FI127822B - Oxidation agent for a composition that produces gas in a vehicle's safety device, composition for producing gas, and gas generator for a vehicle's safety device - Google Patents
Oxidation agent for a composition that produces gas in a vehicle's safety device, composition for producing gas, and gas generator for a vehicle's safety device Download PDFInfo
- Publication number
- FI127822B FI127822B FI20185160A FI20185160A FI127822B FI 127822 B FI127822 B FI 127822B FI 20185160 A FI20185160 A FI 20185160A FI 20185160 A FI20185160 A FI 20185160A FI 127822 B FI127822 B FI 127822B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- ammonium nitrate
- oxidizing agent
- composition
- gas
- vehicle
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
- B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
- B60R21/16—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
- B60R21/26—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
- C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
- C06D5/06—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by reaction of two or more solids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Air Bags (AREA)
Abstract
Uppfinningen avser ett oxidationsmedel till en sammansättning som producerar gas, särskilt i ett fordons säkerhetsanordning, vilket oxidationsmedel innefattar ammoniumnitrat. Ammoniumnitrat är som nämnt oxidationsmedel i pulverform. Dessutom är ammoniumnitrat som nämnt oxidationsmedel ammoniumnitrat utan tillsatsämnen för stabilisering av ammoniumnitrat mot av temperaturförändringar orsakad nedbrytning, i en sammansättning som producerar gas. Uppfinningen avser dessutom en sammansättning för produktion av gas och en gasgenerator för ett fordons säkerhetsanordning.The invention relates to an oxidizing agent for a composition which produces gas, especially in a vehicle's safety device, which oxidizing agent comprises ammonium nitrate. As mentioned, ammonium nitrate is an oxidizing agent in powder form. In addition, as mentioned oxidant, ammonium nitrate is ammonium nitrate without additives to stabilize ammonium nitrate against degradation caused by temperature changes, in a gas-producing composition. The invention further relates to a composition for the production of gas and a gas generator for a vehicle safety device.
Description
HAPETUSAINE KAASUA TUOTTAVAAN KOOSTUMUKSEEN AJONEUVON TURVALAITTEESSA, KOOSTUMUS KAASUN TUOTTAMISEKSI JA KAASUGENERAATTO— Rl AJONEUVON TURVALAITETTA VARTENOXIDIZER FOR A GAS-PRODUCING COMPOSITION IN A VEHICLE SECURITY DEVICE, A GAS PRODUCTION COMPOSITION AND A GAS GENERATION— Rl FOR A VEHICLE SAFETY DEVICE
Keksinnön kohteena on hapetusaine kaasua tuottavaan koostumukseen ajoneuvon turvalaitteessa, johon hapetusaineeseen kuuluu ammoniumnitraattia, joka sanottuna hapetusaineena on pulverimuotoista. Lisäksi keksintö koskee myös koostumusta kaasun tuottamiseksi, kaasugeneraattoria ajoneuvon turvalaitetta varten ja hapetusaineen ja koostumuksen käyttöjä.The present invention relates to an oxidizing agent for a gas producing composition in a vehicle safety device, which oxidizing agent comprises ammonium nitrate, said oxidizing agent being in powder form. In addition, the invention also relates to a composition for producing gas, a gas generator for a vehicle security device, and uses of an oxidizing agent and composition.
Ajoneuvoteollisuudessa käytetyissä turvalaitteissa on kohdattu ongelmia turvatyynyjen ammoniumnitraattipohjaisen räjähteen räjähtäessä tarkoitettua voimakkaammin. Tähän liittyen ainakin toistakymmentä henkilöä on kuollut ja yli sata loukkaantunut. Useat turvatyynyt ovat onnettomuustilanteessa lauenneet tarkoitettua voimakkaammin. Tällöin laitteen metalliosat ovat sirpaloituneet ja lentäneet kuljettajaa tai matkustajaa päin. Tämän seurauksena autovalmistajat ovat kutsuneet jo yli 100 miljoonaa autoa korjattavaksi ja trendinä on, että takaisinkutsujen määrä edelleen kasvaa. Kyseessä voi olla teollisuuden historian suurin ja monimutkaisin kuluttajien terveyteen liittyvä ongelma.Safety equipment used in the automotive industry has encountered problems with the explosion of airbags based on ammonium nitrate explosives. As a result, at least a dozen people have died and more than a hundred have been injured. Several airbags have triggered more than intended in the event of an accident. As a result, the metal parts of the device are fragmented and flown towards the driver or passenger. As a result, car manufacturers have already called in over 100 million cars for repair, and the trend is that the number of recalls will continue to grow. This may be the biggest and most complex consumer health issue in industrial history.
Edellä mainittuun ongelmaan syynä näyttäisi olevan ajoneuvojen turvatyynyjen täyttöjärjestelmien inflaattoreissa käytettävän ammoniumnitraatin rapautuminen toistuvien lämpötilavaihtelujen seurauksena. Rapautumisen seurauksena ammoniumnitraatin partikkelikoko, huokoisuus ja ominaispinta-ala kasvavat, jotka aiheuttavat ammoniumnitraattipohjaisen räjähteen detonaationopeuden eli räjähdysvoiman kasvua. Ammoniumnitraatti käy läpi lämmitettäessä ja jäähdytettäessä useita faasitransitioita, joissa sen kiderakenne ja tilavuus muuttuvat. Kuvassa 1 esitetään klassinen kuvaaja ammoniumnitraatin faasitransitioiden aiheuttamasta tilavuuden muutoksesta lämpötilan funktiona.The above problem would appear to be caused by the deterioration of ammonium nitrate used in vehicle airbag inflators due to repeated temperature fluctuations. As a result of weathering, the particle size, porosity and specific surface area of the ammonium nitrate increase, causing an increase in the detonation rate, or explosion force, of the ammonium nitrate-based explosive. Ammonium nitrate undergoes several phase transitions during heating and cooling, in which its crystal structure and volume change. Figure 1 shows a classic plot of the volume change caused by ammonium nitrate phase transitions as a function of temperature.
20185160 prh 02 -01- 201920185160 prh 02 -01- 2019
Faasitransitioissa ammoniumnitraatti voi rapautua sen fyysisen muodon rikkoontuessa. Yleisimmissä inflaattoreissa ammoniumnitraatt ipohjaiset räjähteet ovat rakeistettuina esimerkiksi tabletti- tai kiekkomuotoon.In phase transitions, ammonium nitrate may decay when its physical form is destroyed. In most common inflationers, ammonium nitrate-based explosives are granulated, for example, in tablet or disk form.
Autojen sisälämpötila esimerkiksi Yhdysvalloissa voi helposti olla välillä 0 - +80 °C. Näissä lämpötiloissa ammoniumnitraatti käy läpi transitioita faasien IV, III ja II välillä. Jokainen transitio rikkoo ammoniumnitraattitablettien rakennetta.The interior temperature of cars in the United States, for example, can easily be between 0 and +80 ° C. At these temperatures, ammonium nitrate undergoes transitions between phases IV, III and II. Each transition breaks the structure of the ammonium nitrate tablets.
Teollisuudessa yleinen lähestymistapa on ollut yrittää stabiloida ammoniumnitraattia siten, että edellä mainittuja transitioita ei tapahtuisi. Tällöin voidaan yleisesti puhua faasistabiloidusta ammoniumnitraatista PSAN (phase stabilized ammo15 nium nitrate) . Sille on ominaista, että se on erilaisia lisäaineita käyttäen pyritty saamaan sellaiseksi, että se jollain halutulla lämpötila-alueella ei käy läpi edellä esitettyjä faasitransitioita. Eräs esimerkki tällaisesta lisäaineesta on kaliumnitraatti. Tällöin ammoniumnitraattia ja kaliumnitraat20 tia käytetään kaksoissuolana. Siinä ammonium-, kalium- ja nitraatti-ionit ovat samassa kidehilassa vuorotellen.In industry, the general approach has been to try to stabilize ammonium nitrate so that the above transitions do not occur. Phase-stabilized ammonium nitrate (PSAN) is generally referred to as the phase stabilized ammonium nitrate. It is characterized by the fact that it has been attempted to use it with various additives so that it does not undergo any of the phase transitions described above at any desired temperature range. An example of such an additive is potassium nitrate. In this case, ammonium nitrate and potassium nitrate are used as the double salt. In it, the ammonium, potassium and nitrate ions are alternately in the same crystal lattice.
Kaliumnitraatin eräitä ongelmia ovat kuitenkin sillä aikaansaatavan stabilisaatiovaikutuksen vähäisyys ja sen lisäksi 25 myös partikkelimuodostus räjähdyksessä. Yleisemmin lisäaineita joudutaan käyttämään merkittäviäkin määriä, mutta siltikään niillä ei ole saavutettu riittävää ammoniumnitraatin stabiilisuutta lämpötilamuutosten aiheuttamaa rapauttavaa vaikutusta vastaan. Osa lisäaineista on myös myrkyllisiä ja hankalasti 30 kierrätettäviä ja lisäksi myös kalliita.However, some of the problems with potassium nitrate are the small amount of stabilization effect it produces and, in addition, particle formation in the explosion. More generally, significant amounts of additives have to be used, but still they have not achieved sufficient stability of ammonium nitrate against the weathering effect caused by temperature changes. Some of the additives are also toxic and difficult to recycle and also expensive.
Useat syyt puoltavat ammoniumnitraatin käyttöä esimerkiksi autojen turvatyynyissä ja -laitteissa. Ammoniumnitraatti olisi esimerkiksi ympäristön kannalta monia muita ratkaisuja helpom35 pi ja turvallisempi kierrättää. Lisäksi ammoniumnitraatin merThere are many reasons for using ammonium nitrate, for example, in car airbags and equipment. For example, ammonium nitrate would be more environmentally friendly and easier to recycle. In addition, the ammonium nitrate mer
20185160 prh 02 -01- 2019 kittävin etu vaihtoehtoisiin turvatyynyissä käytettäviin räjähdekomponentteihin, kuten esimerkiksi natriumatsidiin, verrattuna on sen alhainen hinta, helppo saatavuus ja pienet terveysvaikutukset (esimerkiksi karsinogeenittomuus ja myrkyttö5 myys) aineen mahdollisesti joutuessa ihmiskehoon. Edellä mainitut rapautumiseen liittyvät ongelmat ovat kuitenkin tehneet ammoniumnitraatin käytön hankalaksi ja kalliiksi juuri niiden lisäaineiden vuoksi ja niillä heikosti aikaansaadun stabilisaation vuoksi.20185160 prh 02 -01-20199 The most significant benefit over alternative explosive components used in airbags, such as sodium azide, is its low cost, easy availability and minor health effects (eg carcinogen-free and non-toxic5) when the substance is potentially exposed to the human body. However, the abovementioned problems of weathering have made the use of ammonium nitrate difficult and expensive precisely because of their additives and the poor stability achieved by them.
Tekniikan tasona viitataan seuraaviin patenttijulkaisuihin: US 2010109304 AI, US 2014150935 Al, GB 1215681 A ja US 5516377 A.As prior art, reference is made to the following patents: US 2010109304 A1, US 2014150935 A1, GB 1215681 A and US 5516377 A.
Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan hapetusaine kaa15 sua tuottavaan koostumukseen erityisesti ajoneuvon turvalaitteeseen, joka on ominaisuuksiltaan stabiili siten, että sen detonaatio-ominaisuudet eivät muutu lämpösyklien seurauksena. Lisäksi keksintö koskee myös koostumusta kaasun tuottamiseksi ja kaasugeneraattoria ajoneuvon turvalaitetta varten. Keksin20 nön mukaisen hapetusaineen tunnusomaiset piirteet on esitetty patenttivaatimuksessa 1, koostumuksen patenttivaatimuksessa 6 ja kaasugeneraattorin patenttivaatimuksessa 10.It is an object of the present invention to provide an oxidizing agent for a gas-producing composition, in particular a vehicle safety device, which is stable in its properties so that its detonation properties are not altered as a result of thermal cycles. In addition, the invention also relates to a composition for producing gas and a gas generator for a vehicle security device. Characteristic features of the oxidizing agent of the invention are set forth in claim 1, the composition claim 6 and the gas generator claim 10.
Hapetusaineeseen kuuluva ammoniumnitraatti on hapetusaineena 25 pulverimuotoista ja sen lisäksi ammoniumnitraattia ilman lisäaineita ammoniumnitraatin stabilisoimiseksi kaasua tuottavassa koostumuksessa lämpötilamuutoksista aiheutuvaa ammoniumnitraatin rapautumista vastaan. Pulverimuotoisena irtoaineena eli rakeistamattomana aineena ammoniumnitraatin ja sitä sisältävän 30 koostumuksen rapautuminen on vähäisempää ja siten sen partikkelikoko ja/tai ominaispinta-ala ei muutu lämpötilavaihteluja kohdattaessa. Tällöin ammoniumnitraatin ominaisuudet säilyvät paremmin.The ammonium nitrate contained in the oxidizing agent is in powder form and in addition ammonium nitrate as an oxidizing agent to stabilize the ammonium nitrate in the gas producing composition against the deterioration of the ammonium nitrate caused by temperature changes. As the powdery bulk material, i.e. the non-granulated material, the degradation of ammonium nitrate and the composition containing it is less so that its particle size and / or specific surface area do not change when exposed to temperature variations. This will maintain the properties of ammonium nitrate better.
20185160 prh 02 -01- 201920185160 prh 02 -01- 2019
Keksinnön mukaisen hapetusaineen myötä saadaan aikaan lämpötilamuutoksista aiheutuvaa rapautumista vastaan stabiloidumpi hapetusaine ja siten paremmin vakioitu ja myös ennustettavissa oleva reaktio, kuten esimerkiksi räjähdys tai kaasun tuottami5 nen. Toisin sanoen, hapetusaineena käytettävä ammoniumnitraatti on stabiilia siten, että sen detonaatio-ominaisuudet eivät muutu lämpösyklien seurauksena ammoniumnitraatin käyttösovelluksessa. Hapetusaineena käytettävä ammoniumnitraatti on pulverimaista hienoainetta eli rakeistamatonta. Tällöin sen parit) tikkelikoko ei oleellisesti pienene (tai suurene) ja ominaispinta-ala ei pienenemisen seurauksena kasva lämpösyklien seurauksena. Tämän seurauksena sen detonaationopeus pysyy pääasiallisen muuttumattomana riippumatta siitä, minkälaisia lämpötilan vaihteluja se hapetusaineena koostumuksessa kokee. Kek15 sinnön myötä ammoniumnitraattimateriaali kestää lämpösyklityksiä hapetusaineena rapautumatta tai murenematta ja sen partikkelikoko ja/tai ominaispinta-ala ei oleellisesti lämpösykleissä hapetusaineena muutu.The oxidizing agent of the invention provides a more stabilized oxidizing agent and thus a more standardized and also predictable reaction, such as an explosion or gas production, against weathering. In other words, the ammonium nitrate used as the oxidizing agent is stable so that its detonation properties do not change as a result of thermal cycles in the application of the ammonium nitrate. Ammonium nitrate used as an oxidizing agent is a powdery fines, that is, non-granulated. In that case, its pairs of) the size of the chips are not substantially reduced (or increased) and the specific surface area does not increase as a result of thermal cycles. As a result, its detonation rate remains essentially constant regardless of the temperature variations it experiences as an oxidizing agent in the composition. With the Kek15 invention, the ammonium nitrate material undergoes thermal cycling as an oxidizing agent without deterioration or friability, and its particle size and / or specific surface area do not substantially change as an oxidizing agent in thermal cycles.
Hapetusaineena käytettävän ammoniumnitraatin partikkelikoko voi olla 0,5 - 1000 pm. Tällöin se on hyvin hienojakoista eikä se lämpötilavaihteluiden seurauksena hajoa enää pienemmiksi partikkeleiksi. Tällöin se reagoi, kuten esimerkiksi räjähtää tai tuottaa kaasua, samalla voimalla riippumatta esimerkiksi 25 hapetusaineen tai sitä sisältävän koostumuksen varastoinnissa ja/tai käyttölaitteessa kokemasta lämpötilojen vaihtelusta.The ammonium nitrate used as the oxidizing agent may have a particle size of 0.5 to 1000 µm. In this case, it is very finely divided and, as a result of temperature fluctuations, no longer decomposes into smaller particles. It then reacts, for example, to explode or to produce gas, with the same force, irrespective of, for example, temperature variations in storage and / or actuation of the oxidizing agent or composition containing it.
Keksinnön mukaisella ammoniumnitraattipohjaisella hapetusaineella saavutetaan samanlaiset turvalaitteissa vaadittavat 30 suhteellisen matalat palamisnopeudet ja vähemmän aggressiivinen luonne kuten tapahtuu myös esimerkiksi tunnetun tekniikan mukaisella faasistabiloidulla ammoniumnitraatilia (PSAN).The ammonium nitrate-based oxidant according to the invention achieves the same relatively low burning rates and less aggressive nature required in safety devices, as does, for example, phase-stabilized ammonium nitrate (PSAN) according to the prior art.
Keksinnön mukaisella ammoniumnitraatilla, yleisemmin hapetus35 aineella, on myös homogeeninen rakeistamaton koostumus ja pieThe ammonium nitrate of the invention, more generally oxidizing agent 35, also has a homogeneous non-granulated composition and
20185160 prh 02 -01- 2019 ni kosteusabsorptio . Sen palamiskaasut eivät ole myrkyllisiä.20185160 prh 02 -01- 2019 ni moisture absorption. Its combustion gases are non-toxic.
Se tai sen palamistuotteet eivät myöskään ole ympäristölle vahingollisia koko sen elinkaaren aikana. Lisäksi myös siihen liittyvä energiankulutus on pientä koko sen elinkaaren ajan.Nor is it or its combustion products harmful to the environment throughout its life cycle. In addition, the associated energy consumption is low throughout its life cycle.
Hapetusaineen käyttömäärä turvalaitteissa saadaan keksinnön myötä vähäiseksi ja sen hinta on alhaiseksi. Keksinnön mukaisella hapetusaineella voidaan myös täyttää eräs merkittävimmistä turvalaitteiden kaasunkehittimien räjähteiltä vaadituista ominaisuuksista, joka on se, että se muodostaa mahdollisim10 man vähän tai mieluiten ei lainkaan kiinteitä palamistuotteita. Keksinnön myötä palamistuotteita ei tarvitse suodattaa.The use of the oxidizing agent in the safety devices is low with the invention and its cost is low. The oxidizing agent of the invention may also fulfill one of the major properties required of explosive gas generator explosives, which is to form as little or preferably no solid combustion products as possible. With the invention, the combustion products need not be filtered.
Tämä yksinkertaistaa kaasugeneraattoreiden ja turvalaitteiden teknistä toteutusta. Suodattimet ovat aina ongelmallisia niiden tukkeutumisvaaran vuoksi.This simplifies the technical implementation of gas generators and safety devices. Filters are always problematic because of the risk of clogging.
Erään sovellusmuodon mukaan ammoniumnitraatille sopiva partikkelikoko voidaan saada aikaan ainakin yhdellä seuraavista prosessoinneista: lämpösyklitys, jauhaminen, uudelleenkiteytys, höyrykiteytys ja/tai sumutus. Esimerkiksi lämpösyklittämällä 20 kiinteää ammoniumnitraattia lämpötila-alueella -30 C - +100 °C voidaan ammoniumnitraatin partikkelikokoa säädellä ja valmistaa pienikiteistä ja huokoista materiaalia, jolla saavutetaan suuri detonaationopeus ja fysikaalinen rakennepysyvyys.According to one embodiment, the particle size suitable for the ammonium nitrate can be obtained by at least one of the following processes: thermal cycling, grinding, recrystallization, steam crystallization and / or atomization. For example, by thermal cyclisation of 20 solid ammonium nitrate over a temperature range of -30 ° C to + 100 ° C, the particle size of the ammonium nitrate can be controlled and small crystalline and porous materials can be produced to achieve high detonation rate and physical structural stability.
Keksinnön myötä ammoniumnitraatti käyttäytyy räjähteessä tai kaasun tuottamisessa aina samalla ennustettavalla tavalla riippumatta siitä, minkälaisia lämpötilan muutoksia se on kokenut käyttökohteessaan. Tällöin sitä voidaan annostella tuotteeseen vähemmän kuin tunnetussa tekniikassa. Hapetusaineena 30 käytettävää ammoniumnitraattia ei tunnetun tekniikan mukaisesti puristeta tai yleisemmin, rakeisteta, vaan sitä käytetään hapetusaineena pulverimaisena ja siten rakeistamattomana tai riippuen räjähteen muista komponenteista, esimerkiksi tahnamaisena. Yleisemmin voidaan puhua bulkkimaisesta aineesta.Through the invention, ammonium nitrate behaves in an explosive or gas-producing manner in the same predictable manner, no matter what kind of temperature change it has experienced in its application. In this case, it can be dispensed to the product less than in the prior art. The ammonium nitrate used as the oxidizing agent 30 is not compressed or, more generally, granulated according to the prior art, but is used as an oxidizing agent in powder form, and thus un granulated, or depending on other components of the explosive, for example paste. More generally, one can talk about bulk material.
Muut keksinnöllä saavutettavat lisäedut ilmenevät selitysosasta ja ominaiset piirteet oheisista patenttivaatimuksista.Other additional advantages achieved by the invention will be apparent from the description and the features of the appended claims.
Keksintöä, jota ei ole rajoitettu seuraavassa esitettäviin sovellusmuotoihin, selostetaan tarkemmin seuraavassa.The invention, which is not limited to the following embodiments, will be described in more detail below.
Kuva 1Figure 1
Kuva 2 esittää klassista kuvaajaa ammoniumnitraatin faasitransitioiden aiheuttamasta tilavuuden muutoksesta lämpötilan funktiona ja esittää sovellusesimerkkiä järjestelmästä, jossa voidaan hyödyntää keksinnön mukaista ammoniumnitraattia hapetinaineena.Fig. 2 shows a classical plot of the volume change caused by ammonium nitrate phase transitions as a function of temperature and illustrates an embodiment of a system in which the ammonium nitrate of the invention can be utilized as an oxidizing agent.
Hapetusaineeseen sesti ajoneuvon kaasua tuottavaa koostumusta varten erityiturvalaitteessa ja vielä erityisemmin, sen kaasugeneraattorissa kuuluu ammoniumnitraattia (NENCg) . Ammoniumnitraatt i on hapetusaineena pulverimuotoista. Lisäksi ammoniumnitraatt i on hapetusaineena ilman lisäaineita ammoniumnitraatin stabilisoimiseksi kaasua tuottavassa koostumuksessa lämpötilamuutoksista aiheutuvaa rapautumista vastaan. Rapautumista ilmenee erityisesti ammoniumnitraatissa ja siten myös koostumuksessa, jossa sitä käytetään.The oxidizing agent for the vehicle gas-producing composition of the special safety device, and more particularly, its gas generator includes ammonium nitrate (NENCg). Ammonium nitrate i is in powder form as an oxidizing agent. In addition, ammonium nitrate i is an oxidizing agent without additives to stabilize the ammonium nitrate in the gas-producing composition against weathering caused by temperature changes. Degradation occurs particularly in ammonium nitrate and thus also in the composition in which it is used.
20185160 prh 02 -01- 201920185160 prh 02 -01- 2019
Hakija on pilotvaiheen testeissään havainnut, että ammonium25 nitraattia on mahdollista käyttää fysikaaliselta rakennepysyvyydeltään ja siten myös detonaatio-ominaisuuksiltaan paremmin vakioituna ja siten pääasiallisen muuttumattomana hapetusaineena esimerkiksi kaasua tuottavassa koostumuksessa, kun ammoniumnitraatti on pulverimaisessa muodossa. Tällä paranne30 taan ammoniumnitraatin rakennepysyvyyttä käyttösovelluksessa siinä mahdollisesti ilmenevistä lämpötilamuutoksista huolimatta. Pulverimaisessa muodossaan ammoniumnitraatti on hienoaineena eli rakeistamattomana. Tällöin sitä tai sitä käsittävää koostumusta ei siis ole puristettu pelleteiksi, rakeiksi, jy35 viksi tai tableteiksi, muodostettu prilleiksi tai muuksi vas7 sikkörakenteeksi, joita rakenneyksikköj ä.The Applicant has found in his pilot tests that it is possible to use ammonium nitrate 25 with a better physical stability and thus a better detonation properties and thus as the main unchanged oxidizing agent, for example in a gas producing composition when the ammonium nitrate is in powder form. This improves the structural stability of the ammonium nitrate in the application, despite any temperature changes that may occur therein. In its powdered form, ammonium nitrate is in the form of a fines, that is, non-granulated. Thus, the composition comprising it, or the composition comprising it, is not compressed into pellets, granules, granules or tablets, formed into glasses or other resistive structures which are structural units.
sijasta voidaankin taavaksi yk rapautumisherkkiä ammoniumnitraatin ammoniumnitraatista sa materiaalia ei saatettu haluttuun, kiintoainehiukkasten yksikköön. Esimerkiksi rakenneyksikköinä pinta-ala ja siten det voivat muuttua vaihteluiden seurauksena, nitraatista voidaan puhua tai sitä käsittävästä ole teollisella tavalla kiinteässä muodossa olisi koostumuksessa useita Yleisesti pulverimuotoisen puhua rakeistamattomasta koostumuksesta, jostarkoituksellisesti olevaan, useampien partikkelikokoon tai prilleinä tai vastaavina partikkelikoko, ominaisin reagointiominaisuuesimerkiksi lämpötilaSiten keksinnön mukaisesta ammoniumhienoaineen lisäksi myös irtoaineesmuodostamaan pelletteinä, ammoniumnitraatin myös ammoniumnitraat ennustamattomiksi ta eli yleisemmin vielä bulkkimaisesta aineesta tai rakeista15 mattomasta aineesta. Vastaavasti myös koostumuksesta, jossa ammoniumnitraatti on osana, voidaan puhua näin.instead, the only one that is sensitive to ammonia nitrate from ammonium nitrate can be brought to the desired solids unit. For example, as units, the surface area and thus the detergents may change as a result of variations; in addition to forming bulk material in the form of pellets, ammonium nitrate also ammonium nitrate is unpredictable, that is, more generally from bulk material or granular material. Similarly, a composition in which ammonium nitrate is present may be referred to as such.
20185160 prh 02 -01- 201920185160 prh 02 -01- 2019
Erään sovellusmuodon mukaan ammoniumnitraatin partikkelikoko pulverimaisena hapetusaineena on 0,5 - 1000 pm. Partikkeli20 koolla tässä tarkoitetaan esimerkiksi partikkelin pienintä dimensiota. Esimerkiksi pitkänomaisen kiteen tapauksessa partikkelikokona voidaan pitää kiteen halkaisijaa, joka on pienempi kuin sen pituus. Partikkelikoko voidaan määritellä esimerkiksi seulomalla tai partikkelikokoanalysaattorilla. Materiaaleja, 25 joilla on eri partikkelikoko, voidaan verrata myös niiden tiheyden avulla mittaamalla näytteiden massaa suhteessa niiden tilavuuteen, joka on puristettu pienellä vakiopaineella.According to one embodiment, the ammonium nitrate has a particle size of 0.5 to 1000 µm in powder form as an oxidizing agent. For example, particle size 20 refers to the smallest dimension of the particle. For example, in the case of an elongated crystal, the particle size may be considered to be a crystal diameter less than its length. The particle size may be determined, for example, by screening or by a particle size analyzer. Materials having different particle sizes can also be compared by their density by measuring the mass of the samples relative to their volume pressed at a low constant pressure.
Partikkelikoon pienetessä materiaalin ominaispinta-ala kasvaa, 30 minkä johdosta myös räjähdyksen nopeus kasvaa. Kun partikkelikoko on riittävän pieni, on havaittu saatavan materiaalia, jonka räjähdysvoimaan lämpötilavaihtelut eivät enää vaikuta. Keksinnön myötä käytettäviä ammoniumnitraattimääriä voidaan pienentää. Sama räjähdysvoima saavutetaan pienemmällä massal35 la, jolloin räjähdysvoima räjähdemassaan suhteutettuna kasvaa.As the particle size decreases, the specific surface area of the material increases, which also increases the explosion rate. When the particle size is small enough, it has been observed to obtain a material whose explosive strength is no longer affected by temperature variations. The amounts of ammonium nitrate used in the invention can be reduced. The same explosive force is achieved with a lower mass 35, whereby the explosive force with respect to the explosive mass increases.
Muodostuvan kaasun määrä suhteessa räjähteen massaan kuitenkin säilyy samana.However, the amount of gas formed relative to the mass of the explosive remains the same.
20185160 prh 02 -01- 201920185160 prh 02 -01- 2019
Pulverimainen ja edullisesti vielä yllämainitun partikkelikoon omaava ammoniumnitraatti toimii todellisia käyttöolosuhteita vastaavissa lämpötilamuutostHanteissa stabiilimmin kuin esimerkiksi nykyisin käytössä olevilla menetelmillä valmistettu ammoniumnitraattihapetin ja on siten turvallinen myös esimerkiksi turvatyynykäytössä. Erityisesti keksinnön myötä ammoni10 umnitraatti on stabiilimpi rapautumista vastaan eli sen fysikaalinen rakenne on pysyvämpi. Ammoniumnitratti voi edelleen kuitenkin kokea lämpötilavaihteluissa sille ominaisia faasimuutoksia, mutta sen rakenne ei kuitenkaan oleellisesti keksinnön myötä niissä muutu ja edellä mainitut ominaisuudet eli 15 rapautumattomuus ja detonaatio-ominaisuuksien säilyminen saavutetaan. Pilot-vaiheen testeissä on myös havaittu, että keksinnön mukaisen ammoniumnitraatin tiheys hapetusaineena voi olla alle tunnetun ammoniumnitraatin tiheyden, jolle kirjallisuudesta tunnetaan arvoja välillä 1.327 - 1.71 g/cm3. Hakijan 20 pilotvaiheen testeissä tekemän havainnon perusteella keksinnön mukaisen puristamattoman ammoniumnitraatin tilavuus räjäytysputkessa arvioitiin eräässä kokeessa olevan noin 2,5 kertaa tunnettuja teknisiä laatuja suurempi eli tiheys olisi silloin vastaavasti pienempi.The powdered ammonium nitrate, preferably having the aforementioned particle size, is more stable than the ammonium nitrate oxidant produced by the methods currently in use, and is therefore safe for use in airbag applications, for example, under actual temperature conditions. In particular, with the invention, ammonium nitrate is more stable to weathering, i.e. has a more stable physical structure. However, ammonium nitrate can still experience its characteristic phase changes in temperature fluctuations, but its structure does not substantially change with the invention, and the above-mentioned properties, namely non-deterioration and retention of detonation properties, are achieved. Pilot-phase tests have also found that the density of the ammonium nitrate of the invention as an oxidizing agent may be below the known density of ammonium nitrate for which values in the literature range from 1.327 to 1.71 g / cm 3 . On the basis of the observation made by the applicant in the pilot phase tests, the volume of unpressed ammonium nitrate of the invention in the blasting tube was estimated to be about 2.5 times higher than the known technical grades, i.e. the density would then be correspondingly lower.
Ammoniumnitraatin stabilointi rapautumista vastaan on aikaansaatu prosessoimalla ammoniumnitraattia siten, että prosessoituna ammoniumnitraatti on hapetusaineena pääasiallisen puhdasta ammoniumnitraattia siten, että se on ilman lisäaineita am30 moniumnitraatin stabiloimiseksi kaasua tuottavassa koostumuksessa rapautumista vastaan. Toisin sanoen, ammoniumnitraatti on tällöin siinä mielessä puhdasta ainetta, että sen hilarakenteessa ei ole mitään muita ioneja kuin ammonium- ja nitraatti-ioneja. Eli sen hilarakenteessa ei ole muita nimenomaanThe stabilization of ammonium nitrate against weathering is achieved by processing ammonium nitrate such that the processed ammonium nitrate is essentially pure ammonium nitrate as an oxidizing agent, in the absence of additives to stabilize am30 monium nitrate in the gas producing composition against weathering. In other words, ammonium nitrate is then a pure substance in the sense that its lattice structure contains no ions other than ammonium and nitrate ions. That is, its lattice structure has no other specifically
20185160 prh 02 -01- 2019 ammoniumnitraatin stabiloimiseksi rapautumista vastaan järjestettyjä lisäaineita.20185160 prh 02 -01-20199 for stabilization of ammonium nitrate against weathering additives.
Kaasua tuottavan koostumuksen hapetusaineeksi valmistettavaksi tarkoitettu ammoniumnitraatti voidaan valmistaa esimerkiksi jollain sinällään tekniikan tasosta tunnetulla tekniikalla.For example, ammonium nitrate for use as an oxidizing agent in a gas producing composition can be prepared by any technique known per se in the art.
Ammoniumnitraatti on vesiliukoinen, minkä vuoksi voidaan välttää hankalien liuottimien käyttö ammoniumnitraatin tuotantoprosessissa. Rapautumista paremmin vastustavan, pienen partik10 kelikoon ja sitä kautta myös sopivan ominaispinta-alan saamiseksi ammoniumnitraattiin, ilman lisäaineita, voidaan ammoniumnitraattia prosessoida tai valmistaa yhdellä tai useammalla käsittelymenetelmällä. Erään sovellusmuodon mukaan oleellisesti rapautumatonta, sopivan partikkelikoon ja ominaispinta-alan 15 omaavaa ammoniumnitraattia ilman lisäaineita ammoniumnitraatin stabilisoimiseksi kaasua tuottavassa koostumuksessa lämpötilamuutoksista aiheutuvaa ammoniumnitraatin rapautumista vastaan voidaan saada aikaan yhdellä tai useammalla seuraavista prosesseista: ammoniumnitraatin lämpösyklitys, ammoniumnitraatin 20 jauhatus, ammoniumnitraatin sumutus, uudelleenkiteytys ja/tai höyrykiteytys.Ammonium nitrate is water soluble, which makes it difficult to avoid the use of difficult solvents in the ammonium nitrate production process. Ammonium nitrate can be processed or prepared by one or more treatment methods in order to obtain a small particle size size which is more resistant to weathering and thus to a suitable specific surface area in ammonium nitrate without additives. According to one embodiment, substantially non-corrosive ammonium nitrate having a suitable particle size and specific surface area without additives for stabilizing the ammonium nitrate in the gas-producing composition against ammonium nitrate decomposition due to temperature changes can be achieved by one or more processes of höyrykiteytys.
Valmistusvaiheessa ammoniumnitraatin lämpösyklitys voidaan toteuttaa esimerkiksi siten, että ensin ammoniumnitraattia kuu25 mennetaan asetetulla tavalla ja sen jälkeen sitä jäähdytetään asetetulla tavalla. Kuumennus ja myös jäähdytys voi tapahtua askeleittain. Askeleet voidaan muodostaa esimerkiksi ammoniumnitraatin faasitransitioiden perusteella. Kuumennusta ja jäähdytystä voidaan suorittaa esimerkiksi lämpötilojen -30 - +107 30 °C välillä eli ammoniumnitraatin faasien V - II välillä. Erään sovellusmuodon mukaan kuumennuksen ja jäähdytyksen lämpötilaalue on jaettu osiin ja ainetta pidetään jäähdytystä tai kuumennusta tehtäessä näissä lämpötiloissa asetetun ajan verran ennen kuin lämpötilaa muutetaan seuraava askel. Lämpösyklitys10 tä jatketaan edestakaisia syklejä suorittaen tarpeellinen määrä. Määrä saadaan selville kokeiden perusteella.In the manufacturing step, the thermal cyclisation of ammonium nitrate can be carried out, for example, by first letting the ammonium nitrate in the set manner and then cooling it in the set way. Heating and also cooling can be done step by step. The steps can be formed, for example, on the basis of ammonium nitrate phase transitions. Heating and cooling can be carried out, for example, at temperatures between -30 and +107 ° C, i.e. between V-II ammonium nitrate. According to one embodiment, the heating and cooling temperature range is subdivided and the material is held at these temperatures for a set amount of time during cooling or heating before changing the temperature in the next step. The thermal cycling10 is continued with the necessary amount of cycles. The amount is determined from experiments.
20185160 prh 02 -01- 201920185160 prh 02 -01- 2019
Erityisesti ammoniumnitraatin lämpösyklitys voidaan pyrkiä 5 saamaan tapahtumaan faasin III kautta eli lämpötila-alue +32 +84 °C läpikäyden. Faasin III kautta tapahtuvalla lämpösyklityksellä on se etu, että silloin ammoniumnitraattiin kohdistuu rankempi käsittely. Tällöin käsittely rikkoo ammoniumnitraatin kiderakenteita, joka edistää sopivaan partikkelikokoon ja si10 ten ominaispinta-alaan pääsemistä.Specifically, the thermal cyclisation of ammonium nitrate can be sought to occur through phase III, i.e., a temperature range of +32 +84 ° C. Phase III thermal cycling has the advantage that the ammonium nitrate is then subjected to more severe treatment. The treatment then breaks the crystalline structures of ammonium nitrate, which promotes the attainment of a suitable particle size and a specific surface area.
Kun lämpökäsittelyn edestakaisia syklejä on suoritettu riittävästi, saadaan ammoniumnitraatti rapautumista vastaan stabiilimpaan muotoon. Tämän jälkeen ammoniumnitraatin detonaatio15 ominaisuudet eivät oleellisesti enää muutu, vaikka siihen kohdistuisikin uusia lämpötilamuutoksia, kuten esimerkiksi turvalaitteissa ajoneuvoissa saattaa tapahtua, vaan se on esimerkiksi detonaatio-ominaisuuksiltaan riittävällä tasolla vakioitua .When sufficient cycles of heat treatment have been performed, ammonium nitrate is obtained in a more stable form against weathering. Thereafter, the detonation properties of ammonium nitrate15 will not change substantially, even if subjected to new temperature changes, such as may occur in safety devices in vehicles, but will, for example, be standardized with sufficient detonation properties.
Ammoniumnitraatin jauhaminen voidaan toteuttaa esimerkiksi siten, että ammoniumnitraattia, kuten esimerkiksi mm-kokoluokan rakeina, jauhetaan riittävästi. Jauhamista tällä menetelmällä suoritetaan, kunnes haluttu partikkelikoko on saavutettu. Tätä 25 varten jauhettavasta materiaalista otetaan näytteitä ja muodostetaan niiden perusteella sääntö sopivasta jauhamisajasta ja -tavasta. Jauhamisen jälkeen jauhettu ammoniumnitraatti seulotaan.The milling of ammonium nitrate can be carried out, for example, by sufficiently milling the ammonium nitrate, such as in the form of mm-sized granules. Grinding by this method is carried out until the desired particle size is achieved. For this purpose, the material to be milled is sampled and formed to form a rule for a suitable milling time and method. After milling, the milled ammonium nitrate is sieved.
Ammoniumnitraatin sumuttaminen voidaan toteuttaa esimerkiksi siten, että sumutettaessa ammoniumnitraatin kuuma ja väkevä vesiliuos jäähtyessään muodostaa pieniä kiteitä sumutettaessa.The spraying of ammonium nitrate may be accomplished, for example, by spraying the hot and concentrated aqueous solution of ammonium nitrate on cooling to form small crystals upon spraying.
Eräs toinen tapa on sumuttaa ammoniumnitraatti sulatetta. Eräs kolmas tapa on höyrykiteytys. Siinä ammoniakkihöyryä johdetaan 35 typpihappohöyryn kanssa samaan tilaan, jolloin kiteytyy ammo niumnitraattia . Tässä ammoniumnitraatti siis valmistuu vasta prosessoinnin yhteydessä.Another way is to spray the ammonium nitrate melt. A third way is steam crystallization. In it, ammonia vapor is introduced into the same space as 35 nitric acid vapor, whereby ammonium nitrate crystallizes. Thus, the ammonium nitrate is only prepared during processing.
Ammoniumnitraatin partikkelikokoon voidaan vaikuttaa myös eri 5 tavoin uudelleenkiteyttämällä. Säädeltäviä parametreja ovat tällöin esimerkiksi liuoksen väkevyys, lämpötilat uudelleenkiteytyksen eri vaiheissa, liuoksen jäähdytysnopeus ja/tai suodatuksen käyttö.The particle size of ammonium nitrate can also be affected in various ways by recrystallization. The controllable parameters here include, for example, the concentration of the solution, the temperatures at the various stages of recrystallization, the cooling rate of the solution, and / or the use of filtration.
20185160 prh 02 -01- 201920185160 prh 02 -01- 2019
Keksinnön mukaiselle ilman lisäaineita rapautumista vastaan paremmin stabiloidulle ammoniumnitraatille on lisäksi ominaista, että sen fyysiset ominaisuudet, kuten esimerkiksi partikkelikoko ja/tai ominaispinta-ala on hapetusaineena sovitettu säilymään pääasiallisen muuttumattomana ammoniumnitraattia 15 lämpösyklitettäessä esimerkiksi lämpötila-alueella -40 °C +107 °C. Lisäksi sen detonaatio-ominaisuudet on sovitettu hapetusaineena säilymään pääasiallisen muuttumattomana ammoniumnitraattia lämpösyklitettäessä. Ammoniumnitraatille on myös ominaista, että se ei oleellisesti fysikaaliselta rakenteel20 taan hajoa eli pysyy termisesti stabiilina lämpökäsittelyssä, joka tapahtuu noin 107 °C:ssa ja jonka kesto on noin 400 tuntia.Further, the ammonium nitrate, which is more stabilized against weathering in the absence of additives, is characterized in that its physical properties, such as particle size and / or specific surface area, are adapted as an oxidizing agent to remain essentially unchanged when thermally cyclized. In addition, its detonation properties are adapted as an oxidizing agent to remain essentially unchanged during thermal cyclisation of ammonium nitrate. Ammonium nitrate is also characterized in that it is substantially non-physically degradable, i.e., remains thermally stable during heat treatment at about 107 ° C for about 400 hours.
Hapetusaineen lisäksi keksintö koskee myös koostumusta kaasun 25 tuottamiseksi erityisesti ajoneuvon turvalaitteen kaasugeneraattoria varten. Koostumukseen kuuluu palavaa ainetta ja hapetusainetta, johon kuuluu ammoniumnitraattia. Ainakin osa hapetusaineesta tai hapetusaine kokonaan on keksinnön mukaista hapetusainetta eli ammoniumnitraattia, joka on hapetusaineena 30 pulverimaisessa muodossa eli rakeistamatonta ja lisäksi ilman lisäaineita ammoniumnitraatin stabilisoimiseksi kaasua tuottavassa koostumuksessa lämpötilamuutoksista aiheutuvaa ammoniumnitraatin rapautumista vastaan.In addition to the oxidizing agent, the invention also relates to a composition for producing a gas, particularly for a gas generator of a vehicle safety device. The composition comprises a flammable substance and an oxidizing agent containing ammonium nitrate. At least part or all of the oxidizing agent is the oxidizing agent of the invention, i.e. ammonium nitrate, which is in powder form, i.e. ungranulated and additionally free of additives to stabilize the ammonium nitrate in the gas producing composition against temperature changes due to temperature changes.
Palavaan aineeseen voi kuulua esimerkiksi hiiltä, kuten esimerkiksi aktiivihiiltä. Palavaan aineeseen voi kuulua myös yhtä tai useampaa orgaanista yhdistettä, kuten esimerkiksi hiilivetyä. Palavaan aineeseen kuuluva yksi tai useampi orgaani5 nen yhdiste ei oleellisesti liuota ammoniumnitraattia. Ammoniumnitraatin palavaan aineeseen liukenemattomuuden myötä ammoniumnitraat in huokoisuus ja siten myös sen ominaispinta-ala säilyvät pääasiallisen muuttumattomina. Eräänä esimerkkinä hiilivedystä voidaan mainita polttoöljy. Tällöin ammoniumnit10 raatti voi olla osana tahnamaista ainetta, jonka se yhdessä muodostaa palavan aineen kanssa, mutta silti kuitenkin siten, että tässäkään sen fysikaalinen rakenne ei muutu lämpötilamuutoksien seurauksena.The combustible material may include, for example, carbon, such as activated carbon. The combustible material may also include one or more organic compounds such as hydrocarbons. One or more organic compounds of the combustible material do not substantially dissolve ammonium nitrate. Due to the insolubility of ammonium nitrate in the combustible material, the porosity of the ammonium nitrate and thus its specific surface area remain essentially unchanged. As an example of a hydrocarbon, fuel oil can be mentioned. Here, the ammonium nitrate may be part of the pasty substance which it forms together with the combustible material, but still without changing its physical structure as a result of temperature changes.
Hapetusaineen ja palavan aineen lisäksi koostumukseen voi kuulua myös palamistapahtuman nopeuteen vaikuttavia lisäaineita. Hapetusaineeseen voi kuulua ammoniumnitraatin lisäksi yhtä tai useampaa hapetusainetta. Niille on kuitenkin ominaista, että ne eivät ammoniumnitraatin kanssa muodosta sekakiteitä ja/tai 20 muussa muodossa kiinteitä liuoksia siten, että ammoniumnitraatille tyypillinen fysikaalinen muoto muuttuu. Koostumus on monikomponenttinen usean aineen seos. Koostumus pakataan siten, että missään sen elinkaaren vaiheessa sen kosteus ei muutu.In addition to the oxidizing agent and the flammable substance, the composition may also include additives that affect the rate of combustion. In addition to ammonium nitrate, the oxidizing agent may include one or more oxidizing agents. However, they are characterized in that they do not form mixed crystals and / or other solid solutions with ammonium nitrate such that the physical form typical of ammonium nitrate is altered. The composition is a multicomponent multi-component mixture. The composition is packaged in such a way that its moisture content does not change at any point in its life cycle.
20185160 prh 02 -01- 201920185160 prh 02 -01- 2019
Ammoniumnitraatti tuottaa räjähdyksissä typpeä, happea ja vettä (2 NH4NO3 2 N2 + O2 + 4 H2O) . Räjähteissä se reagoi myös hiilen kanssa ja tuottaa näin myös hiilidioksidia. Räjähdyslopputuotteet ovat kaikki puhtaita ja turvallisia kaasuja. Ammoniumnitraatt ia käytettäessä kaikki tarvittava happi saadaan ammoniumnitraatista käyttämällä sitä oikeassa stökiömetrisessä suhteessa lopullisessa räjähdeseoksessa. Tällöin vältetään myös palamattoman ainesosan aiheuttama kiintoaineen muodostuminen ja siten niiden suodatustarve eikä muodosteta haitallisia kaasuja, mutta tuotetaan kuitenkin riittävä määrä kaasua turvalaitteen täyttämiseksi suurella nopeudella. FyysisestiIn explosions, ammonium nitrate produces nitrogen, oxygen and water (2 NH4NO3 2 N2 + O2 + 4 H2O). In explosives, it also reacts with carbon to produce carbon dioxide. The end products of the explosion are all clean and safe gases. When using ammonium nitrate, all the necessary oxygen is obtained from ammonium nitrate by using it in the correct stoichiometric ratio in the final explosive mixture. This also avoids the formation of solids by the non-combustible ingredient and hence the need for filtration thereof, and does not generate harmful gases, but still produces sufficient gas to fill the safety device at high speed. Physically
20185160 prh 02 -01- 2019 stabiilimpi ammoniumnitraatti helpottaa myös koostumuksen ainesuhteiden valintaa, mikä vähentää myrkyllisten kaasujen, kuten häkä ja typen nitraatit, syntymisen mahdollisuutta.20185160 prh 02 -01-20199 more stable ammonium nitrate also facilitates the choice of composition ratios, reducing the potential for toxic gases such as carbon monoxide and nitrogen nitrates.
Räjähteet voivat olla joko yksikomponenttisiä tai monikomponenttisia. Monikomponenttisten seostettujen kaasunmuodostuskoostumusten palamista, jollaisessa keksinnön mukaista ammoniumnitraattia voidaan käyttää hapetusaineena, voidaan paremmin hallita, jolloin palamiskaasut voivat olla vaarattomia ja voi10 daan estää partikkelien syntyminen, ja valitsemalla materiaalit oikein, ei synny metallihöyryjä. Niiden ongelmana on kuitenkin ollut rakenteellinen lujuus, jossa räjähdetabletit rapautuvat esimerkiksi lämpötilan vaihtelujen vuoksi. Lämpötilan vaihteluista aiheutuvaa rapautumista eli fysikaalista muuttu15 mistä vastaan stabiloidumpaa ammoniumnitraattia käyttämällä voidaan valmistaa kaasunmuodostus- ja räjähdeseoksia, jotka ovat rapautumista vastustavampia lämpötilanvaihteluja kokiessaan. Ammoniumnitraatin ollessa hienojakoista pulveria tai vastaavaa irtoainetta ilman, koostumukset, joissa sitä on ha20 pettimena, eivät ole rapautumiselle alttiita tabletteja tai vastaavia raemaisia rakenneyksikkömuotoja.The explosives may be either single-component or multi-component. Combustion of multicomponent doped gas formation compositions, in which the ammonium nitrate of the invention can be used as an oxidizing agent, can be better controlled, whereby the combustion gases can be harmless and prevent particulate formation, and metal vapors are not properly selected. However, they have had the problem of structural strength, in which the explosive tablets deteriorate due to, for example, temperature variations. By using ammonium nitrate, which is more stabilized against temperature fluctuations, i.e. physical changes, it is possible to prepare gas-forming and explosive mixtures which are more resistant to weathering when exposed to temperature fluctuations. With the ammonium nitrate in the form of a fine powder or similar bulking agent, the compositions containing it as a ha 2 deceptive are not susceptible to weathering tablets or similar granular unit forms.
Ammoniumnitraattia käsittävät koostumukset syttyvät helposti ja viiveettä, ja lisäksi niillä on hallittu palonopeus räjäh25 dystapahtumassa vallitsevassa paineessa eikä niissä ole vaarallisen herkästi räjähtäviä komponentteja. Ammoniumnitraattia sisältävät räjähteet eivät ole myrkyllisiä eivätkä ne tuota myrkyllisiä hajoamistuotteita, kun muut räjähteen komponentit on valittu oikein. Rapautumista ei esiinny keksinnön mukaisil30 la tuotteilla tai ainakin se on vähäisempää, koska niiden partikkelikoko ei voi enää pienentyä niin paljon, että sillä olisi detonaationopeutta nostava vaikutus. Räjähteen tai sen komponenttien partikkelikoko vaikuttaa detonaationopeuteen niin, että pienemmillä partikkeleilla detonaationopeus on suurempi.The compositions comprising ammonium nitrate are readily flammable, delayed, and have a controlled fire rate under the pressure of the explosion event and do not contain any dangerously explosive components. Ammonium nitrate-containing explosives are not toxic and do not produce toxic decomposition products when the other components of the explosive are correctly selected. Degradation is not present in the products of the invention, or at least it is less, since their particle size can no longer be reduced to such an extent that it has an effect of increasing the detonation rate. The particle size of the explosive or its components affects the detonation rate such that smaller particles have a higher detonation rate.
20185160 prh 02 -01- 201920185160 prh 02 -01- 2019
Materiaalin partikkelikoko ja sen ominaispinta-ala ovat tyypillisesti suhteessa toisiinsa.The particle size of the material and its specific surface area are typically relative to one another.
Vielä eräs keksinnön kohde on kaasugeneraattori tai kaasunmuo5 dostusjärjestelmä ajoneuvon, kuten esimerkiksi auton, turvalaitetta varten ja ajoneuvon turvajärjestelmä, johon käytetään keksinnön mukaista kaasunmuodostuskoostumusta. Kaasugeneraattorissa ja vastaavissa järjestelmissä käytetään keksinnön mukaista koostumusta kaasun tuottamiseksi. Erityisemmin, kaasu10 generaattorissa käytetään koostumusta kaasun tuottamiseksi, johon kuuluu keksinnön mukaista hapetusainetta eli ammoniumnitraattia, joka on pulverimuotoista ja ilman lisäaineita ammoniumnitraat in stabilisoimiseksi kaasua tuottavassa koostumuksessa lämpötilamuutoksista aiheutuvaa ammoniumnitraatin ra15 pautumista vastaan. Polttoaineena kaasugeneraattorissa käytetään esimerkiksi hiiltä tai orgaanista ainetta tai molempia.Yet another object of the invention is a gas generator or a gas delivery system for a vehicle security device such as a car, and a vehicle security system using the gas generating composition of the invention. In a gas generator and similar systems, the composition of the invention is used to produce gas. More specifically, the gas 10 generator employs a composition for producing a gas comprising the oxidizing agent of the invention, ammonium nitrate, which is in powder form and without additives to stabilize the ammonium nitrate in the gas producing composition against the rash of ammonium nitrate caused by temperature changes. The fuel used in the gas generator is, for example, carbon or organic matter or both.
Keksinnön kohteena on myös prosessi ammoniumnitraatin prosessoimiseksi hapetusaineeksi kaasua tuottavaan koostumukseen 20 erityisesti ajoneuvon turvalaitteen kaasugeneraattoria varten.The invention also relates to a process for processing ammonium nitrate into an oxidizing agent into a gas producing composition 20, in particular for a gas generator for a vehicle safety device.
Prosessissa ammoniumnitraattia prosessoidaan yhdellä tai useammalla menetelmällä ammoniumnitraatin stabilisoimiseksi ilman lisäaineita lämpötilamuutoksien aiheuttamaa rapautumista vastaan sitä käytettäessä hapetusaineena kaasugeneraattorissa 25 kaasua tuottavassa koostumuksessa. Lisäksi prosessissa ammoniumnitraatti saatetaan pulverimuotoon eli rakeistamattomaksi hapetusaineena kaasugeneraattorin kaasua tuottavassa koostumuksessa käyttöä varten. Prosessin myötä keksinnön kohteena on myös hapetusaine ajoneuvon turvalaitteen kaasugeneraattoriin 30 kaasua tuottavaa koostumusta ja/tai kaasugeneraattoria varten, joka on saatavissa keksinnön mukaisella prosessilla.In the process, ammonium nitrate is processed by one or more methods for stabilizing ammonium nitrate, without additives, against weathering caused by temperature changes when used as an oxidizing agent in a gas generator in a gas producing composition. In addition, in the process, ammonium nitrate is powdered, i.e. un Granulated, for use in a gas generating composition of a gas generator. With the process, the invention also relates to an oxidizing agent for the gas generator 30 of a vehicle safety device for a gas producing composition and / or gas generator obtainable by the process of the invention.
Vielä eräitä keksinnön kohteita ovat myös keksinnön mukaisen hapetusaineen käyttö ajoneuvon turvalaitteen kaasugeneraatto35 riin kaasua tuottavassa koostumuksessa ja/tai kaasugeneraattoStill further objects of the invention are the use of an oxidizing agent of the invention in a gas generating composition of a vehicle safety device and / or in a gas generating composition.
20185160 prh 02 -01- 2019 rissa kuin myös koostumuksen käyttö ajoneuvon turvalaitteen kaasugeneraattorissa.20185160 prh 02 -01-20199 as well as the use of the composition in the gas generator of a vehicle safety device.
Kuva 2 esittää erästä esimerkillistä inflaattoria tai kaasun5 muodostusjärjestelmää 10, joka kuuluu turvatyynyjärjestelmän 200 rakennekokonaisuuteen. Turvatyynyjärjestelmään 200 kuuluu ainakin yksi turvatyyny 202 ja inflaattori 10 sisältäen keksinnön mukaista kaasunmuodostuskoostumusta kytkettynä turvatyynyyn 202 siten, että sillä on fluidiyhteys turvatyynyn si10 säpuolen kanssa. Turvatyynyjärjestelmään 200 voi myös kuulua (tai olla sen yhteydessä) yhteentörmäystilanteentunnistin 210. Yhteentörmäystilanteentunnistimeen 210 kuuluu tunnettu yhteentörmäysanturialgoritmi, joka ohjaa turvatyynyjärjestelmän 200 toimintaa esimerkiksi inflaattorin 10 aktivoinnin muodossa 15 törmäystilanteessa.Figure 2 illustrates an exemplary inflator or gas formation system 10 that is part of the airbag system 200 assembly. Airbag system 200 includes at least one airbag 202 and connected to the inflater 10 includes a gas generating composition according to the invention, air bag 202 so that it is fluid communication with the airbag located inside si10. The airbag system 200 may also include (or be associated with) a collision sensor 210. The collision sensor 210 includes a known collision sensor algorithm that controls the operation of the airbag system 200, for example, in the form of activating the inflation device 15 in the event of a collision.
Turvatyynyjärjestelmä 200 voi myös olla laajempaa ja kattavampaa ajoneuvomatkustajan paikoillaanpitojärjestelmää 180, johon kuuluu lisäelementtejä, kuten turvavyökokoonpano 150. Kuvassa 20 2 esitetään kaaviokuvaa yhdestä esimerkillisestä paikoillaanpito järjestelmän sovellusmuodosta. Turvavyökokoonpanoon 150 kuuluu turvavyökotelointi 152 ja kotelosta 152 ulostuleva turvavyö 100. Turvavyön sisäänvedinmekanismi 154 (esimerkiksi, jousikuormitteinen mekanismi) voi olla kytkettynä turvavyön 25 päätyosaan. Lisäksi, turvavyön esikiristin 156 käsittäen kaasunmuodotus- / itsesyttymiskoostumuksen voi olla kytkettynä vyön esikiristinmekanismiin 154 esikiristinmekanismin käyttämiseksi törmäystilanteessa.The airbag system 200 may also be a wider and more comprehensive vehicle passenger restraint system 180 including additional elements, such as a seat belt assembly 150. Figure 20 2 is a schematic diagram of one exemplary restraint system embodiment. The seat belt assembly 150 includes a seat belt housing 152 and a seat belt 100 extending from the housing 152. The seat belt retractor mechanism 154 (e.g., a spring-loaded mechanism) may be coupled to the end portion of the seat belt 25. Additionally, the belt pretensioner 156 comprising the gas-forming / auto-ignition composition may be coupled to the belt pretensioner mechanism 154 for operating the pretensioner mechanism in the event of a collision.
Turvavyökokoonpanoon 150 voi myös kuulua (tai yhteydessä voi olla) yhteentörmäystilanteenanturi 158 (esimerkiksi, inertiaanturi tai kiihtyvyysanturi) sisältäen tunnetun yhteentörmäysanturialgoritmin, joka ohjaa turvavyön esikiristimen 156 käyttöä esimerkiksi esikiristimeen sovitetun pyroteknisen sy35 tyttimen käytöllä. Ajoneuvon turvalaite voi olla yhtä laillaThe seat belt assembly 150 may also include (or may be associated with) a collision sensor 158 (e.g., an inertia sensor or an acceleration sensor) including a known collision sensor algorithm that controls the use of a belt pretensioner 156, such as a pyrotechnic actuator. The vehicle restraint may be equally valid
20185160 prh 02 -01- 2019 niin ajoneuvon kuljettajan tai matkustajan turvalaite, kuten esimerkiksi turvatyyny, sivutörmäyssuoja tai jalankulkijaa tai vastaavaa varten järjestetty auton ulkopuolelle laukeava turvatyyny .20185160 prh 02 -01-20199 such as an airbag deployed for the driver or passenger of the vehicle, such as an airbag deployed for the car, side impact protection or pedestrian or the like.
Turvatyynyjen täyttölaitteiden lisäksi keksinnön mukaisia ammoniumnitraatt ipanoksia voidaan käyttää kaikissa kaasulla täyttyvissä laitteissa, esimerkiksi ajoneuvojen turvavyölaitteiden esikiristimissä ja turvaverkoissa. Turvatyynyjen, tur10 vaverhojen ja turvavyölaitteiden esikiristimien lisäksi keksintöä on mahdollista hyödyntää myös muissa nopeaa kaasun muodostusta ja/tai kaasulla täyttymistä vaativissa sovelluksissa, joissa tarvitaan erittäin edullisia ratkaisuja, joilla on muihin ratkaisuihin verrattuna pieni ympäristövaikutus ja pienet 15 terveysvaikutukset laitteen valmistusprosessin ja sen muun elinkaaren aikana.In addition to the airbag inflators, the ammonium nitrate cartridges of the invention may be used in all gas-filled devices, such as vehicle seat belt pretensioners and safety nets. In addition to airbags, tur10 curtains and seat belt pretensioners, the invention is also applicable to other applications requiring rapid gas formation and / or gas filling, which require very inexpensive solutions that have low environmental impact and low health impacts during the manufacturing process and other life of the device.
Keksinnön mukaisen hapetusaineen ja sitä sisältävän koostumuksen myötä räjähde tuottaa suuren määrän palamiskaasuja suh20 teessä räjähteen painoon. Tällöin inflaattoreista voidaan tehdä kevyempiä. Palamislämpötila jää myös riittävän alhaiseksi, mikä parantaa matkustajaturvallisuutta.With the oxidizing agent of the invention and the composition containing it, the explosive produces a large amount of combustion gases relative to the weight of the explosive. This makes lighter inflation possible. The combustion temperature will also remain low enough to improve passenger safety.
On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät 25 kuvat on tarkoitettu ainoastaan havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Keksintöä ei siten ole rajattu pelkästään edellä esitettyihin tai patenttivaatimuksissa määriteltyihin suoritusmuotoihin, vaan alan ammattimiehelle tulevat olemaan ilmeisiä monet erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnokset, 30 jotka ovat mahdollisia oheisten patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.It is to be understood that the foregoing description and the accompanying drawings are intended only to illustrate the present invention. Thus, the invention is not limited to the embodiments set forth above or as defined in the claims, but many variations and modifications of the invention which are within the scope of the inventive concept defined in the appended claims will be apparent to those skilled in the art.
Claims (14)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20185160A FI127822B (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Oxidation agent for a composition that produces gas in a vehicle's safety device, composition for producing gas, and gas generator for a vehicle's safety device |
PCT/FI2019/050146 WO2019162575A1 (en) | 2018-02-22 | 2019-02-22 | Oxidizer agent for a composition generating gas in a protection device of a vehicle, composition for generating gas, and a gas generator for a protection device of a vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20185160A FI127822B (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Oxidation agent for a composition that produces gas in a vehicle's safety device, composition for producing gas, and gas generator for a vehicle's safety device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20185160A1 FI20185160A1 (en) | 2019-03-15 |
FI127822B true FI127822B (en) | 2019-03-15 |
Family
ID=65728724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20185160A FI127822B (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Oxidation agent for a composition that produces gas in a vehicle's safety device, composition for producing gas, and gas generator for a vehicle's safety device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI127822B (en) |
-
2018
- 2018-02-22 FI FI20185160A patent/FI127822B/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI20185160A1 (en) | 2019-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4369079A (en) | Solid non-azide nitrogen gas generant compositions | |
US5551725A (en) | Vehicle airbag inflator and related method | |
JP4029194B2 (en) | Ignition-type gas generation method that generates non-toxic, odorless and colorless gas without producing fine particles | |
Wu et al. | New coordination complexes-based gas-generating energetic composites | |
US6019861A (en) | Gas generating compositions containing phase stabilized ammonium nitrate | |
US8221565B2 (en) | Combustion inhibitor coating for gas generants | |
US20110169254A1 (en) | Active-active failover for a direct-attached storage system | |
US20090020197A1 (en) | Gas generating compositions and airbag inflators | |
EP0400809B1 (en) | Gas generant compositions containing salts of 5-nitrobarbituric acid, salts of nitroorotic acid, or 5-nitrouracil | |
US6221187B1 (en) | Method of safely initiating combustion of a gas generant composition using an autoignition composition | |
US6589375B2 (en) | Low solids gas generant having a low flame temperature | |
FI127822B (en) | Oxidation agent for a composition that produces gas in a vehicle's safety device, composition for producing gas, and gas generator for a vehicle's safety device | |
US20050199325A1 (en) | Gas generator and method for the generation of low-temperature gas | |
JP5714009B2 (en) | Inflator assembly | |
WO1999054270A1 (en) | METHOD OF REDUCING NO¿x? | |
KR20050020990A (en) | Micro-Gas Generation | |
JP3426250B2 (en) | Selective non-catalytic reduction (SNCR) of toxic effluents of airbag inflators | |
KR19980703401A (en) | Flame expansion method generating particulates, non-toxic, odorless and colorless gas | |
Hasue et al. | Mixtures of phase-stabilized ammonium nitrate and tetrazoles as new gas-generating agent compositions | |
WO2019162575A1 (en) | Oxidizer agent for a composition generating gas in a protection device of a vehicle, composition for generating gas, and a gas generator for a protection device of a vehicle | |
US20050274440A1 (en) | Gas generating composition | |
Tykol | Burning Rate Characterization of Guanidine Nitrate and Basic Copper Nitrate Propellants with Nano-and Micron-Sized Metal Oxide Additives | |
Gezerman | Downgrading of detonation properties of ammonium nitrate using calcium carbonate, dolomite, and fly ash | |
WO1995032165A1 (en) | Gas generator for airbag | |
US20040025991A1 (en) | Nitroguanidine based gas generant containing mica |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Ref document number: 127822 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |