CZ303225B6

CZ303225B6 - Pyrotechnická slož pro bezpecnostní systémy pasivní ochrany, zejména pro použití v airbagu ci predpínaci bezpecnostních pásu

Info

Publication number: CZ303225B6
Application number: CZ20080654A
Authority: CZ
Inventors: Zigmund@Jan; Matyáš@Robert; Jalový@Zdenek; Šelešovský@Jakub
Original assignee: Explosia A.S.; Univerzita Pardubice
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2012-06-06
Also published as: CZ2008654A3

Abstract

Pyrotechnická slož pro bezpecnostní systémy pasivní ochrany, zejména pro použití v airbagu ci predpínaci bezpecnostních pásu, která obsahuje palivo, okyslicovadlo, pojivo a prípadne i technologickou prísadu, pricemž pyrotechnická slož obsahuje 5 až 45 % hmotn. paliva tvoreného dusicnanem bis(1-amidino-O-alkylmocovina) mednatým (alkylem ve vzorci je uhlovodíkový zbytek obecného vzorce C.sub.n.n.H.sub.2n+1.n., kde n=1 až 10), 50 až 90 % hmotn. okyslicovadla, 4 až 20 % hmotn. pojiva a 0 až 5 % hmotn. technologických prísad.

Description

Vynález se týká pyrotechnické sloze pro bezpečnostní systémy pasivní ochrany, zejména pro použití v airbagu či předpínači bezpečnostních pásů, která obsahuje palivo, okysličovadlo, pojivo a případně i technologickou přísadu.

Dosavadní stav techniky

Zejména v automobilovém průmyslu se pro zmírnění následků havárií a nehod používají bezpeč15 nostní systémy pasivní ochrany, jako jsou airbagy, předpínače bezpečnostních pásů, iniciátory ochranného pohybu dílů karoserie (jako jsou např. aktivní kapota atd.) atd. Tyto bezpečnostní systémy pasivní ochrany jsou zpravidla založeny na rychlé a předem definované reakci ochranných prvků na detekované nebezpečí. Rychlost reakce bezpečnostních systémů pasivní ochrany je zpravidla dosahována stlačeným plynem z tlakové nádoby nebo hořením pyrotechnické slože.

Tím se dosáhne rychlé a včasné reakce bezpečnostních systémů pasivní ochrany, např. naplnění airbagu, pohybu předpínačů bezpečnostních pásů, pohybu aktivní kapoty apod., což ve svém důsledku vede ke zmírnění následků nehod a havárií.

Nevýhodou použití stlačeného plynu z tlakové nádoby je relativně vysoká hmotnost a potřebný velký objem tlakové nádoby, což nepříznivě ovlivňuje nárůst hmotnosti celého zařízení, tj. i vozidla. Další nevýhodou je obtížná a nebezpečná manipulace s tlakovou nádobou s plynem pod vysokým tlakem. Je zřejmé, že zde existuje také nemalé riziko exploze samotné tlakové nádoby při nehodě Či havárii, což je dalším výrazným nedostatkem tohoto řešení.

Nevýhodou stávajících pyrotechnických složí je jejich nitrocelulózový základ, díky němuž hořením stávajících pyrotechnických složí vznikají toxické plynné zplodiny, obsahující především oxidy dusíku a oxid uhelnatý, které jsou zejména při aktivaci bezpečnostního systému uvnitř kabiny vozu nebezpečné pro zdraví posádky i okolí a také jsou nebezpečné pro životní prostředí. Další nevýhodou je relativně nízká termická stabilita používaných pyrotechnických složí.

Cílem vynálezu je odstranit nebo alespoň minimalizovat nedostatky dosavadního stavu techniky.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu je dosaženo pyrotechnickou složí pro bezpečnostní systémy pasivní ochrany, zejména pro použití v airbagu či předpínači bezpečnostních pásů, jejíž podstata spočívá v tom, že obsahuje 5 až 45% hmotn. paliva tvořeného dusičnanem bis(l-amidino-O-alkylmočovina) měďnatým (alkylem ve vzorci je uhlovodíkový zbytek obecného vzorce C_nH2_n+i, kde n=l až 10),

50 až 90 % hmotn. okysličovadla, 4 až 20 % hmotn. pojivá a 0 až 5 % hmotn. technologických přísad.

Výhodou pyrotechnické slože podle tohoto vynálezu je nízký obsah toxických zplodin v plynných zplodinách hoření. Obsah nejvíce sledovaných toxických plynů jako oxid uhelnatý a oxidy dusíku je významně nižší než u současně užívaných pyrotechnických složí na bázi nitrocelulózy. Velkou výhodou je rovněž snadná příprava paliva (dusičnanů bÍs0-anndino-O-alkylmočovina) měďnatých) ve vysokém výtěžku a dobrá laborovatelnost. V neposlední řadě je výhodou také nízká cena výchozích surovin ajejich snadná dostupnost. Další výhodou pyrotechnické slože podle vynálezu je její vyšší termická stabilita ve srovnání s doposud používanými pyro55 technickými složemi na bázi nitrocelulózy.

-1 CZ 303225 B6

Výhodná provedení vynálezu jsou uvedeny v závislých patentových nárocích a v příkladech provedení vynálezu.

Popis obrázků na výkrese

Vynález je schematicky znázorněn na výkrese, kde ukazuje obr. 1 obecný chemický vzorec dusičnanu bis(l-amidino-í3-alkylmočovina) měďnatého, (alkylem ve vzorci je uhlovodíkový io zbytek obecného vzorce C_nH2_n+t, kde n=l až 10), kde „R“ značí alkyl; obr. 2 průběh závislosti tlaku na čase během hoření pyrotechnické slože č. t z tabulky č. 1 (dusičnan bis(l-amidino-č>ethylmočovina) měďnatý jako palivo).

Příklady provedení vynálezu

Vynález bude popsán na několika příkladech provedení pyrotechnické slože, zejména z hlediska možné variability obsahu jednotlivých složek a možné variability chemického složení jednotlivých složek v rámci daných skupin chemických látek a sloučenin.

Pyrotechnická slož podle vynálezu obsahuje 5 až 45 % hmotn. paliva, 50 až 90 % hmotn. okysličovadla, 4 až 20 % hmotn. pojivá a případně i 0 až 5 % hmotn. technologických přísad.

Palivem v pyrotechnické složi dle vynálezu je látka nebo směs látek ze skupiny dusičnanů bis( 125 amidino-O-alkylmočovina) měďnatých (alkylem ve vzorci je uhlovodíkový zbytek obecného vzorce kde n=l až 10), která je specifikována na obr. 1. Příkladem paliva z předmětné skupiny je dusičnan bis(l-amid i no-O-methy (močovina) měďnatý a/nebo dusičnan bis(l-amidino—O—ethylmočovina) měďnatý a/nebo dusičnan bís(l-amidino-O-propylmočovina) měďnatý a/nebo další dusičnany bis(l-amidino-O-alkylmočovina) měďnaté nebo jejich směsi.

OkysliČovadlem v pyrotechnické složi dle tohoto vynálezu je chloristan draselný a/nebo chloristan amonný a/nebo chloristan sodný a/nebo dusičnan draselný a/nebo dusičnan strontnatý a/nebo dusičnan sodný a/nebo peroxid zinečnatý.

Pojivém v pyrotechnické složi podle tohoto vynálezu je nitrocelulóza a/nebo karboxymethylcelulóza a/nebo hydroxypropylmethylcelulóza a/nebo étery celulózy a/nebo polyvinylizobutyleter a/nebo fluoroelastomer a/nebo dextrin a/nebo guar gum a/nebo kopolymer polyvinylizobutyleterpolyvinylchlorid.

Složení šesti konkrétních pyrotechnických složí podle vynálezu je uvedeno v následující tabulce č. 1.

-2CZ 303225 B6

Složky	Obsah v % hmotn.
slož č.1	slož č.2	slož č.3	slož č.4	slož č.5	slož č.6
KCIO₄			53			41
NH4CIO4	36	33		36
Sr(NO₃)₂	36	33				41
KNO₃				36
ΖΓ1Ο2					84
dusičnan bis(1-amidino-O- methylmočovina) měďnatý		18,5	35,5		5,5
dusičnan bis( 1 -amidino-O- ethylmočovina) měďnatý	15					7
dusičnan bis(1-amidino-O- propylmočovina) měďnatý				11,5
pojivo	10,5	14	10	15	9	9,5
dibutytftalát	1				1	1
Fe₂O₃	1	1	1	1
grafit	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5

Tabulka č. 1

Složení uvedených pyrotechnických složí odpovídá téměř vyrovnané kyslíkové bilanci, což zabezpečuje minimální objem toxických plynů ve zplodinách hoření.

Pyrotechnické sloze byly připraveny smícháním okysličovadla (popř. směsi okysličovadel) s palivem tvořeným dusičnanem bis(l-amidino-O-alkylmočovina) měďnatým. Pojivo bylo přidáno ve formě vodného roztoku. Na závěr byl do směsi zapracován modifíkátor fyzikálních vlastností a to kopolymer vinylacetát-ethylen. Po homogenizaci prohnětením, lisování a řezání io byla získána konečná pyrotechnická slož, z níž po iniciaci a shoření vznikají plynné zplodiny s nízkou toxicitou.

Výhodou pyrotechnické sloze podle vynálezu je nízký obsah toxických zplodin v plynných zplodinách hoření uvedené slože, který je u nejvíce sledovaných plynů jako oxid uhelnatý a oxidy dusíku významně nižší než u současně používaných pyrotechnických složí na bázi nitrocelulózy.

Obsah předpokládaných toxických zplodin hoření pyrotechnické slože č. 1 z tabulky č. I je uve-3CZ 303225 B6

toxické zplodiny hoření	obsah plynů v ppmv
CO	1150
NO	94
no₂	2
NO_X	96
Cl₂	0

Tabulka č. 2

Minimálního obsahu toxických zplodin hoření je dosaženo u pyrotechnické slože s vyrovnanou kyslíkovou bilancí nebo s kyslíkovou bilancí blízkou vyrovnané kyslíkové bilanci.

Průběh závislosti tlaku na čase během hoření pyrotechnické slože č. 1 z tabulky ě. 1 (dusičnan bis(l~amidino-0-ethylmočovina) měďnatýjako palivo) v balistické bombě je uveden na obr. 2.

Spalná a dopočítaná slučovací tepla dusičnanu bis(l-amidino-O-alkylmočovina) měďnatého io (alkylem ve vzorci je uhlovodíkový zbytek obecného vzorce C_nH_2n+b kde n=l až 4) stanovená ve spalném kalorimetru jsou uvedena v následující tabulce č. 3.

	spatné teplo (kJ.jnol·¹)	slučovací teplo (kJ.mol·¹)
dusičnan bis(l-amidino-O-methylmočovina) měďnatý	-3 840	-960
dusičnan bis(l-amidino-O-ethylmočovina) měďnatý	-4 770	-32
dusičnan bis(l-amidino-O-propylmočovina) měďnatý	-6 190	+ 1 390
dusičnan bis(l-amidino-O-butylmočovina) měďnatý	-7 540	+ 2 740

Tabulka č. 3

Průmyslová využitelnost

Pyrotechnická slož podle tohoto vynálezu je využitelná jako aktivní část vyvíječů plynů v bezpečnostních systémech pasivní ochrany v automobilech a dalších dopravních prostředcích, zejména pro předpínače bezpečnostních pásů, airbagy apod.

Claims

25 PATENTOVÉ NÁROKY

1. Pyrotechnická slož pro bezpečnostní systémy pasivní ochrany, zejména pro použití v airbagu či předpínači bezpečnostních pásů, která obsahuje palivo, okysličovadlo, pojivo a prí30 pádně i technologickou přísadu, vyznačující se tím, že obsahuje 5 až 45 % hmotn. paliva tvořeného dusičnanem bis( 1 -amidino-O-alkylmočovina) měďnatým (alkylem ve vzorci je

-4CZ 303225 B6 uhlovodíkový zbytek obecného vzorce C_nH2_n+1, kde n-1 až 10), 50 až 90 % hmotn. okysličovadla, 4 až 20 % hmotn. pojivá a 0 až 5 % hmotn. technologických přísad.
2. Pyrotechnická slož podle nároku l, vyznačující se tím, že okysličovadlo je tvo5 řeno chloristanem sodným a/nebo chloristanem draselným a/nebo chloristanem amonným a/nebo dusičnanem draselným a/nebo dusičnanem strontnatým a/nebo dusičnanem sodným a/nebo peroxidem zinečnatým a/nebo amonnou solí kyseliny dinitraminové (ADN).
3. Pyrotechnická slož podle nároku 1, vyznačující se tím, že pojivo je tvořeno io nitrocelulózou a/nebo karboxamethylcelulózou a/nebo hydroxypropylmethylcelulózou a/nebo étery celulózy a/nebo polyvinylizobutyleterem a/nebo fluoroelastomerem a/nebo dextrinem a/nebo guarovou gumou a/nebo kopolymerem polyvinylizobutyleter-polyvinylchlorid.