectivamente. Algunos de los cilindros extruidos se prensaron en gránulos de 1,27 cm de diámetro que pesaron aproximadamente tres gramos. A partir de estos gránulos, se determinó que la velocidad de combustión era de 0,335 m/min a 6,89 MP con un exponente de presión de 0,29. Dry rum and then mixed with water (32.5% of the dry weight of the formulation, 191 g) in a Baker-Perkins aggregate mixer for 30 minutes. To a portion of the resulting wet cake (220 g), an additional 9.2 grams of copper (II) trihydroxy nitrate and an additional 0.30 grams of guar gum were added, as well as 0.80 g of carbon black (Monarch 1100). This new formulation was mixed for 30 minutes on a Baker-Perkins mixer. The wet cake was introduced into a piston extruder with a drum diameter of 5.08 cm and a bore hole diameter of 0.23 cm. The extruded material was cut in lengths of approximately 30.5 cm, allowed to dry under ambient conditions overnight, was introduced into a closed container containing water in order to moisten it and, in this way, soften the material, cut at lengths of about 0.254 cm and dried at 73.9 ° C. The dimensions of the resulting extruded cylinders were of an average length of 0.287 cm and an average diameter of 0.231 cm. The apparent density, density determined by dimensional measurements, and the density, determined by solvent displacement, were 0.86 g / cm3, 1.30 g / cm3, and 1.61 g / cm3, respectively. Compressive strengths of 2.1 and 4.1 kg were measured on the circumference and axis, respectively. Some of the extruded cylinders were pressed into 1.27 cm diameter granules that weighed approximately three grams. From these granules, the combustion rate was determined to be 0.335 m / min at 6.89 MP with a pressure exponent of 0.29.
Se construyeron tres simuladores de acuerdo con el Ejemplo 4. 1,5 gramos de una mezcla estequiométrica de Mg/Sr(NO3)2/nilón y 1,5 gramos de gránulos de elemento de ignición de B/KNO3 ligeramente sobre-oxidado, se mezclaron y se introdujeron dentro de las cámaras de ignición. El diámetro de los puertos de salida de la pared de la cámara de combustión exterior fueron de 0,450 cm, 0,406 cm y 0,386 cm, respectivamente. Dentro de cada una de las cámaras de combustión se fijaron treinta gramos de generador descrito en el Ejemplo 22 en la forma de cilindros extruidos. Los simuladores se sujetaron, sucesivamente, al tanque de 60 litros descrito en el Ejemplo 4. Después de la ignición, la cámara de combustión alcanzó una presión máxima de 10,9 MPa, 11,5 MPa y 13,1 MPa, respectivamente. Las presiones del tanque máximas fueron de 0,221 MPa, 0,234 MPa y 0,241 MPa, respectivamente. Las proporciones de NOx, fueron de 85, 180, y 185 ppm, en tanto que las proporciones de CO fueron de 540, 600, 600 ppm, respectivamente. Las proporciones de NH3 estuvieron por debajo de 2 ppm. Las proporciones de partículas fueron de 420, 350, y 360 mg, respectivamente. Three simulators were constructed according to Example 4. 1.5 grams of a stoichiometric mixture of Mg / Sr (NO3) 2 / nylon and 1.5 grams of ignition element granules of slightly over-oxidized B / KNO3, were mixed and introduced into the ignition chambers. The diameter of the outlet ports of the outer combustion chamber wall were 0.450 cm, 0.406 cm and 0.386 cm, respectively. Within each of the combustion chambers thirty grams of generator described in Example 22 were fixed in the form of extruded cylinders. The simulators were successively subjected to the 60 liter tank described in Example 4. After ignition, the combustion chamber reached a maximum pressure of 10.9 MPa, 11.5 MPa and 13.1 MPa, respectively. Maximum tank pressures were 0.221 MPa, 0.234 MPa and 0.241 MPa, respectively. The NOx ratios were 85, 180, and 185 ppm, while the CO ratios were 540, 600, 600 ppm, respectively. The proportions of NH3 were below 2 ppm. The proportions of particles were 420, 350, and 360 mg, respectively.
Se ha encontrado que la adición de pequeñas cantidades de carbono a las formulaciones generadoras de gas mejoran la resistencia a la compresión de paralelepípedos y gránulos extruidos formados como en el Ejemplo 13 o el Ejemplo 22. La tabla siguiente resume la potenciación de la resistencia a la compresión con la adición de carbono a una composición generadora de gas típica incluida dentro del ámbito de la presente invención. Todos los porcentajes están expresados como por ciento en peso. It has been found that the addition of small amounts of carbon to the gas generating formulations improves the compressive strength of parallelepipeds and extruded granules formed as in Example 13 or Example 22. The following table summarizes the strength enhancement compression with the addition of carbon to a typical gas generating composition included within the scope of the present invention. All percentages are expressed as percent by weight.
Tabla 3: Potenciación de la resistencia a la compresión con adición de carbono Table 3: Enhancement of compressive strength with carbon addition
- HACN % HACN%
- CTN % Guar % Carbono % Forma Resistencia CTN% Guar% Carbon% Shape Resistance
- 65,00 65.00
- 30,00 5,00 0,00 EP 2,7 kg 30.00 5.00 0.00 EP 2.7 kg
- 64,75 64.75
- 30,00 4,50 0,75 EP 5,7 kg 30.00 4.50 0.75 EP 5.7 kg
- 78,00 78.00
- 19,00 3,00 0,00 pps 2,3 kg 19.00 3.00 0.00 pps 2.3 kg
- 72,90 72.90
- 23,50 3,00 0,60 pps 5,8 kg 23.50 3.00 0.60 pps 5.8 kg
- 78,00 78.00
- 19,00 3,00 0,00 EP 2,3 kg 19.00 3.00 0.00 EP 2.3 kg
- 73,00 73.00
- 23,50 3,00 0,50 EP 4,1 kg 23.50 3.00 0.50 EP 4.1 kg
- HACN = Nitrato de hexaaminacobalto(III), [(NH3)6Co](NO3) (Thiokol) CTN = Nitrato trihidroxi de cobre(II), [Cu2(OH3)NO3] (Thiokol) Guar = Goma guar (Aldrich) Carbono = Negro de humo “Monarch 1100” (Cabot) EP = Gránulo extruido (Ejemplo 22) pps = Paralelepípedos (véase Ejemplo 13) Resistencia = resistencia a la compresión de pps o de gránulos extruidos en kilogramos HACN = Hexaaminacobalt (III) Nitrate, [(NH3) 6Co] (NO3) (Thiokol) CTN = Trihydroxy Copper Nitrate (II), [Cu2 (OH3) NO3] (Thiokol) Guar = Guar gum (Aldrich) Carbon = Carbon black “Monarch 1100” (Cabot) EP = Extruded granule (Example 22) pps = Parallelepiped (see Example 13) Resistance = compressive strength of pps or extruded granules in kilograms
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Se prensó nitrato de hexaaminacobalto(III) en gránulos de cuatro gramos con un diámetro de 1,27 cm. Una mitad de los gránulos se pesaron e introdujeron en un horno a 95ºC durante 700 horas. Después de envejecimiento, se pesaron nuevamente. No se observó pérdida de peso. La velocidad de combustión de los gránulos mantenidos a temperatura ambiente fue de 0,244 m/min y 6,89 MPa con un exponente de presión de 0,60. La velocidad de combustión de los gránulos mantenidos a 95ºC durante 700 horas fue de 0,229 m/min a 6,89 MPa con un exponente de presión de 0,68. Hexaamine cobalt (III) nitrate was pressed into four gram granules with a diameter of 1.27 cm. One half of the granules were weighed and placed in an oven at 95 ° C for 700 hours. After aging, they were weighed again. No weight loss was observed. The burning rate of the granules maintained at room temperature was 0.244 m / min and 6.89 MPa with a pressure exponent of 0.60. The burning rate of the granules maintained at 95 ° C for 700 hours was 0.229 m / min at 6.89 MPa with a pressure exponent of 0.68.
Se preparó una composición generadora de gas usando polvo de nitrato de hexaaminacobalto(III) (76,00%, 273,6 g), polvo de nitrato trihidroxi de cobre(II) (16,00%, 57,6 g), nitrato potásico de 26 micrómetros (5,00%, 18,00 g) y goma guar (3,00%, 10,8 g). Se agregó agua desionizada (24,9% del peso seco de la formulación, 16,2 g) a 65 g de la mezcla, la cual se mezcló durante un tiempo adicional de cinco minutos sobre el molino/mezclador Spex. Esto dio como resultado un material con una consistencia pastosa, el cual se procesó en forma de paralelepípedos (pps) como en el Ejemplo 13. El mismo procedimiento se repitió para los otros lotes de 50-65 g de generador mezclado en seco y todos los lotes de pps se mezclaron conjuntamente. Las dimensiones promedio de los pps fueron de 0,165 cm x 0,188 cm x 0,208 cm cm. Las desviaciones estándar sobre cada una de las dimensiones fueron del orden de 0,0254 cm. El peso promedio de los pps fue de 7,42 mg. La densidad aparente, densidad determinada mediante mediciones dimensionales, y la densidad, determinada mediante desplazamiento de disolvente, se determinaron que eran de 0,86 g/cm3, 1,15 g/cm3, y 1,68 g/cm3, respectivamente. Se midieron resistencias a la compresión de 2,1 kg (sobre el borde más estrecho) con una desviación estándar de 0,3 kg. Algunos de los pps se prensaron en diez gránulos de 1,27 cm de diámetro que pesaron aproximadamente tres gramos. Aproximadamente 60 g de pps y cinco gránulos de 1,27 cm de diámetro se introdujeron en un horno mantenido a 107ºC. Después de 450 horas a esta temperatura, se observaron pérdidas de peso del 0,25% y 0,41% para los pps y gránulos, respectivamente. El resto de los pps y gránulos se almacenaron bajo condiciones ambiente. Se obtuvieron datos de la velocidad de combustión a partir de ambos conjuntos, los cuales se resumen en la Tabla 4. A gas generating composition was prepared using hexaamine cobalt (III) nitrate powder (76.00%, 273.6 g), copper (II) nitrate trihydroxy powder (16.00%, 57.6 g), nitrate 26 micron potassium (5.00%, 18.00 g) and guar gum (3.00%, 10.8 g). Deionized water (24.9% of the dry weight of the formulation, 16.2 g) was added to 65 g of the mixture, which was mixed for an additional five minutes on the Spex mill / mixer. This resulted in a material with a pasty consistency, which was processed in the form of parallelepipeds (pps) as in Example 13. The same procedure was repeated for the other batches of 50-65 g of dry mixed generator and all lots of pps were mixed together. The average dimensions of the pps were 0.165 cm x 0.188 cm x 0.208 cm cm. The standard deviations on each of the dimensions were of the order of 0.0254 cm. The average weight of the pps was 7.42 mg. The apparent density, density determined by dimensional measurements, and the density, determined by solvent displacement, were determined to be 0.86 g / cm3, 1.15 g / cm3, and 1.68 g / cm3, respectively. Compressive strengths of 2.1 kg (over the narrowest edge) were measured with a standard deviation of 0.3 kg. Some of the pps were pressed into ten granules of 1.27 cm in diameter that weighed approximately three grams. Approximately 60 g of pps and five 1.27 cm diameter granules were placed in an oven maintained at 107 ° C. After 450 hours at this temperature, weight losses of 0.25% and 0.41% were observed for pps and granules, respectively. The rest of the pps and granules were stored under ambient conditions. Combustion rate data were obtained from both sets, which are summarized in Table 4.
Tabla 4 Table 4
- Comparación de la velocidad de combustión antes y después de envejecimiento acelerado Comparison of combustion speed before and after accelerated aging
- Condiciones de almacenamiento Storage conditions
- Velocidad de combustión a 6,89 MPa Exponente de presión Burning rate at 6.89 MPa Pressure exponent
- 24-48 horas a temperatura ambiente 24-48 hours at room temperature
- 0,229 m/min 0,72 0.229 m / min 0.72
- 450 horas a 107ºC 450 hours at 107 ° C
- 0,229 m/min 0,70 0.229 m / min 0.70
Se construyeron dos simuladores de acuerdo con el Ejemplo 4. En cada cámara de ignición, se introdujo una mezcla de 1,5 gramos de una mezcla estequiométrica de Mg/Sr(NO3)2/nilón y 1,5 gramos de gránulos de elemento de ignición de B/KNO3 ligeramente sobre-oxidado. El diámetro de los puertos de salida de la pared de la cámara de combustión exterior en cada simulador fueron de 0,450 cm. En la cámara de combustión de un simulador se fijaron treinta gramos de generador envejecido descrito en el Ejemplo 26 en la forma de paralelepípedos, en tanto que en la otra cámara de de combustión se fijaron treinta gramos de pps de generador envejecidos a 107ºC. Los simuladores se sujetaron al tanque de 60 litros descrito en el Ejemplo 4. En La Tabla 5, a continuación, se resumen los resultados del ensayo de combustión. Two simulators were constructed according to Example 4. In each ignition chamber, a mixture of 1.5 grams of a stoichiometric mixture of Mg / Sr (NO3) 2 / nylon and 1.5 grams of element granules was introduced slightly over-oxidized B / KNO3 ignition. The diameter of the outlet ports of the outer combustion chamber wall in each simulator was 0.450 cm. Thirty grams of aged generator described in Example 26 were fixed in the combustion chamber of a simulator in the form of parallelepipeds, while thirty grams of generator pps aged at 107 ° C were set in the other combustion chamber. The simulators were attached to the 60 liter tank described in Example 4. Table 5, below, summarizes the results of the combustion test.
Tabla 5 Table 5
- Resultados del ensayo de combustión para generador envejecido Results of combustion test for aged generator
- Temp. envejecimiento Temp. aging
- Presión combustión MPa Presión tanque Mpa Temp. tanque (ºC) Proporc. NH3 (ppm) Proporc. CO (ppm) Proporc. NOx (ppm) Proporc. Partíc. (ppm) MPa combustion pressure Mpa tank pressure Temp. tank (ºC) Proportion NH3 (ppm) Proportion CO (ppm) Proportion NOx (ppm) Proportion I participated (ppm)
- Ambiente Ambient
- 15,0 0,220 355 350 500 80 520 15.0 0.220 355 350 500 80 520
- 107ºC 107 ° C
- 14,3 0,218 356 160 500 100 480 14.3 0.218 356 160 500 100 480
Se preparó una mezcla de 2Co(NH3)3(NO2) y Co(NH3)4(NO2)2Co(NH3)2(NO2)4 y se prensó en un gránulo que tenía un diámetro aproximado de 1,28 cm. Los complejos se prepararon dentro del ámbito de las directrices de la referencia de Hagel y otros, identificada anteriormente. El gránulo se introdujo en una bomba de ensayo, la cual se presuA mixture of 2Co (NH3) 3 (NO2) and Co (NH3) 4 (NO2) 2Co (NH3) 2 (NO2) 4 was prepared and pressed into a granule having an approximate diameter of 1.28 cm. The complexes were prepared within the scope of the Hagel et al. Reference guidelines, identified above. The granule was introduced into a test pump, which was presumed
5 rizó a 6,89 MPa con gas nitrógeno. 5 curled at 6.89 MPa with nitrogen gas.
El gránulo se encendió con un alambre caliente y se midió la velocidad de combustión, observándose que era de 0,579 m/min. Los cálculos teóricos indicaron una temperatura de la llama de 1805ºC. A partir de cálculos teóricos, se predijo que los productos de reacción principales serían CoO sólido y productos de reacción gaseosos. Los productos de reacción principales se predijo que sería los siguientes: The granule was ignited with a hot wire and the combustion rate was measured, observing that it was 0.579 m / min. Theoretical calculations indicated a flame temperature of 1805 ° C. From theoretical calculations, it was predicted that the main reaction products would be solid CoO and gaseous reaction products. The main reaction products were predicted to be the following:
10 Producto Volumen % 10 Product Volume%
H2O 57,9 H2O 57.9
N2 38,6 N2 38.6
O2 3,1 O2 3.1
15 Se preparó una cantidad de Co(NH3)3(NO2)3 de acuerdo con las directrices del Ejemplo 1 y se ensayó usando calorimetría de barrido diferencial. Se observó que el complejo produjo una vigorosa exotermia a 200ºC. An amount of Co (NH3) 3 (NO2) 3 was prepared according to the guidelines of Example 1 and tested using differential scanning calorimetry. It was observed that the complex produced a vigorous exotherm at 200 ° C.
Se realizaron cálculos teóricos para Co(NH3)3(NO2)3. Dichos cálculos indicaron una temperatura de llama de aproximadamente 1727ºC y un rendimiento de gas de aproximadamente 1,5 veces el de unas composiciones generadoras Theoretical calculations were performed for Co (NH3) 3 (NO2) 3. These calculations indicated a flame temperature of approximately 1727 ° C and a gas yield of approximately 1.5 times that of generating compositions
20 de gas de azida sódica convencionales en base a igual volumen de composición generadora (“relación de rendimiento”). Igualmente, se llevaron a cabo cálculos teóricos para una serie de composiciones generadoras de gas. En la Tabla 6, a continuación, se presentan los datos de composición y rendimiento teórico. 20 of conventional sodium azide gas based on the same volume of generating composition ("yield ratio"). Likewise, theoretical calculations were carried out for a series of gas generating compositions. Table 6, below, presents the compositional and theoretical performance data.
Tabla 6 Table 6
- Generador de gas Gas generator
- Relación Temperatura (ºC) Relación de rendimiento Relationship Temperature (ºC) Performance ratio
- Co(NH3)3(NO2)3 Co (NH3) 3 (NO2) 3
- - 1805 1,74 - 1805 1.74
- NH4[Co(NH3)2(NO2)4] NH4 [Co (NH3) 2 (NO2) 4]
- - 1381 1,81 - 1381 1.81
- NH4[Co(NH3)2(NO2)4]/B NH4 [Co (NH3) 2 (NO2) 4] / B
- 99/1 1634 1,72 99/1 1634 1.72
- Co(NH3)6(NO3)3 Co (NH3) 6 (NO3) 3
- - 1585 2,19 - 1585 2.19
- [Co(NH3)5(NO3](NO3)2 [Co (NH3) 5 (NO3] (NO3) 2
- - 1637 2,00 - 1637 2.00
- [Fe(N2H4)3](NO3)2/Sr(NO3)2 [Fe (N2H4) 3] (NO3) 2 / Sr (NO3) 2
- 87/13 2345 1,69 87/13 2. 3. 4. 5 1.69
- [Co(NH3)6](ClO4)3/CaH2 [Co (NH3) 6] (ClO4) 3 / CaH2
- 86/14 2577 1,29 86/14 2577 1.29
- [Co(NH3)5(NO2)](NO3)2 [Co (NH3) 5 (NO2)] (NO3) 2
- - 1659 2,06 - 1659 2.06
25 La relación de rendimiento es una relación normalizada a una unidad de volumen de generador de gas a base de azida. El rendimiento de gas teórico para un generador de gas a base de azida típica (68% en peso de NaN3; 30% en peso de MoS2; 2% en peso de S) es aproximadamente de 0,85 g de gas/cm3 de generador de NaN3. 25 The performance ratio is a normalized ratio to an azide-based gas generator volume unit. The theoretical gas yield for a typical azide-based gas generator (68% by weight of NaN3; 30% by weight of MoS2; 2% by weight of S) is approximately 0.85 g of gas / cm3 of generator of NaN3.
Se llevaron a cabo cálculos teóricos sobre la reacción de [Co(NH3)6](ClO4)3 y CaH2 tal como se enumera en la Tabla Theoretical calculations were carried out on the reaction of [Co (NH3) 6] (ClO4) 3 and CaH2 as listed in the Table
30 6, con el fin de evaluar su uso en un generador de gas híbrido. Si a esta formulación se la permite que desarrolle la combustión en la presencia de 6,80 veces su peso en gas argón, la temperatura de la llama disminuye desde 2577ºC hasta 1085ºC, suponiendo una eficacia del 100% de transferencia térmica. La salida de gases estaba constituida por 86,6% en volumen de argón, 1600 ppm en volumen de cloruro de hidrógeno, 10,2% en volumen de agua, y 2,9% en volumen de nitrógeno. El peso de escoria total sería del 6,1% en masa. 30 6, in order to evaluate its use in a hybrid gas generator. If this formulation is allowed to develop combustion in the presence of 6.80 times its weight in argon gas, the temperature of the flame decreases from 2577 ° C to 1085 ° C, assuming 100% thermal transfer efficiency. The gas output consisted of 86.6% by volume of argon, 1600 ppm by volume of hydrogen chloride, 10.2% by volume of water, and 2.9% by volume of nitrogen. The total slag weight would be 6.1% by mass.
35 35
5 5
10 10
15 fifteen
20 twenty
25 25
30 30
35 35
Se sintetizaron complejos de nitrato de pentaaminacobalto(III), los cuales contenían un ligando común además de NH3. Se sintetizaron nitrato de acuopentaaminacobalto(III) y nitrato de pentaaminacarbonatocobalto(III) de acuerdo con Inorg. Syn., vol. 4, pág. 171, (1973). Se sintetizó nitrato de pentaaminahidroxocobalto(III) de acuerdo con H:J:S King, J. Chem. Soc., pág.2105, (1925) y O. Schmitz, Zeit. Anorg. Chem., vol. 300, pág. 186, (1959). Se prepararon tres lotes generadores de gas usando los complejos de nitrato de pentaaminacobalto(III) descritos anteriormente. En todos los casos, se agregó goma guar como un aglomerante. Se agregó nitrato de trihidroxi cobre(II), [Cu2(OH)3NO3], como el co-oxidante, cuando fue necesario. Las velocidades de combustión se determinaron a partir de gránulos de 1,27 cm de diámetro. En la Tabla 7 se resumen los resultados. Nitrate complexes of pentaamine cobalt (III) were synthesized, which contained a common ligand in addition to NH3. Aqueopentaaminecobalt (III) nitrate and pentaaminecarbonatecobalt (III) nitrate were synthesized according to Inorg. Syn., Vol. 4, p. 171, (1973). Pentaaminehydroxocobalt (III) nitrate was synthesized according to H: J: S King, J. Chem. Soc., P. 2105, (1925) and O. Schmitz, Zeit. Anorg Chem., Vol. 300, p. 186, (1959). Three gas generating batches were prepared using the pentaamine cobalt (III) nitrate complexes described above. In all cases, guar gum was added as a binder. Trihydroxy copper (II) nitrate, [Cu2 (OH) 3NO3], was added as the co-oxidant, when necessary. The combustion rates were determined from granules of 1.27 cm in diameter. Table 7 summarizes the results.
Tabla 7 Table 7
- Formulación conteniendo [Co(NH3)5X](NO3)y Formulation containing [Co (NH3) 5X] (NO3) and
- Formulación Formulation
- % de H2O agregada Velocidad de combustión % H2O added Burning rate
- 97,0% [Co(NH3)5(H2O)](NO3)3 3% de guar 97.0% [Co (NH3) 5 (H2O)] (NO3) 3 3% guar
- 27% 0,244 m/min a 6,89 MPa 27% 0.244 m / min at 6.89 MPa
- 68,8% [Co(NH3)5(OH)](NO3)3 28,2% [Cu2(OH)3NO3] 3,0% de guar 68.8% [Co (NH3) 5 (OH)] (NO3) 3 28.2% [Cu2 (OH) 3NO3] 3.0% guar
- 55% 0,213 m/min a 6,89 MPa 55% 0.213 m / min at 6.89 MPa
- 48,5% [Co(NH3)5(CO3)](NO3) 48,5% [Cu2(OH)3NO3] 3,0% de guar 48.5% [Co (NH3) 5 (CO3)] (NO3) 48.5% [Cu2 (OH) 3NO3] 3.0% guar
- 24% 0,213 m/min a 28,6 MPa 24% 0.213 m / min at 28.6 MPa
Se preparó una composición que comprendía los ingredientes de partida siguientes: 1) 72,84% en peso de nitrato de cobaltohexaamina, 2) 21,5% en peso de nitrato de cobre básico, 3) 5,0% en peso de goma guar, y 4) 0,66% en peso de carbono. A composition comprising the following starting ingredients was prepared: 1) 72.84% by weight of cobaltohexaamine nitrate, 2) 21.5% by weight of basic copper nitrate, 3) 5.0% by weight of guar gum , and 4) 0.66% by weight of carbon.
Las formulaciones se procesaron tal como se ha descrito en el Ejemplo 22, excepto que se usó una extrusora de un solo tornillo y que a los cilindros extruidos se les incorporó una perforación central de 0,0899 cm. Las formulaciones se ensayaron mediante el mismo procedimiento descrito en el Ejemplo 23 a diversas cargas que variaron desde 32 hasta 38 gramos. Los resultados de los ensayos mostraron que los valores de las partículas fueron entre 0,6 g y 1,0 g para todos las muestras. Las presiones de los tanques variaron desde 0,269 hasta 0,331 MPa, dependiendo de la carga. The formulations were processed as described in Example 22, except that a single screw extruder was used and that a central perforation of 0.0899 cm was incorporated into the extruded cylinders. The formulations were tested by the same procedure described in Example 23 at various loads ranging from 32 to 38 grams. The results of the tests showed that the particle values were between 0.6 g and 1.0 g for all samples. Tank pressures ranged from 0.269 to 0.331 MPa, depending on the load.
Se preparó una mezcla formulada para ser extruida que comprendía: 1) 38,75% en peso de nitrato de cobre básico, 2) 36,38% en peso de nitrato de hexaaminacobalto, 3) 19,5% en peso de nitrato de guanidina, 4) 5,0% en peso de goma guar, y 5) 0,37% en peso de negro de humo. La mezcla se preparó mezclando los ingredientes de acuerdo con el procedimiento descrito en el Ejemplo 33. A mixture formulated to be extruded was prepared comprising: 1) 38.75% by weight of basic copper nitrate, 2) 36.38% by weight of hexaaminecobalt nitrate, 3) 19.5% by weight of guanidine nitrate , 4) 5.0% by weight of guar gum, and 5) 0.37% by weight of carbon black. The mixture was prepared by mixing the ingredients according to the procedure described in Example 33.
Se llevó a cabo una valoración de ensayo inicial con una muestra de 35 g de material extruido tal como se ha descrito en el Ejemplo 23. La presión de combustión fue de 19,4 MPa, y la presión del tanque fue de 0,275 MPa. Las cantidades traza de productos gaseosos fueron: amoníaco (70 ppm), NOx (40 ppm) y CO (600 ppm). Los valores de las partículas fueron únicamente de 0,281 g. La presión del tanque observada de 0,275 MPa, era comparable con la obtenida con 33 g de formulación preparada de acuerdo con el Ejemplo 33, la cual proporcionó típicamente 0,275 a 0,276 MPa bajo condiciones similares. An initial test assessment was carried out with a 35 g sample of extruded material as described in Example 23. The combustion pressure was 19.4 MPa, and the tank pressure was 0.275 MPa. The trace amounts of gaseous products were: ammonia (70 ppm), NOx (40 ppm) and CO (600 ppm). The values of the particles were only 0.281 g. The observed tank pressure of 0.275 MPa was comparable to that obtained with 33 g of formulation prepared according to Example 33, which typically provided 0.275 to 0.276 MPa under similar conditions.
Se preparó una mezcla formulada para ser extruida que comprendía: 1) 40,34% en peso de nitrato de cobre básico, 2) 37,86% en peso de nitrato de hexaaminacobalto, 3) 15,8% en peso de nitrato de guanidina, 4) 5,7% en peso de goma guar, y 5) 0,3% en peso de negro de humo. La mezcla se preparó mezclando los ingredientes de acuerdo con el procedimiento descrito en los Ejemplos 33 y 34. Se esperaban, y así se obtuvieron, resultados comparables a los del Ejemplo 34. A mixture formulated to be extruded was prepared comprising: 1) 40.34% by weight of basic copper nitrate, 2) 37.86% by weight of hexaamine cobalt nitrate, 3) 15.8% by weight of guanidine nitrate , 4) 5.7% by weight of guar gum, and 5) 0.3% by weight of carbon black. The mixture was prepared by mixing the ingredients according to the procedure described in Examples 33 and 34. Expected, and thus obtained, results comparable to those of Example 34.
Los generadores de gas son los descritos en el Documento US-A-5725699. Gas generators are those described in US-A-5725699.
En resumen, la presente invención proporciona composiciones generadoras de gas que superan algunas de las limitaciones de las composiciones generadoras de gas a base de azida convencionales. Los complejos usados en la presente invención producen productos gaseosos no tóxicos que incluyen vapor de agua, oxígeno, y nitrógeno. Algunos de los complejos son capaces igualmente de una descomposición eficaz a un metal u óxido de metal, y nitrógeno y vapor de agua. Finalmente, las temperaturas de reacción y las velocidades de combustión están dentro de intervalos aceptables. In summary, the present invention provides gas generating compositions that overcome some of the limitations of conventional azide based gas generating compositions. The complexes used in the present invention produce non-toxic gaseous products that include water vapor, oxygen, and nitrogen. Some of the complexes are also capable of effective decomposition to a metal or metal oxide, and nitrogen and water vapor. Finally, reaction temperatures and combustion rates are within acceptable ranges.
Claims (40)
- 2. 2.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que el catión es cobalto. A gas generating composition as defined in claim 1, wherein the cation is cobalt.
- 3. 3.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que el anión nitrito o el anión nitrato está coordinado con el catión. A gas generating composition as defined in claim 1, wherein the nitrite anion or nitrate anion is coordinated with the cation.
- 4. Four.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que el complejo de nitrito amina o el complejo de nitrato amina está libre de carbono. A gas generating composition as defined in claim 1, wherein the nitrite amine complex or the nitrate amine complex is carbon free.
- 5. 5.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que el complejo de nitrito amina o el complejo de nitrato amina incluye al menos un otro ligando común, además del ligando amina. A gas generating composition as defined in claim 1, wherein the nitrite amine complex or the nitrate amine complex includes at least one other common ligand, in addition to the amine ligand.
- 6. 6.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 5, en la que al menos un otro ligando común está seleccionado entre el grupo que consiste en ligandos acuo (H2O), hidroxo (OH), y carbonato (CO3). A gas generating composition as defined in claim 5, wherein at least one other common ligand is selected from the group consisting of aqueous (H2O), hydroxo (OH), and carbonate (CO3) ligands.
- 7. 7.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que el complejo de nitrito amina o el complejo de nitrato amina tiene una concentración en la composición generadora de gas de desde 30% en peso hasta 90% en peso, en la que la composición generadora de gas comprende además un co-oxidante, y en la que la suma de la cantidad del co-oxidante y el al menos un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de combustión fría en la composición generadora de gas es desde 10% en peso hasta 60% en peso. A gas generating composition as defined in claim 1, wherein the nitrite amine complex or the nitrate amine complex has a concentration in the gas generating composition of from 30% by weight to 90% by weight, in that the gas generating composition further comprises a co-oxidant, and in which the sum of the amount of the co-oxidant and the at least one compound containing cold burning organic nitrogen in the gas generating composition is from 10% by weight up to 60% by weight.
- 8. 8.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, que comprende además un cooxidante distinto de el al menos un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de combustión fría. A gas generating composition as defined in claim 1, further comprising a co-oxidizer other than the at least one compound containing cold burning organic nitrogen.
- 9. 9.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 8, en la que el co-oxidante está seleccionado entre percloratos, cloratos, peróxidos, nitritos, y nitratos de álcali, alcalinotérreo, lantánido, o amonio. A gas generating composition as defined in claim 8, wherein the co-oxidant is selected from perchlorates, chlorates, peroxides, nitrites, and alkali, alkaline earth, lanthanide, or ammonium nitrates.
- 10. 10.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 8, en la que el co-oxidante está seleccionado entre óxidos de metal, hidróxidos de metal, peróxidos de metal, hidratos de óxido de metal, hidróxidos de óxido de metal, óxidos hidratados de metal, carbonatos de metal básicos, nitratos de metal básicos, y mezclas de los mismos. A gas generating composition as defined in claim 8, wherein the co-oxidant is selected from metal oxides, metal hydroxides, metal peroxides, metal oxide hydrates, metal oxide hydroxides, hydrated oxides of metal, basic metal carbonates, basic metal nitrates, and mixtures thereof.
- 11. eleven.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 8, en la que el co-oxidante está seleccionado entre óxidos de cobre, cobalto, manganeso, tungsteno, bismuto, molibdeno, y hierro. A gas generating composition as defined in claim 8, wherein the co-oxidant is selected from oxides of copper, cobalt, manganese, tungsten, bismuth, molybdenum, and iron.
- 12. 12.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 8, en la que el co-oxidante es un óxido de metal seleccionado entre CuO, Co2O3, Co3O4, CoFe2O4, Fe2O3, MoO3, Bi2MoO6, y Bi2O3. A gas generating composition as defined in claim 8, wherein the co-oxidant is a metal oxide selected from CuO, Co2O3, Co3O4, CoFe2O4, Fe2O3, MoO3, Bi2MoO6, and Bi2O3.
- 13. 13.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 8, en la que el co-oxidante es un hidróxido de metal seleccionado entre Fe(OH)3, Co(OH)3, Co(OH)2, Ni(OH)2, Cu(OH)2, y Zn(OH)2. A gas generating composition as defined in claim 8, wherein the co-oxidant is a metal hydroxide selected from Fe (OH) 3, Co (OH) 3, Co (OH) 2, Ni (OH) 2, Cu (OH) 2, and Zn (OH) 2.
- 14. 14.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 8, en la que el co-oxidante es un hidrato de óxido de metal u óxido hidratado de metal seleccionado entre Fe2O3·xH2O, SnO2·xH2O, y MoO3·H2O. A gas generating composition as defined in claim 8, wherein the co-oxidant is a metal oxide hydrate or hydrated metal oxide selected from Fe2O3 · xH2O, SnO2 · xH2O, and MoO3 · H2O.
- 15. fifteen.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 8, en la que el co-oxidante es un hidróxido de óxido de metal seleccionado entre CoO(OH)2, FeO(OH)2, MnO(OH)2, y MnO(OH)3. A gas generating composition as defined in claim 8, wherein the co-oxidant is a metal oxide hydroxide selected from CoO (OH) 2, FeO (OH) 2, MnO (OH) 2, and MnO (OH) 3.
- 16. 16.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 8, en la que el co-oxidante es un carbonato de metal básico seleccionado entre CuCO3·Cu(OH)2 (malaquita), 2CoCO3·3Co(OH)2·H2O, Co0,69Fe0,34(CO3)0,2(OH)2, Na3[Co(CO3)3]·3H2O, Zn2(CO3)(OH)2, Bi2Mg(CO3)2(OH)4, Fe(CO3)0,12(OH)2,76, Cu1,54Zn0,46(CO3)(OH)2, Co0,49Cu0,51(CO3)0,43(OH)1,1, Ti3Bi4(CO3)2(OH)2O9(H2O)2, y (BiO)2CO3. A gas generating composition as defined in claim 8, wherein the co-oxidant is a basic metal carbonate selected from CuCO3 · Cu (OH) 2 (malachite), 2CoCO3 · 3Co (OH) 2 · H2O, Co0.69 Fe0.34 (CO3) 0.2 (OH) 2, Na3 [Co (CO3) 3] · 3H2O, Zn2 (CO3) (OH) 2, Bi2Mg (CO3) 2 (OH) 4, Fe (CO3) 0.12 (OH) 2.76, Cu1.54Zn0.46 (CO3) (OH) 2, Co0.49Cu0.51 (CO3) 0.43 (OH) 1.1, Ti3Bi4 (CO3) 2 (OH) 2O9 (H2O) 2, and (BiO) 2CO3.
- 17. 17.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 8, en la que el co-oxidante es un nitrato de metal básico seleccionado entre Cu2(OH)3NO3, Co2(OH)3NO3, CuCo(OH)3NO3, Zn2(OH)3NO3, Mn(OH)2NO3, Fe4(OH)11NO3·2H2O, Mo(NO3)2O2, BiONO3·H2O, y Ce(OH)(NO3)3·3H2O. A gas generating composition as defined in claim 8, wherein the co-oxidant is a basic metal nitrate selected from Cu2 (OH) 3NO3, Co2 (OH) 3NO3, CuCo (OH) 3NO3, Zn2 (OH ) 3NO3, Mn (OH) 2NO3, Fe4 (OH) 11NO3 · 2H2O, Mo (NO3) 2O2, BiONO3 · H2O, and Ce (OH) (NO3) 3 · 3H2O.
- 18. 18.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, que comprende además un aglomerante. A gas generating composition as defined in claim 1, further comprising a binder.
- 19. 19.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 18, en la que el aglomerante es soluble en agua. A gas generating composition as defined in claim 18, wherein the binder is water soluble.
- 20. twenty.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 19, en la que el aglomerante está seleccionado entre gomas que se producen de manera natural, ácidos poliacrílicos, y poliacrilamidas. A gas generating composition as defined in claim 19, wherein the binder is selected from naturally occurring gums, polyacrylic acids, and polyacrylamides.
- 21. twenty-one.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 18, en la que el aglomerante no es soluble en agua. A gas generating composition as defined in claim 18, wherein the binder is not soluble in water.
- 22. 22
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 21, en la que el aglomerante está seleccionado entre nitrocelulosa, resina polímera de acetato de vinilo/alcohol vinílico (VAAR) y nilón. A gas generating composition as defined in claim 21, wherein the binder is selected from nitrocellulose, vinyl acetate / vinyl alcohol polymeric resin (VAAR) and nylon.
- 23. 2. 3.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que el complejo de nitrito amina o el complejo de nitrato amina es nitrato de hexaaminacobalto(III) ([(NH3)6Co](NO3)3) y el co-oxidante es nitrato trihidroxi de cobre(II) (Cu2(OH)3NO3). A gas generating composition as defined in claim 1, wherein the nitrite amine complex or the nitrate amine complex is hexaamine cobalt (III) nitrate ([(NH3) 6Co] (NO3) 3) and the co -oxidant is copper (II) nitrate trihydroxy (Cu2 (OH) 3NO3).
- 24. 24.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, que comprende además polvo de carbono presente desde 0,1% en peso hasta 6% en peso de la composición generadora de gas, en la que la composición muestra resistencia a la compresión mejorada comparada con la composición sin polvo de carbono. A gas generating composition as defined in claim 1, further comprising carbon powder present from 0.1% by weight to 6% by weight of the gas generating composition, wherein the composition shows compressive strength. improved compared to the carbon-free composition.
- 25. 25.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, que comprende además polvo de carbono presente desde 0,3% en peso hasta 3% en peso de la composición generadora de gas. A gas generating composition as defined in claim 1, further comprising carbon powder present from 0.3% by weight to 3% by weight of the gas generating composition.
- 26. 26.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que al menos un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de combustión fría tiene un calor de formación menor de aproximadamente -400 cal/g. A gas generating composition as defined in claim 1, wherein at least one compound containing cold burning organic nitrogen has a heat of formation of less than about -400 cal / g.
- 27. 27.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que al menos un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de combustión fría tiene un calor de formación menor de aproximadamente -600 cal/g. A gas generating composition as defined in claim 1, wherein at least one compound containing cold burning organic nitrogen has a heat of formation of less than about -600 cal / g.
- 28. 28.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que al menos un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de combustión fría es una sal guanidina o un derivado de guanidina. A gas generating composition as defined in claim 1, wherein at least one compound containing cold burning organic nitrogen is a guanidine salt or a guanidine derivative.
- 29. 29.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que al menos un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de combustión fría es un nitrato de guanidina. A gas generating composition as defined in claim 1, wherein at least one compound containing cold burning organic nitrogen is a guanidine nitrate.
- 30. 30
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que la cantidad del al menos un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de combustión fría en la composición generadora de gas es mayor de aproximadamente 0% en peso y hasta aproximadamente 40% en peso. A gas generating composition as defined in claim 1, wherein the amount of at least one compound containing cold burning organic nitrogen in the gas generating composition is greater than about 0% by weight and up to about 40% in weigh.
- 31. 31.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que el complejo de nitrito amina o el complejo de nitrato amina es el combustible primario y el al menos un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de combustión fría es el combustible secundario. A gas generating composition as defined in claim 1, wherein the nitrite amine complex or the nitrate amine complex is the primary fuel and the at least one compound containing cold burning organic nitrogen is the secondary fuel.
- 32. 32
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 22, en la que el co-oxidante es el oxidante primario y el al menos un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de combustión fría es oxidante secundario. A gas generating composition as defined in claim 22, wherein the co-oxidant is the primary oxidant and the at least one compound containing cold burning organic nitrogen is secondary oxidant.
- 33. 33.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que el al menos un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de combustión fría es una sal carbonato de guanidina, nitrato de aminoguanidina, nitrato de diaminoguanidina, urea, glicina, un complejo de nitrato de glicina-amonio, o dinitrato de etileno diamina. A gas generating composition as defined in claim 1, wherein the at least one compound containing cold burning organic nitrogen is a guanidine carbonate salt, aminoguanidine nitrate, diaminoguanidine nitrate, urea, glycine, a complex of glycine-ammonium nitrate, or ethylene diamine dinitrate.
- 34. 3. 4.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que la cantidad del al menos un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de combustión fría está entre aproximadamente 5% en peso y aproximadamente 30% en peso. A gas generating composition as defined in claim 1, wherein the amount of at least one compound containing cold burning organic nitrogen is between about 5% by weight and about 30% by weight.
- 35. 35
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que la cantidad del al menos un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de combustión fría está entre aproximadamente 10% en peso y aproximadamente 25% en peso. A gas generating composition as defined in claim 1, wherein the amount of at least one compound containing cold burning organic nitrogen is between about 10% by weight and about 25% by weight.
- 36. 36.
- Una composición generadora de gas tal como se define en la reivindicación 1, en la que el complejo de nitrito amina o el complejo de nitrato amina tiene una concentración en la composición generadora de gas de desde 40% en peso hasta 75% en peso, en la que la composición generadora de gas comprende además un co-oxidante, y en la que la suma de la cantidad del co-oxidante y del al menos un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de combustión fría en la composición generadora de gas es entre 15% en peso y 50% en peso. A gas generating composition as defined in claim 1, wherein the nitrite amine complex or the nitrate amine complex has a concentration in the gas generating composition of from 40% by weight to 75% by weight, in that the gas generating composition further comprises a co-oxidant, and in which the sum of the amount of the co-oxidant and at least one compound containing cold burning organic nitrogen in the gas generating composition is between 15% by weight and 50% by weight.
- 37. 37.
- Un dispositivo generador de gas que comprende: A gas generating device comprising:
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
US2264596P | 1996-07-25 | 1996-07-25 | |
US22645P | 1996-07-25 | ||
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Publication Number | Publication Date |
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ES2366329T3 true ES2366329T3 (en) | 2011-10-19 |
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ID=44720325
Family Applications (1)
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ES97936968T Expired - Lifetime ES2366329T3 (en) | 1996-07-25 | 1997-07-25 | METAL COMPLEXES FOR USE AS GAS GENERATORS. |
Country Status (1)
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ES (1) | ES2366329T3 (en) |
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1997
- 1997-07-25 ES ES97936968T patent/ES2366329T3/en not_active Expired - Lifetime
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