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Die vorliegende Erfindung betrifft gaserzeugende Zusammensetzungen, die verbrannt werden,
um ein Aufblasen für Automobilluftsack-Rückhaltesysteme und andere aufblasbare
Luftsackanwendungen zu liefern.
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Luftsacksysteme wurden entwickelt, um den Insassen eines Fahrzeuges im Falle einer
Frontalkollision durch rasches Aufblasen eines Kissens oder Beutels zwischen dem
Fahrzeuginsassen und dem Inneren des Fahrzeuges zu schützen. Der aufgeblasene Luftsack
absorbiert die Energie des Insassen, um ein allmähliches gesteuertes Niedergleiten zu ergeben,
und liefert ein Kissen zur Verteilung der Körperlasten und um den Insassen dagegen zu schützen,
daß er auf die harten Fahrzeuginnenflächen aufschlägt.
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Die meisten heute im Gebrauch befindlichen üblichen Luftsacksysteme enthalten an Bord
einen Kollisionssensor, eine Aufblaseinrichtung und einen zusammengefalteten aufblasbaren
Beutel, der mit dem Gasauslaß der Aufblaseinrichtung verbunden ist. Die Aufblaseinrichtung hat
typischerweise ein Metallgehäuse, das einen elektrisch gezündeten Zünder, eine feinteilige
gaserzeugende Zusammensetzung und ein Gasfiltersystem enthält. Vor seiner Verwendung wird
der zusammengefaltete Beutel hinter einer Schutzhülle im Lenkrad (für ein Fahrerschutzsystem)
oder in der Instrumententafel (für ein Insassensystem) eines Fahrzeuges gelagert. Wenn der
Sensor bestimmt, daß das Fahrzeug in eine Kollision verwickelt ist, sendet er ein elektrisches
Signal an den Zünder, der die gaserzeugende Zusammensetzung zündet. Die gaserzeugende
Zusammensetzung brennt ab und erzeugt ein großes Volumen relativ kühler gasförmiger
Verbrennungsprodukte in einer sehr kurzen Zeit. Die Verbrennungsprodukte sind in dem
Filtersystem enthalten und werden durch dieses und in den Beutel durch das Gehäuse der
Aufblaseinrichtung geschickt. Das Filtersystem hält alle festen und flüssigen
Verbrennungsprodukte in der Aufblaseinrichtung zurück und kühlt das erzeugte Gas auf eine für den
Fahrzeuginsassen tolerierbare Temperatur. Der Beutel bricht aus seiner Schutzhülle und wird
aufgeblasen, wenn er mit den filtrierten Verbrennungsprodukten gefüllt wird, die aus dem
Gasauslaß der Aufblaseinrichtung kommen.
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Die Erfordernisse eines Gaserzeugers, der für die Verwendung in einem Automobilluftsack
geeignet ist, sind sehr anspruchsvoll. Der Gaserzeuger muß sehr schnell abbrennen, um den
Luftsack in etwa 30 msec aufzublasen, doch muß die Verbrennungsgeschwindigkeit stabil,
steuerbar und reproduzierbar sein, um eine Beutelentfaltung und ein Beutelaufblasen in einer
Weise zu gewährleisten, die keine Beeinträchtigung der Fahrzeuginsassen oder Zerstörung des
Beutels verursacht. Die Brenngeschwindigkeit des Gaserzeugers ist somit sehr kritisch.
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Der Gaserzeuger muß extrem zuverlässig während der Lebensdauer des Fahrzeuges (zehn
oder mehr Jahre) sein. Die Zündung muß sicher sein, und die Verbrennungsgeschwindigkeit der
Gaserzeugerzusammensetzung muß konstant bleiben, obwohl die Zusammensetzung Vibrationen
und einem weiten Temperaturbereich ausgesetzt wird. Der Gaserzeuger wird gegen Feuchtigkeit
geschützt, wenn er in der Aufblaseinrichtung dicht verschlossen ist, sollte aber noch relativ
unempfindlich gegen Feuchtigkeit sein, um Probleme während der Herstellung und Lagerung des
Gaserzeugers und der Anordnung der Aufblaseinrichtung auf einem Minimum zu halten und um
eine Zuverlässigkeit während der Lebensdauer des Luftsacksystems zu gewährleisten.
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Der Gaserzeuger muß wirksam kühles, nichtgiftiges, nichtkorrodierendes Gas erzeugen,
welches leicht filtriert wird, um feste oder flüssige Teilchen zu entfernen und so eine
Beeinträchtigung der Fahrzeuginsassen und eine Zerstörung des Beutels auszuschließen.
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Der Gaserzeuger muß gute Wärmebeständigkeit und Langzeitalterungseigenschaften haben,
um eine Funktionsfähigkeit des Luftsacksystems während der Lebensdauer des Fahrzeuges zu
gewährleisten.
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Die Erfordernisse der vorausgehenden Absätze verhindern für viele anscheinend geeignete
Zusammensetzungen eine Verwendung als Luftsackgaserzeuger.
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Mischungen von Natriumazid und Eisen(III)-oxid sind günstig vom Standpunkt der
Verbrennungstemperatur, der Filtrierfähigkeit fester oder flüssiger Verbrennungsprodukte, des je
Gewichtseinheit der Zusammensetzung erzeugten Gasvolumens und des Fehlens giftiger
gasförmiger Produkte. Sie haben eine Verbrennungstemperatur von nicht mehr als 1000 ºC,
liefern eine wirksame Umwandlung in Gas, erzeugen fast reinen Stickstoff und erzeugen feste
sekundäre Verwendungsprodukte in der Form von Schlacken, die leicht durch das Filtriersystem
der Aufblaseinrichtung eingefangen werden.
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Gaserzeuger auf der Basis von Natriumazid und Eisen(III)-oxid waren bisher jedoch weniger
bevorzugt als andere Zusammensetzungen, da sie instabil und langsam abbrennen und schwierig
zu Tabletten zu verdichten sind (US-Patentschrift Nr. 4 203 787 von Kirchoff et al vom 20. Mai
1980, Spalte 2, Zeilen 25 ff.). Ein weiteres Problem, das in der Vergangenheit die Akzeptanz und
Brauchbarkeit von Gaserzeugern auf der Basis von Natriumazid und Eisenoxid behinderte, war
ihre Neigung, unter normalen atmosphärischen Bedingungen Feuchtigkeit zu absorbieren, welche
die physikalischen Eigenschaften des Gaserzeugers verschlechtert und seine
Brenngeschwindigkeit herabsetzt.
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Das Verdichtungsproblem wurde durch Zusatz von Molybdändisulfid gelöst (Kirchoff, a.a.O.,
Beispiel 6, US-Patentschrift Nr. 4 547 235 von Schneiter et al vom 15. Oktober 1985,
insbesondere Spalte 3, Zeilen 4 bis 8).
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In Zusammensetzungen, die kein Eisen(III)-oxid enthalten, wurde das Problem des instabilen
oder langsamen Abbrennens durch Zugabe eines Gemisches von Kaliumnitrat und feinverteilter
Kieselsäure zu dem Gaserzeuger angegangen (Schneiter et al, a.a.O., besonders Spalte 2, Zeile
50 bis Spalte 3, Zeile 4 und in Spalte 3, Zeilen 8 bis 24). Die Literaturstelle von Schneiter schlug
auch die Verwendung von Schwefel zur Erhöhung der Abbrenngeschwindigkeit vor und liefert in
Beispiel 8 ein Vergleichsbeispiel, in welchem Natriumazid, Eisen(III)-oxid und Schwefel
miteinander vereinigt werden. Die Verbrennungsprodukte dieser Kombination werden von
Schneiter et al aber als stärker ätzalkalisch als ihre bevorzugten Zusammensetzungen gezeigt,
die ein Gemisch von Kieselsäure und Kaliumnitrat als Modifiziermittel für die
Verbrennungsgeschwindigkeit verwenden. Schwefel erzeugt auch einen unangenehmen Geruch und giftiges
Schwefeldioxid, wenn er verbrannt wird.
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Das Problem einer Steigerung der Verbrennungsgeschwindigkeit von Gaserzeugern mit
Natriumazid und Eisenoxid wurde auf viele Weise angegangen, wie durch Verwendung
chemischer Additive und eigenartiger oder spezieller Behandlungsmethoden. Wir kennen keinen
Stand der Technik, in welchem Natriumnitrat als Modifiziermittel für die Brenngeschwindigkeit für
einen Gaserzeuger mit Natriumazid und Eisenoxid verwendet wird.
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Die US-Patentschrift Nr. 3 947 300 von Passauer et al vom 30. März 1976 lehrt einen
Gaserzeuger, der Natriumazid, Kaliumnitrat und Kieselsäure umfaßt. Die Literaturstelle schlägt vor,
daß Bleioxid oder Eisen(III)-oxid als "Glasfluß fördernde Oxide" zugesetzt werden können (Spalte
3, Zeilen 7 bis 13), doch geht die Lehre von der Zugabe großer Mengen solcher Oxide weg
(Spalte 3, Zeilen 50 bis 54).
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Das Problem eines Abbaues von Luftsackgaserzeugern unter feuchten Bedingungen wurde
im relevanten Stand der Technik nicht wesentlich angegangen. Die US-Patentschrift Nr. 3 996 079
von DiValentin vom 7. Dezember 1976 enthält einen routinemäßigen Feuchtigkeitstest in Beispiel
4, testet aber nicht eine Eisen(III) oxid oder Natriumnitrat enthaltende Zusammensetzung und
erklärt nicht, wie die durch Feuchtigkeit verursachte langsamere Brenngeschwindigkeit verbessert
werden kann. Der Feuchtigkeitstest in Beispiel 4 von DiValentin wurde mit 0,02 Gew.-%
Wasserdampf (1,5 % relative Feuchtigkeit) und mit 0,62 Gew.-% Wasserdampf (46 % relative
Feuchtigkeit) durchgeführt. Der letztere Wert ist in der Tat geringer als die mittlere relative
Feuchtigkeit im Juli in den meisten stark bevölkerten Bereichen der Vereinigten Staaten gemäß
Encyclopedia Britannica, 15. Auflage, Band 9, Seite 3 (1980).
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Eine Handelsbroschüre mit unbekanntem Veröffentlichungsdatum, veröffentlicht wenigstens
vor dem 26. Februar 1986 von der Tulco, Inc. beschreibt deren hydrophobe Rauchkieselsäure mit
der Marke TULLANOX 500. Sie empfiehlt die Einarbeitung dieses Materials in verschiedene
Produkte, wie beispielsweise Steichholzköpfe, Streichholzanriebstreifen und Sprengpulver, um
Feuchtwerden zu verzögern und die Wasserbeständigkeit zu verbessern. Kein Vorschlag wird
gemacht, daß hydrophobe Rauchkieselsäure brauchbar in gaserzeugenden Zusammensetzungen
sei.
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Zusammengefaßt, zeigte kein Stand der Technik, wie gaserzeugende Zusammensetzungen
für Luftsäcke, die vorherrschend Natriumazid und Eisen(III)-oxid umfassen, brennschneller
gemacht werden können, insbesondere wenn hohe Feuchtigkeit ein Faktor ist, ohne ätzende
Produkte zu bilden. Die Vorteile von Luftsackgaserzeugern auf der Basis von Natriumazid und
Eisen(III)-oxid wurden somit bisher nicht realisiert. Natriumnitrat und hydrophobe Rauchkieselsäure
wurden bisher für die Verwendung in Luftsack-Gaserzeugerzusammensetzungen nicht verwendet
oder vorgeschlagen.
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Die vorliegende Erfindung ist eine verbesserte Luftsackgas erzeugende Zusammensetzung,
die im wesentlichen aus einem Alkalimetallazid (65 bis 74 %), Eisen(III)-oxid (10 bis 28 %),
Natriumnitrat (5 bis 16 %), hydrophober Rauchkieselsäure (0,1 bis 1 %) und gegebenenfalls
Molybdändisulfid (0 bis 2 %) besteht (merke: alle Prozentsätze hier sind Gewichtsprozentsätze,
wenn nichts anderes angegeben ist). Die Zusammensetzung ist weiterhin durch ihre
Brenngeschwindigkeit von 1,2 bis 1,7 Inch/sec (3,0 bis 4,3 cm/sec) gekennzeichnet, wenn sie zu
Tabletten verdichtet ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf Beispiele
und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, worin
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Fig. 1 eine graphische Darstellung der Werte in Tabelle IV, Beispiele 13 bis 18 ist und
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Fig. 2 eine graphische Darstellung des Behälterdruckes gegen die Zeit ist, wie weiter in Beispiel
19 diskutiert wird.
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Alkalimetallazide sind hier alle brauchbar. Aus gewerblichen Gründen ist derzeit Natriumazid
bevorzugt. Die vielen Vorteile von Aziden als Stickstoffquellen durch Verbrennung sind im Stand
der Technik beschrieben. Die bevorzugte Teilchengröße von Natriumazid ist etwa 25 um. Mehr
als 74 % Natriumazid sind unzweckmäßig, da ein Natriumazidüberschuß in den Rückstand
überführt wird. Weniger als 65 % Natriumazid sind unzweckmäßig, da die Stickstoffausbeute
vermindert wird.
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Die hier brauchbaren Eisen(III)-oxide sind in Einzelheiten in der US-Patentschrift Nr. 3 996 079
(oben genannt), Spalte 3, Zeilen 12 bis 23 beschrieben, auf die hier Bezug genommen wird.
Eisen(III)-oxid von Pigmentgröße (etwa 5,5 um Teilchendurchmesser, spezifische Oberfläche etwa
8 m²/g) und transparentes Eisen(III)-oxid (0,7 bis 0,9 um Teilchendurchmesser, spezifische
Oberfläche etwa 100 m²/g) können hier verwendet werden. Das erstere ist bevorzugt, da es
weniger hygroskopisch ist.
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Natriumnitrat wird als ein Alkalimetallnitrat verwendet, da es einen größeren Einfluß auf die
Brenngeschwindigkeit und Zündeigenschaften der Zusammensetzung als andere
Alkalimetallnitrate hat. Natriumnitrat ist auch leichter erhältlich als Nitrate anderer Alkalimetalle. Es ist jedoch
hygroskopisch und wird so in Kombination mit der nachfolgend diskutierten hydrophoben
Kieselsäure verwendet, um die Empfindlichkeit des Gaserzeugers gegen Feuchtigkeit auf einem
Minimum zu halten. Das bevorzugte Natriumnitrat für die Verwendung hier hat eine Teilchengröße
von etwa 15 um. Die Natriumnitratmenge wird durch ihren Einfluß auf die Brenngeschwindigkeit
bestimmt. Gewöhnlich steigern mehr als 16 % Natriumnitrat die Brenngeschwindigkeit auf einen
unerwünschten Wert, und weniger als 5 % Natriumnitrat ergeben eine Brenngeschwindigkeit, die
zu niedrig ist.
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Hydrophobe Kieselsäure, wie sie hier ins Auge gefaßt wird, ist Rauchkieselsäure mit einer
Teilchengröße von etwa 0,007 um und einer gemessenen Oberfläche von 225 m²/g mit auf ihrer
Oberfläche gebundenen Trimethylsiloxylgruppen. Ungleich üblicher Rauchkieselsäure, die
hydrophil ist, weist hydrophobe Kieselsäure Feuchtigkeit stark ab. Hydrophobe Kieselsäure verleiht
Zusammensetzungen, die 2 % oder weniger ihres Gewichts enthalten, ihre Hydrophobheit.
Hydrophobe Kieselsäure wird unter der Handelsbezeichnung TULLANOX 500 von der Tulco, Inc.
in Lizenz der Cabot Corporation, Boston, Massachusetts vertrieben. Wenn mehr als 2 % dieses
Bestandteils verwendet werden, werden die anderen Bestandteile proportional verdünnt, was
unerwünscht ist.
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Das hier verwendete Molybdändisulfid hat vorzugsweise eine Teilchengröße von etwa 15 um.
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Die Zusammensetzung wird in der Weise hergestellt, daß man die Bestandteile in
pulverisierter Form vorsieht und die Pulver trocken oder als Schlamm vermischt, um ein im
wesentlichen homogenes Gemisch zu bilden.
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Das Gemisch wird dann pelletisiert. Die Größe und Form der Pellets, die angewendete Kraft,
um das Gemisch zu Pellets zu komprimieren, und die ursprünglichen Teilchengrößenverteilungen
der Ausgangsmaterialien beeinflussen alle die Brenngeschwindigkeit der Zusammensetzung.
Vorzugsweise werden alle diese Faktoren reguliert, um die Brenngeschwindigkeit zu maximieren,
soweit dies mit der Erzeugung von Pellets mit der erforderlichen mechanischen Festigkeit, um der
Automobilumgebung leicht zu widerstehen, in Übereinstimmung steht. Ein Vorteil einer
Verwendung eines Modifiziermittels zur Erhöhung der Brenngeschwindigkeit der
Zusammensetzung ist der, daß die Pellets dicker gemacht werden können und somit dauerhafter und je
Gewichtseinheit weniger teuer sind, ohne die Brenngeschwindigkeit unannehmbar zu vermindern.
Beispiele 1 und 2
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Die in Tabelle I gezeigten Zusammensetzungen wurden hergestellt. Ein Teil einer jeden
Zusammensetzung wurde als ein lockeres Pulver gehalten, und ein zweiter Teil wurde zu
Tabletten mit einem Durchmesser von 1/4 Inch (6,35 mm) verformt. Die Zusammensetzungen
unterscheiden sich nur bezüglich der Quelle für das Eisen(III)-oxid. Das transparente Oxid des
Beispiels 1 enthielt anfangs mehr Wasser (1,30 %) als das reguläre Eisen(III)-oxid des Beispiels
2 (0,09 %). Die Zahlen der Tabelle I für das "Anfangswasser" sind das Produkt der obigen
Wassergehalte und des Anteils an Eisen(III)-oxid in den Zusammensetzungen.
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Die Pulver- und Tablettenformen jeder Zusammensetzung wurden dann 14 Tage in einem
unbegrenzten Raum bei 200 ºF (93 ºC) gehalten, wonach sie erneut gewogen wurden. Jede
Probe verlor etwas Gewicht, was einem Verlust von zurückgehaltenem Wasser zuzuschreiben
war. Die Proben in Pelletform verloren viel weniger Gewicht als jene in Pulverform, und die
transparenten Oxidproben verloren mehr Wasser, aber einen kleineren Anteil ihres
Anfangswassergewichtes als die entsprechenden regulären Oxidproben. Die Gewichtsveränderungen
waren gering.
Beispiel 3 bis 8
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Die in Tabelle II gezeigten Zusammensetzungen wurden hergestellt und zu Tabletten mit
einem Durchmesser von 1/4 Inch (6,35 mm) verformt. Die Tabletten wurden bei den angegebenen
relativen Feuchtigkeiten bei Umgebungstemperatur (etwa 72 ºF oder 22 ºC) während 14 Tagen
gelagert. Gewichtsgewinne sind als positive Zahlen und Gewichtsverluste als negative Zahlen in
Tabelle II angegeben.
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Betrachtet man zunächst die Beispiele 3 und 4, die 2 % hydrophobe Kieselsäure enthielten
und jeweils mit transparentem Eisen(III)-oxid und regulärem Eisenoxid mit 30 % Feuchtigkeit
gewonnen wurden, so gewannen sie jeweils Gewicht. Die transparentes Eisen(III)-oxid enthaltende
Probe gewann viel mehr als die andere Probe, doch gewann keine Probe eine wesentliche
Gewichtsmenge. Bei 90 % relativer Feuchtigkeit, was ein sehr scharfer Test für die
Widerstandsfähigkeit der Zusammensetzungen gegen Feuchtigkeit ist, blieb jede Tablette der Beispiele 3 und
4 intakt.
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Im Vergleich mit den Beispielen 3 und 4 enthielten die Zusammensetzungen der Beispiele 5
und 6 keine hydrophobe Kieselsäure, mehr Natriumazid, weniger Eisen(III)-oxid und 10,8 %
Natriumnitrat. Beispiel 5 wurde mit transparentem Eisen(III)-oxid und Beispiel 6 mit regulärem
Eisenoxid hergestellt. Bei 30 % relativer Feuchtigkeit verlor Beispiel 5 eine kleine Gewichtsmenge,
und Beispiel 6 gewann Gewicht. Keine der Veränderungen schien bedeutsam. Bei 60 % relativer
Feuchtigkeit gewann die Zusammensetzung des Beispiels 5 etwas Gewicht, doch die
Zusammensetzung des Beispiels 6 gewann hundertmal so viel Gewicht wie bei 30 % Feuchtigkeit.
Bei 90 % relativer Feuchtigkeit absorbierten die Zusammensetzungen der Beispiele 5 und 6 genug
Wasser, um sie aufzulösen. Dieser Wert zeigt, daß die Abwesenheit von hydrophober Kieselsäure
die Wasseraufnahme bis zu dem Punkt wesentlich steigert, bei dem die Tabletten durch hohe
Feuchtigkeit zerstört werden.
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Die Zusammensetzungen der Beispiele 7 und 8 ähneln jenen der Beispiele 3 und 4 mit der
Ausnahme, daß die Beispiele 7 und 8 Schwefel und keine hydrophobe Kieselsäure enthalten. Bei
30 % relativer Feuchtigkeit benahmen sich die Beispiele 7 und 8 wie die Beispiele 5 und 6. Bei
60 % relativer Feuchtigkeit nahm das transparente Oxid viel mehr Gewicht als das reguläre
Eisen(III)-oxid auf. Wiederum in Abwesenheit von hydrophober Kieselsäure zersetzte sich aber
jede Tablette, wenn sie 90 % relativer Feuchtigkeit ausgesetzt wurde.
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Die Werte der Tabelle II zeigen, daß die vorliegenden Gaserzeuger einer wesentlichen
Feuchtigkeitszerstörung unterliegen, es sei denn, daß sie hydrophobe Kieselsäure enthalten. In
hydrophobe Kieselsäure enthaltenden Zusammensetzungen ist der Einfluß von Feuchtigkeit bei
60 % relativer Feuchtigkeit gering und klar viel weniger bedeutsam bei 90 % Feuchtigkeit als bei
Zusammensetzungen, die keine hydrophobe Kieselsäure enthalten. Diese Ergebnisse gelten
unabhängig davon, ob Natriumnitrat vorhanden ist oder nicht.
Beispiele 9 bis 13
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Tabelle III zeigt die Zusammensetzungen, Pelleteigenschaften und Brenngeschwindigkeiten
für die Zusammensetzungen der Beispiele 9 bis 12. Beispiel 9 enthält stöchiometrische Anteile
von Natriumazid, Eisen(III)-oxid (reguläres) und Natriumnitrat, und Beispiel 10 enthält weniger als
die stöchiometrische Menge an Natriumazid und mehr als die stöchiometrische Menge an
Eisen(III)-oxid und ist ansonsten identisch mit Beispiel 9. Die Einstellungen der Zusammensetzung
in Beispiel 10 steigerten die Verbrennungsgeschwindigkeit etwas, doch nicht dramatisch und nicht
bis in den bevorzugten Bereich von 3 bis 4,3 cm/sec. Dies zeigt, daß 5 % Natriumnitrat weniger
als die optimale Menge in diesen Zusammensetzungen ist, selbst wenn andere Aspekte der
Zusammensetzungen eingestellt werden, um die Brenngeschwindigkeit zu verbessern.
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Beispiele 11 und 12, wie Beispiel 9, verwenden stöchiometrische Mengen der verbrennbaren
Hauptbestandteile, enthalten aber zunehmend mehr Natriumnitrat. Die Brenngeschwindigkeiten
nehmen dramatisch zu, die Brenngeschwindigkeit im Beispiel 11 ist beim Minimum des
erwünschten Brenngeschwindigkeitsbereiches, und Beispiel 12 liegt innerhalb des erwünschten
Bereiches.
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Somit zeigt Tabelle III den Natriumnitratwert zur Steigerung der Brenngeschwindigkeit
gaserzeugender Zusammensetzungen.
Beispiele 13 bis 18
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Diese Beispiele bestätigen und quantifizieren die Wirkung des Anteils an Natriumnitrat auf die
Brenngeschwindigkeit dieser Zusammensetzungen. Die Zusammensetzungen und
Brenngeschwindigkeiten sind in Tabelle IV aufgeführt. Jede Zusammensetzung wurde, wie oben, zu
Tabletten mit einem Durchmesser von 6,35 mm verdichtet, dann wurde ihre Brenngeschwindigkeit
bestimmt. Die Brenngeschwindigkeit gegen den Prozentsatz an Natriumnitrat für die Beispiele 13
bis 18 ist in Fig. 1 graphisch aufgetragen. Bei gegebenen anderen Bedingungen dieser Beispiele
wird eine Brenngeschwindigkeit von etwa 3 cm/sec durch Verwendung von etwa 6 % Natriumnitrat
erzeugt, und eine Brenngeschwindigkeit von etwa 4,3 cm/sec bekommt man mit etwa 13 %
Natriumnitrat. Für andere Zusammensetzungen ist mehr oder weniger Nariumnitrat erforderlich,
um diese erwünschten minimalen und maximalen Brenngeschwindigkeiten zu erzielen.
Beispiel 19
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80 g der Pellets des Beispiels 9 wurden in eine Aufblaseinrichtung gegeben, deren Auslaß mit
einem 60 l-Behälter verbunden wurde. Die Zusammensetzung wurde gezündet und der Gasdruck
in dem Behälter als eine Funktion der Zeit aufgetragen, um Fig. 2 zu ergeben. Wie die graphische
Darstellung zeigt, war nach 20 msec der Gasdruck in dem Behälter 12,9 N/cm², und bei etwa 85
msec erreichte der Druck seinen Höchstwert von 25,3 N/cm². So wurde Gas mit einer geeigneten
Geschwindigkeit erzeugt, um einen Automobilluftsack aufzublasen.
Tabelle I
Unbegrenzte Alterung bei 93 ºC während 14 Tagen
Bestandteil (Gew.-%)
Beispiel (Gew.-%)
Gesamt
Anfangswasser&sup4;
Form
Pulver
Pellets
Gewichtsveränderung infolge der Alterung
¹ - transparent
² - regulär
³ - hydrophob
&sup4; - Fe&sub2;O&sub3;
Tabelle II
Feuchtigkeitsalterung während 14 Tagen bei Umgebungstemperatur
Bestandteil
Beispeil (Gew.-%)
Gesamt
Relative Feuchtigkeit (%)
Gewichtsgewinn (Gewichtsverlust), Gew.-%¹
Qualitatives Ergebnis¹-
positive Zahlen sind Gewinne, negative Zahlen sind Verluste.
² - Die Tablette blieb nach dem Test intakt.
³ - Die Tablette löste sich in absorbiertem Wasser während des Tests.
Tabelle III
Gaserzeuger-Brenngeschwindigkeiten
Bestandteil
Beispiel (Gew.-%)
Gesamt
Pelletwerte
Durchmesser (mm)
Dichte (g/cm³)
Dicke (mm)
Gewicht (g)
Brenngeschwindigkeit¹:
¹ - gemessen in cm/sec bei einem Druck von 690 N/cm² (1000 psig Überdruck)
Tabelle IV
Zusammensetzungen der Beispiele 13 bis 18
Bestandtel
Beispiel (Gew.-%)
Gesamt
Brenngeschwindigkeit¹
¹ - gemessen in cm/sec bei einem Druck von 690 N/cm².