DE102007020549A1 - Composition useful in gas generator devices for automotive restraint systems comprises DL-tartaric acid as a first fuel, second fuel e.g. triazoles, and potassium chlorate as a first oxidizer - Google Patents

Abstract

A composition (C1) comprises DL-tartaric acid as a first fuel (5-40%); a second fuel (0.1-30%) selected from carboxylic acids, amino acids, tetrazoles, triazoles, guanidines, metal and nonmetal salts; and potassium chlorate (5-70%) as a first oxidizer. An independent claim is included for a gas generating system and vehicle occupant protection system containing (C1).

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGENCROSS REFERENCE TO RELATED REGISTRATIONS

Diese Anmeldung beansprucht die Rechte aus der US-Provisional-Anmeldung mit der Anmeldenummer 60/795,077, hinterlegt am 25. April 2006.These Registration claims the rights of the US Provisional Application with the application number 60 / 795,077, deposited on April 25, 2006.

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Gaserzeugungssysteme und Gaserzeugungs-/Selbstzündungszusammensetzungen, die in Gaserzeugervorrichtungen beispielsweise für automobile Rückhaltesysteme verwendet werden.The The present invention relates generally to gas generating systems and gas generant / autoignition compositions, those in gas generators, for example, for automotive restraint systems be used.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfinder betrifft Gaserzeugungs-/Selbstzündungszusammensetzungen, welche nach der Verbrennung eine kleine Menge von Feststoffen und eine relativ reichliche Menge von Gas erzeugen. Es ist eine fortlaufende Herausforderung, die Menge von Feststoffen zu reduzieren und die Menge an Gas zu erhöhen, wodurch die Anforderungen an die Filtration für einen Gasgenerator verringert werden. Im Ergebnis kann dann der Filter entweder in der Größe verkleinert werden oder insgesamt eliminiert werden, wodurch sich das Gewicht und/oder die Größe des Gasgenerators verringert.The present inventor relates to gas generant / autoignition compositions, which after burning a small amount of solids and generate a relatively abundant amount of gas. It is an ongoing one Challenge to reduce the amount of solids and the Increase amount of gas, which reduces the filtration requirements for a gas generator become. As a result, the filter can either be reduced in size be eliminated or eliminated altogether, thereby increasing the weight and / or the size of the gas generator reduced.

Eine ebenso wichtige Herausforderungen ist es, Gaserzeugungsmittel herzustellen, welche eine relativ geringe Empfindlichkeit in Bezug auf Schlag, Reibung und elektrostatische Ladungsanregung aufweisen.A equally important challenges is to produce gas generants, which has a relatively low sensitivity to impact, Have friction and electrostatic charge excitation.

Es ist ebenso erforderlich, dass Airbaggasgeneratoren Umweltbedingungen unterworfen sind, wie Hochtemperaturhitzealterung, thermischem Altern, Wärmehaushalt, thermi schem Schock, Feuchtigkeitshaushalt und dergleichen. Diese extremen Tests können viele Probleme hervorrufen, die vom Versagen des Aufblasens des Airbags bis zur übermäßigen Druckbeaufschlagung des Gasgenerators, welche zum Riss führen kann, reichen. Es ist daher wünschenswert, ein Gaserzeugungsmittel und ein Gasgenerator-/Gaserzeugungssystem zu haben, das dieses unbeachtet der Konditionierung leistet. Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung für viele dieser Möglichkeiten dar.It is also required that airbag inflators environmental conditions such as high-temperature heat aging, thermal aging, Heat balance, thermal shock, moisture balance and the like. These extreme tests can cause many problems resulting from failure of inflation of the Airbags to excessive pressurization of the gas generator, which can lead to the crack reach. It is therefore desirable a gas generant and a gas generator / gas generation system having this regardless of conditioning. The The present invention provides a solution to many of these possibilities represents.

Im Zusammenhang hiermit sind bestimmte Selbstzündungszusammensetzungen, das sind solche Zusammensetzungen, die angewendet werden, um bei relativ geringen Temperaturen (unter 200°C) eine selbst zu zünden, wegen ihres relativ niedrigen Schmelzpunktes und dadurch ihrer relativ geringen Selbstzündungstemperatur wünschenswert. Zusätzlich ist es ein weiterer Schwerpunkt, Doppelfunktionalität in Bezug auf Gaserzeugung und Selbstzündung zur Verfügung zu stellen. Dennoch leisten bestimmte Chemikalien, welche wünschenswerte Selbstzündungstemperaturen haben, unglücklicherweise auch einen Beitrag zu stärker reaktiven und weniger stabilen Zusammensetzungen gemäß dem USCAR-Hitzealterungstest. Typischerweise wird der Gasgenerator etwa 400 Stunden lang 107°C unterworfen, wie dies in dem Internationalen SAE-Dokument SAE/USCAR-24 „USCAR INFLATOR TECHNICAL REQUIREMENTS AND VALIDATION" definiert ist, welches hierin durch Bezugnahme einbezogen ist.in the Related to this are certain autoignition compositions, the are such compositions that are applied to at relative low temperatures (below 200 ° C) to light one yourself, because of their relatively low melting point and thereby their relative low autoignition temperature desirable. additionally it's another focus, dual functionality in terms on gas production and auto-ignition to disposal to deliver. Nevertheless, certain chemicals afford what desirable ones Ignition temperatures have, unfortunately also contribute to stronger reactive and less stable compositions according to the USCAR heat aging test. Typically, the gas generator is subjected to 107 ° C for about 400 hours, as stated in International SAE document SAE / USCAR-24 "USCAR INFLATOR TECHNICAL REQUIREMENTS AND VALIDATION "defined herein Reference is included.

Es wurde beispielsweise gefunden, dass in anderer Weise wünschenswerte Zusammensetzungen, welche Hydroxyfunktionalität haben, wegen der darin enthaltenen stärker reaktiven Komponenten, eine geringe thermische Stabilität aufweisen. Insbesondere und als ein weiteres Beispiel funktionieren Verbindungen, die Glukose und Kaliumchlorat enthalten, sehr gut als Selbstzündungsmaterial. Jedoch wird, wenn diese dem Hitzealterungstest unterworfen werden, die Selbstzündungstemperatur auf über 200°C erhöht und die thermische Stabilität dieser Zusammensetzung ist nicht mehr gewährleistet. Es wird angenommen, dass, obwohl Hydroxyfunktionalität die Azidität des terminalen Protons an jedem Glukosemolekül durch die Elektronenlokalisierung steigert, dieses die Neigung hat, nach einiger Zeit Wasser als ein Zersetzungsprodukt zu bilden, wenn dieses einer extremen Hitzealterung nach den USCAR-Anforderungen unterworfen wurde. Glukose insbesondere hat sechs Hydroxygruppen, welche bis zu sechs Mole Wasser pro Mol Glukose liefern.It For example, it was found to be desirable in other ways Compositions which have hydroxy functionality because of the therein contained stronger reactive components, have low thermal stability. In particular, and as another example, connections work, containing glucose and potassium chlorate, very good as a self-ignition material. However, when subjected to the heat aging test, the autoignition temperature on over Increased 200 ° C and the thermal stability this composition is no longer guaranteed. It is believed, that, though hydroxy functionality the acidity of the terminal proton at each glucose molecule through electron localization This tends to add water after a while Decomposition product, if this is an extreme heat aging was subjected to the USCAR requirements. Glucose in particular has six hydroxy groups, which are up to six moles of water per mole Deliver glucose.

Daher wäre es eine Verbesserung im Stand der Technik, Zusammensetzungen zur Verfügung zu stellen, die sowohl Selbstzündungs- als auch Gaserzeugungsfunktionalität besitzen. Außerdem müssen diese Zusammensetzungen den Anforderungen der USCAR-Hitzealterung entsprechen, wobei sie eine thermische Stabilität und eine Selbstzündungstemperatur bei oder unterhalb 200°C bewahren.Therefore would it be an improvement in the art to provide compositions which are both auto-ignition as well as gas generating functionality. In addition, these must Compositions meet the requirements of USCAR heat aging, being a thermal stability and a self-ignition temperature at or below 200 ° C preserve.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die oben zitierten Belange werden durch Gaserzeuger oder Gaserzeugungssysteme gelöst, welche eine Selbstzündungs-/Gaserzeugungszusammensetzung umfassen, enthaltend DL-Weinsäure als primären Brennstoff; einen sekundären Brennstoff ausgewählt aus Karbonsäuren, Aminosäuren, Tetrazolen, Triazolen, Guanidinen und deren Mischungen; und Kaliumchlorat als ein Oxidationsmittel. Ein sekundäres Oxidationsmittel, ausgewählt aus Metallnitraten, Metallnitriten, Metallperchloraten und Metalloxiden, anderen bekannten Oxidationsmitteln und deren Mischungen kann ebenso verwendet werden. Nicht hygroskopische Oxidationsmittel sind bevorzugt.The Issues cited above are by gas generators or gas generating systems solved, which is an autoignition / gas generating composition comprising DL-tartaric acid as a primary fuel; a secondary one Fuel selected from carboxylic acids, Amino acids, Tetrazoles, triazoles, guanidines and mixtures thereof; and potassium chlorate as an oxidizer. A secondary oxidant selected from Metal nitrates, metal nitrites, metal perchlorates and metal oxides, other known oxidizing agents and their mixtures may as well be used. Non-hygroscopic oxidants are preferred.

In weiterer Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ein Gaserzeuger oder Gaserzeugungssystem und ein Fahrzeuginsassenschutzsystem, welches die Selbstzündungs-/Gaserzeugungszusammensetzung inkorporiert, ebenfalls eingeschlossen.In further agreement with the present invention is a gas generant or gas generating system and a vehicle occupant protection system incorporating the autoignition / gas generant composition incorporated, also included.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine Querschnittsseitenansicht, welche die generelle Struktur eines Gasgenerators in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 Fig. 12 is a cross-sectional side view showing the general structure of a gas generator in accordance with the present invention.

2 ist die schematische Darstellung eines exemplarischen Fahrzeuginsassenrückhaltesystems, enthaltend eine Gaserzeugungszusammensetzung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. 2 Figure 3 is a schematic representation of an exemplary vehicle occupant restraint system containing a gas generant composition in accordance with the present invention.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung stellt ein Gaserzeugungssystem zur Verfügung, das wenigstens eines der Folgenden enthält: Selbstzündungsfunktionalität für Airbaggasgeneratoren, verbesserte thermische Stabilität, reduzierte Komponentenreaktivität und/oder verbesserte Empfindlichkeit in Bezug auf Aufprall und Reibung. Das vorliegende Gaserzeugungssystem hat einen einzigartigen Vorteil für die Zündfunktion von auf Chlorat basierenden Selbstzündungssystemen. Der Vorteil wird dadurch erreicht, dass die am stärksten reaktiven Komponenten eines auf Chlorat basierenden Selbstzündungssystems auf ihr minimal funktionales Level reduziert sind, während die Gasausbeute gesteigert wird. Bevorzugte Gaserzeugungssysteme verwenden Selbstzündungs-/Gaserzeugungszusammensetzungen, die aus einer Mischung aus Karbonsäuren als Brennstoffen gebildet sind und die ein oder mehrere Oxidationsmitteln, ausgewählt aus Kaliumchlorat, Kaliumperchlorat, Strontiumnitrat, Kaliumnitrat und Metalloxiden, verwenden (siehe Tabelle 1).The The present invention provides a gas generating system which at least one of the following includes: auto-ignition functionality for airbag inflators; improved thermal stability, reduced Komponentenreaktivität and / or improved sensitivity to impact and friction. The The present gas generating system has a unique advantage for the ignition function chlorate-based autoignition systems. The advantage is achieved by having the most reactive components of a chlorate based autoignition system on it minimally functional levels are reduced, while increasing the gas yield becomes. Preferred gas generating systems use autoignition / gas generant compositions, which is formed from a mixture of carboxylic acids as fuels are and the one or more oxidants selected from Potassium chlorate, potassium perchlorate, strontium nitrate, potassium nitrate and Metal oxides, use (see Table 1).

Obwohl hierdurch nicht beschränkt, wird angenommen, dass das Folgende die Theorie der Wirkweise der vorliegenden Erfindung erklärt. Der primäre Brennstoff der Wahl ist DL-Weinsäure. Der bevorzugte sekundäre Brennstoff ist Bernsteinsäure. Die Kombination dieser beiden Karbonsäuren stellt den bevorzugten Mechanismus für die angestrebte Funktionalität des Systems bereit, basierend auf der Azidität der Karbonsäuren, wie diese durch den pKa-Wert gekennzeichnet ist, und dem Schmelzpunkt. Der Grad von Hydroxysubstitutionen an den Karbonsäuren liefert die notwendige Reaktivität, wenn dies mit dem niedrigen Schmelzpunkt der Bernsteinsäure kombiniert ist. Es wird angenommen, dass diese kombinierte Interaktion mit Kaliumchlorat der für die Selbstzündungsfunktion verantwortliche Mechanismus ist. Die D- und L-Formen der Weinsäure funktionieren gleich gut in diesem System. Jedoch ist es die racemische Mischung der Weinsäure und die Effekte der Wasserstoffbindung zwischen der D- und L-Form, die wie zuvor gesagt, die optimale thermische Stabilität liefern. Es ist anzuerkennen, dass eine relativ niedrige Selbstzündungstemperatur durch diese Beziehung erreicht wird. Der bevorzugte Gehalt an Weinsäure ist etwa 5–40 Gew.-% und weiter bevorzugt etwa 10–25 Gew.-%.Even though not limited thereby It is assumed that the following is the theory of the mode of action of explained in the present invention. The primary Fuel of choice is DL-tartaric acid. The preferred secondary Fuel is succinic acid. The combination of these two carboxylic acids provides the preferred Mechanism for the desired functionality of the system prepared, based on the acidity of carboxylic acids, such as this is indicated by the pKa value and the melting point. The degree of hydroxy substitution on the carboxylic acids provides the necessary reactivity, when combined with the low melting point of succinic acid is. It is believed that this combined interaction with Potassium chlorate for the auto-ignition function responsible mechanism is. The D and L forms of tartaric acid work equally good in this system. However, it is the racemic mixture the tartaric acid and the effects of hydrogen bonding between the D and L forms, which, as stated before, provide the optimum thermal stability. It is recognized that a relatively low autoignition temperature achieved through this relationship. The preferred content of tartaric acid is about 5-40 Wt .-% and more preferably about 10-25 wt .-%.

Bernsteinsäure ist ein bevorzugter Co-Brennstoff innerhalb des Gaserzeugungs-/Autozündungs-(AI)Systems, basierend auf dessen Schmelzpunkt und dem Mangel an Hydroxysubstitution. Während Hydroxysubstitution typischerweise für die Selbstzündungsfunktion erforderlich ist, wird angenommen, dass zu hohe Hydroxysubstitution die Zersetzung erschwert, insbesondere wenn dies den Anforderungen der USCAR-Hitzealterung unterworfen wird. Bernsteinsäure als ein Co-Brennstoff, stellt eine bevorzugte Ergänzung des Selbstzündungs-/Gaserzeugungssystems dar. Der bevorzugte Gehalt an Bernsteinsäure ist etwa 5–30 Gew.-% und weiter bevorzugt etwa 5–20 Gew.-%.Succinic acid is a preferred co-fuel within the gas generating / auto-ignition (AI) system, based on its melting point and lack of hydroxy substitution. During hydroxy substitution typically for the auto-ignition function is required, it is believed that too high a hydroxy substitution the decomposition difficult, especially if this meets the requirements subjected to USCAR heat aging. Succinic acid as a co-fuel, is a preferred supplement to the autoignition / gas generation system The preferred content of succinic acid is about 5-30% by weight. and more preferably about 5-20 Wt .-%.

Das System funktioniert mit anderen geeigneten Karbonsäure-Co-Brennstoffen, wie Schleimsäure, Oxalsäure, Salicylsäure, Apfelsäure, Fumarsäure, Malonsäure, Barbitursäure, Glutaminsäure und Adipinsäure, ist aber nicht beschränkt auf diese. Alternative Karbonsäuren werden im Allgemeinen mit etwa 0–20 Gew.-% verwendet.The system will work with other suitable carbonic acid co-fuels such as, but not limited to, mucic acid, oxalic acid, salicylic acid, malic acid, fumaric acid, malonic acid, barbituric acid, glutamic acid and adipic acid. Alternative carboxylic acids are generally around 0-20 % By weight used.

Andere Co-Brennstoffe, wie Aminosäuren, können in das Gaserzeugungs-/AI-System inkorporiert sein. Aminosäuren, wie, aber nicht beschränkt auf, Glycin, Histidin, Arginin und Serin werden im Allgemeinen mit etwa 0–20 Gew.-% verwendet.Other Co-fuels, such as amino acids, can be incorporated into the gas generation / AI system. Amino acids, like, but not limited on, glycine, histidine, arginine and serine are generally associated with about 0-20 % By weight used.

Es wurde weiterhin gezeigt, dass die Interaktion der Karbonsäure mit anderen Co-Brennstoffen, wie Tetrazolen, Triazolen und Guanidinen, wegen der Verringerung des Schmelzpunktes innerhalb der Brennstoffmischung, niedrigere Selbstzündungstemperatur liefern. Beispielsweise interagieren DL-Weinsäure (Schmp. 210°C) und 5AT (Schmp. 206°C) und haben einen Schmelzpunkt von 151°C. Das gleiche Phänomen wird zwischen 5AT und Bernsteinsäure beobachtet. Das erzwungene Schmelzen in Gegenwart von Kaliumchlorat bietet einen weiteren Mechanismus für die Selbstzündungsfunktion bei niedriger Temperatur.It was further shown to interact with the carboxylic acid other co-fuels, such as tetrazoles, triazoles and guanidines, because of the reduction of the melting point within the fuel mixture, lower autoignition temperature deliver. For example, DL-tartaric acid (mp 210 ° C) and 5AT interact (Mp 206 ° C) and have a melting point of 151 ° C. The same phenomenon will between 5AT and succinic acid observed. Forced melting in the presence of potassium chlorate provides another mechanism for the auto-ignition function at low temperature.

Sekundäre Brennstoffe schließen ein Tetrazole, wie 5-Aminotetrazol; Metallsalze von Azolen, wie Kalium-5-aminotetrazol; nicht metallische Nichtamonium-Salze von Azolen; Nitratsalze von Azolen, wie 5-Aminotetrazol; Nitramin-Derivate von Azolen, wie 5-Aminotetrazol; Metallsalze von Nitramin-Derivaten von Azolen, wie Dikalium-5-aminotetrazol; Metallsalze von Nitramin-Derivaten von Azolen, wie Dikalium-5-aminotetrazol; Nichtmetallsalze von Nitramin-Derivaten von Azolen, wie 5-Aminotetrazol und; Guanidine, wie Dicyandiamid; Salze von Guanidinen, wie Guanidinnitrat; Nitroderivate von Guanidinen, wie Nitroguanidin; Azoamide, wie Azodicarbonamid; Nitratsalze von Azoamiden, wie Azodicarbonamidindinitrat; und deren Mischungen. Der sekundäre Brennstoff kann innerhalb des Systems als Co-Brennstoff zur Weinsäure verwendet werden. US-Patente mit den Nummern 5,035,757 und 5,872,329, welche hiermit durch Referenz einbezogen sind, beschreiben und exemplifizieren bestimmte Typen dieser Brennstoffe.Secondary fuels shut down a tetrazole such as 5-aminotetrazole; Metal salts of azoles, such as potassium 5-aminotetrazole; non-metallic non-ammonium salts of azoles; Nitrate salts of azoles, such as 5-aminotetrazole; Nitramine derivatives of azoles, such as 5-aminotetrazole; Metal salts of nitramine derivatives of azoles, such as dipotassium-5-aminotetrazole; Metal salts of nitramine derivatives of azoles, such as dipotassium-5-aminotetrazole; Non-metal salts of nitramine derivatives of azoles, such as 5-aminotetrazole and; Guanidines, such as dicyandiamide; salts of guanidines, such as guanidine nitrate; Nitro derivatives of guanidines, such as nitroguanidine; Azoamides, such as azodicarbonamide; Nitrate salts of Azoamides, such as azodicarbonamidine dinitrate; and their mixtures. The secondary Fuel can be used within the system as a co-fuel to tartaric acid become. U.S. Patents Nos. 5,035,757 and 5,872,329 which hereby incorporated by reference, describe and exemplify certain types of these fuels.

Weinsäuremischungen mit Kaliumchlorat bieten im Hinblick auf eine bessere Zuverlässigkeit der Selbstzündungsfunktion nach dem Altern Verbesserungen gegenüber Kohlenhydrat-Chlorat(D-Glukose)-Systemen). Weinsäuren haben weniger Hydroxysubstitution als reduzierende Zucker, wie D-Glucose, wodurch die chemische Bildung von Wasser als Zersetzungsprodukt reduziert ist. Die Bildung von Wasser während des Alterungsprozesses beeinträchtigt die Systemstabilität und Funktion.Tartaric acid mixtures With potassium chlorate provide with regard to better reliability the auto-ignition function after aging, improvements over carbohydrate-chlorate (D-glucose) systems). tartaric acids have less hydroxy substitution than reducing sugars, such as D-glucose, causing the chemical formation of water as a decomposition product is reduced. The formation of water during the aging process impaired the system stability and function.

Das primäre Oxidationsmittel des Systems ist Kaliumchlorat. Der Gehalt von Kaliumchlorat ist kritisch für die Selbstzündungsfunktion, aber muss ebenso verringert werden, um den höchst wünschenswerten Sicherheitsfaktor zu erreichen. Die Verwendung von Kaliumchlorat am niedrigsten noch funktionierenden Level gestattet verbesserte(n) Aufprall/Reibung und die Möglichkeit, die Gasausbeute zur Unterstützung der Sauerstoffanforderungen des Systems zu erhöhen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass man sekundäre Oxidationsmittel mit hohem Sauerstoffgehalt und wenig Feststoffen verwendet. Kaliumchlorat wird im Allgemeinen von etwa 5–70 Gew.-% angewendet.The primary Oxidant of the system is potassium chlorate. The content of potassium chlorate is critical for the auto-ignition function, but must also be reduced to the most desirable safety factor to reach. The use of potassium chlorate is lowest yet functioning level allows for improved impact / friction and the possibility the gas yield in support to increase the oxygen requirements of the system. This can be achieved be that one secondary Oxidizer with high oxygen content and low solids used. Potassium chlorate is generally from about 5-70% by weight applied.

Das am meisten bevorzugte sekundäre Oxidationsmittel ist Kaliumperchlorat. Andere bevorzugte sekundäre Oxidationsmittel schließen Metallnitrate, wie Strontiumnitrat und Kaliumnitrat; Metallnitritsalze, wie Kaliumnitrit; basische Metallnitrate, wie Kupfernitrat; Metalloxide, wie Eisenoxid und Kupferoxid; und deren Mischungen ein. Die sekundären Oxidationsmittel werden im Allgemeinen bei etwa 0–50 Gew.-% und weiter bevorzugt bei etwa 10–40 Gew.-% verwendet.The most preferred secondary Oxidizing agent is potassium perchlorate. Other preferred secondary oxidants shut down Metal nitrates, such as strontium nitrate and potassium nitrate; Metal nitrite salts, such as potassium nitrite; basic metal nitrates, such as copper nitrate; Metal oxides, such as iron oxide and copper oxide; and mixtures thereof. The secondary oxidants are generally at about 0-50 wt .-% and more preferred at about 10-40 % By weight used.

Verarbeitungshilfsstoffe, wie Quarzstaub, Bornitrit und Graphit, können ebenso verwendet werden. Dementsprechend kann das Gaserzeugungsmittel in sicherer Weise in Tabletten komprimiert oder vorkomprimiert und dann granuliert werden. Das Gaserzeugungsmittel kann ebenso Binder, wie Zellulosederivate, Zelluloseacetat und Zelluloseacetatbutyrat und Karboxymethylzellulose, Salze von Karboxymethylzellulose; Silikon; Polyalkenkarbonate, wie Polypropylenkarbonat und Polyethylenkarbonat enthalten. Die Verarbeitungshilfsstoffe und/oder Bindemittel werden im Allgemeinen mit etwa 0–15 Gew.-% und weiter bevorzugt mit etwa 0–5 Gew.-% verwendet.Processing aids, fumed silica, boron nitrite and graphite may also be used. Accordingly The gas generant can be safely compressed into tablets or precompressed and then granulated. The gas generant may also be binders such as cellulose derivatives, cellulose acetate and cellulose acetate butyrate and carboxymethyl cellulose, salts of carboxymethyl cellulose; Silicone; Polyalkene carbonates, such as polypropylene carbonate and polyethylene carbonate contain. The processing aids and / or binders are generally around 0-15 Wt .-% and more preferably used with about 0-5 wt .-%.

Schlackenbildner können ebenso angewendet werden und werden aus Siliziumkomponenten, wie elementarem Silizium; Siliziumdioxid; Silikonen, wie Polydimethyliloxan; Silikaten, wie Kaliumsilikat; natürlichen Mineralien, wie Talkum und Tonerde, und anderen bekannten Schlackenbildnern ausgewählt. Der Schlackenbildner wird typischerweise in etwa 0–10 Gew.-% und weiter bevorzugt mit etwa 0–5 Gew.-% angewendet.slag can are applied equally and are made of silicon components, such as elemental silicon; silica; Silicones, such as polydimethyl-siloxane; Silicates, such as potassium silicate; natural minerals, such as talc and alumina, and other known slag formers. Of the Slag former is typically about 0-10 wt.% And more preferred with about 0-5 % By weight applied.

Tabelle 1:

Table 1:

Es wird angenommen, dass die Reaktivität von Kaliumchlorat in einem Selbstzündungssystem Bedenken bezüglich der Funktion erzeugt im Hinblick auf die Aufschlagempfindlichkeit und die Korrosionseigenschaften von Chlorzersetzungsprodukten, insbesondere, wenn diese gemäß den USCAR-Anforderungen hitzegealtert sind. Kohlenhydrat-Chlorat-Systeme zersetzen sich signifikant nach Alterung bei 107°C über 400 Stunden lang. Die Basislinienselbstzündungstemperatur auf der Heizplatte für Kohlenhydrat-Chlorat-Systeme beträgt 174°C, nach der Alterung steigt die Selbstzündungstemperatur auf über 220°C. Es ist allgemein anerkannt, dass für eine optimale Gasgenerator funktion die Selbstzündungszusammensetzung eine Selbstzündungstemperatur von weniger als 220°C aufweisen sollte (siehe Tabelle 2).It It is believed that the reactivity of potassium chlorate in a Auto ignition system Concerns regarding The function generates in terms of impact sensitivity and the corrosion properties of chlorine decomposition products, in particular, if these are heat aged according to USCAR requirements are. Carbohydrate-chlorate systems decompose significantly after aging at 107 ° C for over 400 hours. The baseline auto-ignition temperature on the heating plate for Carbohydrate-chlorate systems is 174 ° C, after the aging increases the autoignition temperature on over 220 ° C. It is generally accepted that for An optimal gas generator function is the auto-ignition composition Ignition temperature less than 220 ° C should have (see Table 2).

Bestimmte bekannte Karbonsäure-Chlorat-Systeme bieten Verbesserungen des Selbstzündungssystems in Hinblick auf die thermische Stabilität, aber sie stellen nicht die doppelte Funktionalität von Gaserzeugungsmittelzusammensetzungen zur Verfügung. Die korrosiven Zersetzungsprodukte von Karbonsäure-Chlorat-Systemen haben das Potenzial, mit den Gasgeneratorkomponenten, wie Aluminium, Stahl, EDPM und Plastik, zu interagieren. Wegen der Reaktivität ist die Menge des Materials für das Selbstzündungssystem an sich beschränkt. Außerdem beruhen bekannte Karbonsäure-Chlorat-Systeme auf einem Dampffänger, im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung.Certain known carboxylic acid-chlorate systems offer improvements in the auto-ignition system in terms of the thermal stability, but they do not provide the dual functionality of gas generant compositions to disposal. The corrosive decomposition products of carboxylic acid chlorate systems have the potential, with the gas generator components, such as aluminum, steel, EDPM and plastic, to interact. Because of the reactivity is the Amount of material for the autoignition system limited in itself. Furthermore are known carboxylic acid-chlorate systems on a steam trap, in contrast to the present invention.

Das vorgeschlagene Gaserzeugungs-/AI-System bietet bis zu 75 Gaserzeugung pro Mol der Gaserzeugungsmittel-/Selbstzündungskombination mit einem Basislinienwert der Heizplatte von 175°C, welcher nach 600 Stunden des Alterns bei 107°C im Wesentlichen unverändert bleibt (Tabelle 1). Der Massenverlust wegen der Zersetzung des vorgeschlagenen Systems ist begrenzt auf etwa 4–20% im Vergleich zu > 20% des DL-Weinsäure-/Kaliumchlorat-Systems und des Kohlenhydrat-Chlorat-Systems (siehe Tabelle 3).The Proposed gas generation / AI system offers up to 75 gas production per mole of gas generant / autoignition combination with a Baseline value of the heating plate of 175 ° C, which after 600 hours of aging at 107 ° C essentially unchanged remains (Table 1). The mass loss due to the decomposition of the proposed Systems is limited to about 4-20% compared to> 20% DL-tartaric acid / potassium chlorate system and carbohydrate-chlorate system (see Table 3).

Tabelle 2: Selbstzündungsfunktion nach dem Altern:

Table 2: Auto-ignition function after aging:

Tabelle 3: Gewichtsverlust einer 3-Gramm-Probe nach dem Altern 600 Stunden @ 107°C in einer verschlossenen 20 ml-Rohre.

Table 3: Weight loss of a 3 gram sample after aging 600 hours @ 107 ° C in a sealed 20 ml tube.

Es sollte angemerkt werden, dass Beispiel 1, wie unten angegeben, das exemplarische „verbesserte Karbonsäure-Chlorat-System" darstellt, auf welches in den Tabellen 2, 3 und 4 Bezug genommen wird. Beispiel 2, wie unten angegeben, definiert die „existierenden Karbonsäure-Chlorat-Systeme", auf welche in den Tabellen 2, 3 und 4 Bezug genommen wird. Beispiel 9, wie unten angegeben, definiert das „Kohlenhydrat-Chlorat-System".It It should be noted that example 1, as given below, the Exemplary "improved carboxylic acid chlorate system" represents which in Tables 2, 3 and 4 is referred. Example 2, as below, defines the "existing carboxylic acid-chlorate systems" referred to in the tables 2, 3 and 4 is referred to. Example 9 as indicated below defines the "carbohydrate-chlorate system".

Die kombinierte Funktionalität der Selbstzündungs- und Gaserzeugungszusammensetzungen reduziert die Kosten im Hinblick auf das Gasgeneratordesign. Ein akzeptabler Widerspruch dieser Erfindung ist, dass die Selbstzündungsfunktion an gute Verbrennungsratenperformance und eine hohe Gasausbeute von etwa 60–70% im Vergleich zu etwa 50–55% Ausbeute der anderen Chlorat-Systeme gekoppelt ist.The combined functionality of the autoignition and gas generant compositions reduces the cost of the inflator design. An acceptable contradiction of this invention is that the autoignition function contributes to good combustion rate performance and high gas yield about 60-70% compared to about 50-55% yield of the other chlorate systems is coupled.

Die Sicherheitsgrenzen für diese Formulierungen sind signifikant verbessert. Kohlenhydrat-Chlorat-Systeme und frühere Karbonsäure-Chlorat-Systeme haben HD50-Werte von 2,064–2,64 Zoll. Reibungssicherheit ist ebenfalls eine Besorgnis. Diese Systeme zeigen BAM-Reibungswerte von 24 N–128 N. Das vorgeschlagene Gaserzeugungssystem bietet HD50-Werte von 4,75–7,3 Zoll für die Aufschlagempfindlichkeit und 216 N–360 N für die Reibungsempfindlichkeit. Der ARC-Test für diese Materialien zeigt weitere Vorteile. Kohlenhydrat-Chlorat-Systeme haben einen ARC-Wert von 109,84°C und andere Karbonsäure-Chlorat-Systeme haben einen ARC-Wert im Bereich von 111°C–126°C. Die Zusammensetzungen, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gebildet wurden, zeigten einen ARC-Wert von 131°C.The Safety limits for these formulations are significantly improved. Carbohydrate-chlorate systems and earlier Carboxylic acid-chlorate systems have HD50 values of 2.064-2.64 Inch. Friction safety is also a concern. These systems show BAM friction values of 24 N-128 N. The proposed Gas generating system offers 4.75-7.3 "HD50 values for impact sensitivity and 216 N-360 N for the Friction sensitivity. The ARC test for these materials shows more Advantages. Carbohydrate chlorate systems have an ARC value of 109.84 ° C and other carboxylic acid chlorate systems an ARC value in the range of 111 ° C-126 ° C. The compositions, in agreement formed with the present invention showed an ARC value of 131 ° C.

Die Kompatibilität mit Gasgeneratorenkomponenten ist mit den vorliegenden Gaserzeugungs-/AI-Systemen ebenfalls dadurch verbessert, dass die Reaktion mit Aluminium, Stahl, EDPM und Plastik nach extremem Altern von 600 Stunden bei 170°C nicht auftrat. (siehe Tabelle 4)The compatibility with gas generator components is compatible with the present gas generation / AI systems also improved by reacting with aluminum, steel, EDPM and plastic did not appear after extreme aging of 600 hours at 170 ° C. (see Table 4)

Tabelle 4: AIM-Alterung und Komponentenkompatibilität

Table 4: AIM aging and component compatibility

Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden aus Bestandteilen gebildet, die von bekannten Lieferanten, wie Aldrich oder Fisher Chemical Companies, angeboten werden. Die Zusammensetzungen können in granulierter Form und in trocken gemischter und in kompaktierter Form in einer bekannten Art und Weise hergestellt werden oder werden anderweitig wie im Stand der Technik bekannt, gemischt. Die Zusammensetzungen können in Gaserzeugern verwendet werden, wie man sie typischerweise in Airbagsystemen oder Insassenschutzsystemen oder in Sicherheitsgurtvorrichtungen oder in Gaserzeugungssystemen wie in einem Fahrzeuginsassenschutzsystem findet, die alle wie im Stand der Technik bekannt, hergestellt werden oder wie dies einem Fachmann bekannt ist. Die Anwendung innerhalb anderer Gaserzeugungssysteme ist ebenso vorgesehen.The Compositions of the present invention are made from components formed by well-known suppliers, such as Aldrich or Fisher Chemical Companies, are offered. The compositions can be used in granulated form and in dry mixed and compacted Form are made in a known manner or become otherwise as known in the art mixed. The compositions can used in gas generators, as they are typically found in gas generators Airbag systems or occupant protection systems or in safety belt devices or in gas generating systems such as a vehicle occupant protection system which are all made as known in the art or as is known to a person skilled in the art. The application within others Gas generating systems is also provided.

Die folgenden Beispiele illustrieren weiterhin die Vorteile der vorliegenden Erfindung. Um vergleichende Zusammensetzungen zu bilden, werden trockene Mischungen der Formulierungen in bekannter Weise hergestellt, welche die verschiedenen, unten beschriebenen Bestandteile beinhalten.The The following examples further illustrate the advantages of the present invention Invention. To form comparative compositions dry mixtures of the formulations prepared in a known manner, which include the various ingredients described below.

BEISPIEL 1:EXAMPLE 1:

In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden 23 Gew.-% DL-Weinsäure (DL-TTA), 15 Gew.-% Bernsteinsäure (SA), 20 Gew.-% Kaliumchlorat und 42 Gew.-% Kaliumperchlorat bereitgestellt und homogen trocken gemischt und dann in bekannter Weise pelletiert. Mittels eines Differentialscanningkalorimeters (DSC) bestimmt, betrug die Starttemperatur der Selbstzündung 157–160°C. Die Basislinie der Selbstzündungstemperatur auf der Heizplatte betrug 170–172°C. Die Selbstzündungstemperatur auf der Heizplatte der gleichen Verbindung nach extremem Altern von 600 Stunden bei 107°C innerhalb eines Passagiergasgenerators und eines Fahrerseitengasgenerators von bekanntem Design betrug etwa 174°C. Die Zersetzung der Zusammensetzung nach dem Altern war relativ gering. Die Reaktivität der Zersetzungsprodukte mit den Komponenten des Gasgenerators war relativ gering. Dieses Beispiel zeigt, wie die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gebildeten Zusammensetzungen relativ niedrige und ähnliche Selbstzündungstemperaturen vor und nach der Alterung aufweisen, bei limitierter Reaktivität. Weiterhin haben die Zusammensetzungen, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gebildet sind, ausgezeichnete thermische Stabilität nach dem Altern.In accordance with a preferred embodiment 23% by weight of DL-tartaric acid (DL-TTA), 15% by weight of succinic acid (SA), 20% by weight potassium chlorate and 42% by weight potassium perchlorate and mixed homogeneously dry and then pelletized in a known manner. Determined by a differential scanning calorimeter (DSC) the starting temperature of auto-ignition 157-160 ° C. The baseline the autoignition temperature on the hot plate was 170-172 ° C. The autoignition temperature on the hotplate of the same compound after extreme aging of 600 hours at 107 ° C within a passenger gas generator and a driver side gas generator of known design was about 174 ° C. The decomposition of the composition after aging was relatively low. The reactivity of the decomposition products with the components of the gas generator was relatively low. This Example shows how the in accordance relative compositions formed with the present invention low and similar Ignition temperatures before and after aging, with limited reactivity. Farther have the compositions that are in accordance with the present Invention excellent thermal stability after the Aging.

BEISPIEL 2:EXAMPLE 2

Für Vergleichszwecke wurden 35,0 Gew.-% von DL-Weinsäure (DL-TTA) und 65,0 Gew.-% Kaliumchlorat in granulierter Form eingesetzt und homogen trocken gemischt und dann in bekannter Weise pelletiert. Mittels eines Differentialscanningkalorimeters (DSC) bestimmt, betrug die Starttemperatur der Selbstzündung 166°C. Die Basislinie der Selbstzündungstemperatur auf der Heizplatte betrug 177°C. Die Selbstzündungstemperatur auf der Heizplatte der gleichen Verbindung nach extremem Altern von 600 Stunden bei 107°C innerhalb des gleichen Gasgenerators wie in Beispiel 1, betrug 193°C. Die Zersetzung der Zusammensetzung nach dem Altern war relativ hoch. Die Reaktivität der Zersetzungsprodukte mit den Komponenten des Gasgenerators war relativ hoch. Dieses Beispiel zeigt, wie Zersetzung und Reaktivität gegenüber den Gasgeneratorkomponenten durch die Abwesenheit eines sekundären Brennstoffs, wie Bernsteinsäure, erhöht wird und auch durch die Erhöhung des chlorhaltigen Oxidationsmittels.For comparative purposes, 35.0 wt .-% of DL-tartaric acid (DL-TTA) and 65.0 wt .-% potassium chlorate were used in granulated form and homogeneously mixed dry and then pelletized in a known manner. Using a differential scanning calorimeter (DSC), the auto-ignition start temperature was 166 ° C. The baseline of autoignition temperature on the hot plate was 177 ° C. The autoignition temperature on the hot plate of the same compound after extreme aging of 600 hours at 107 ° C within the same gas generator as in Example 1 was 193 ° C. The decomposition of the composition after aging was relatively high. The reactivity of the decomposition products with the components of the gas generator was relatively high. This example demonstrates how decomposition and reactivity with the gas generator components is enhanced by the absence of a secondary fuel, such as succinic acid, and also by the increase in the chlorine-containing oxidant.

BEISPIEL 3:EXAMPLE 3

Für Vergleichszwecke wurden 44,0 Gew.-% von DL-Weinsäure (DL-TTA), 10,0 Gew.-% Kaliumchlorat und 46,0 Gew.-% Kaliumperchlorat in granulierter Form bereitgestellt und homogen trocken gemischt und dann in bekannter Weise pelletiert. Mittels eines Differentialscanningkalorimeters (DSC) bestimmt, betrug die Starttemperatur der Selbstzündung 170°C. Die Basislinie der Selbstzündungstemperatur auf der Heizplatte war nicht existent, da keine Flamme auftrat. Die Selbstzündungstemperatur auf der Heizplatte der gleichen Zusammensetzung nach einer Alterung für 600 Stunden bei 107°C in einem 20 ml-Röhrchen war ebenso nicht existent, da keine Flamme auftrat. Die Zersetzung der Zusammensetzung nach dem Altern war relativ gering. Die Reaktivität der Zersetzungsprodukte mit den Komponenten des Gasgenerators war relativ gering. Dieses Beispiel zeigt, wie die Selbstzündungsfunktionalität mit der Erhöhung des chlorhaltigen Oxidationsmittels gegenteilig beeinflusst wird und auch durch die Abwesenheit eines sekundären Brennstoffs, wie Bernsteinsäure.For comparison purposes were 44.0% by weight of DL-tartaric acid (DL-TTA), 10.0% by weight potassium chlorate and 46.0% by weight potassium perchlorate provided in granulated form and homogeneously mixed dry and then pelleted in a known manner. Using a differential scanning calorimeter (DSC), the starting temperature of autoignition was 170 ° C. The baseline the autoignition temperature on the hot plate was nonexistent because no flame occurred. The autoignition temperature on the hotplate of the same composition after aging for 600 Hours at 107 ° C in a 20 ml tube equally non-existent, since no flame occurred. The decomposition of the Composition after aging was relatively low. The reactivity of the decomposition products with the components of the gas generator was relatively low. This Example shows how the autoignition functionality with the increase the chlorine-containing oxidizing agent is adversely affected and also by the absence of a secondary fuel, such as succinic acid.

BEISPIEL 4:EXAMPLE 4

Für Vergleichszwecke wurden 42,5 Gew.-% DL-Weinsäure (DL-TTA), 20 Gew.-% Kaliumchlorat und 36 Gew.-% Kaliumperchlorat in granulierter Form bereitgestellt und homogen trocken gemischt und dann in bekannter Weise pelletiert. Mittels eines Differentialscanningkalorimeters (DSC) bestimmt, betrug die Starttemperatur der Selbstzündung 171°C. Die Basislinie der Selbstzündungstemperatur auf der Heizplatte betrug 176°C. Die Selbstzündungstemperatur auf der Heizplatte der gleichen Zusammensetzung betrug nach einer Alterung für 600 Stunden bei 107°C in einem 20 ml-Röhrchen 175°C. Die Zersetzung der Zusammensetzung nach dem Altern war relativ gering. Die Reaktivität der Zersetzungsprodukte mit den Komponenten des Gasgenerator war relativ moderat. Dieses Beispiel zeigt, wie die Abwesenheit von Bernsteinsäure oder eines sekundären Brennstoffs zu Zersetzungsprodukten führt, welche die Reaktivität mit den Komponenten des Gasgenerators erhöht.For comparison purposes were 42.5 wt .-% DL-tartaric acid (DL-TTA), 20% by weight Potassium chlorate and 36 wt .-% potassium perchlorate in granulated form provided and mixed homogeneously dry and then in a known Way pelleted. Using a differential scanning calorimeter (DSC), the starting temperature of autoignition was 171 ° C. The baseline the autoignition temperature on the hot plate was 176 ° C. The autoignition temperature on the hot plate of the same composition was after aging for 600 Hours at 107 ° C in a 20 ml tube 175 ° C. The Decomposition of the composition after aging was relatively low. The reactivity the decomposition products with the components of the gas generator was relatively moderate. This example shows how the absence of Succinic acid or a secondary one Fuel leads to decomposition products, which reactivity with the Components of the gas generator increased.

BEISPIEL 5:EXAMPLE 5

Für Vergleichszwecke wurden 12,0 Gew.-% DL-Weinsäure (DL-TTA), 23,5 Gew.-% Bernsteinsäure (SA), 13,0 Gew.-% Kaliumchlorat und 51,5 Gew.-% Kaliumperchlorat in granulierter Form bereitgestellt und homogen trocken gemischt und dann in bekannter Weise pelletiert. Mittels eines Differentialscanningkalorimeters (DSC) bestimmt, betrug die Starttemperatur der Selbstzündung 159°C. Die Basislinie der Selbstzündungstemperatur auf der Heizplatte betrug 176°C, obwohl eine schwache Selbstzündung auftrat. Die Selbstzündungstemperatur auf der Heizplatte der gleichen Zusammensetzung nach einer Alterung für 600 Stunden bei 107°C in einem 20 ml-Röhrchen war nicht existent, da keine Flamme auftrat. Die Zersetzung der Zusammensetzung nach dem Altern war relativ gering. Die Reaktivität der Zersetzungsprodukte mit den Komponenten des Gasgenerators war relativ gering. Dieses Beispiel zeigt, wie die Zersetzungstemperaturfunktionalität nach dem Altern durch die Variation der Menge der Bestandteile beeinflusst wird.For comparison purposes were 12.0 wt .-% DL-tartaric acid (DL-TTA), 23.5% by weight Succinic acid (SA), 13.0% by weight of potassium chlorate and 51.5% by weight of potassium perchlorate in granulated form Form provided and mixed homogeneously dry and then in a known Way pelleted. Using a differential scanning calorimeter (DSC) determined, the starting temperature of the autoignition was 159 ° C. The baseline of autoignition temperature on the hot plate was 176 ° C, although a weak self-ignition occurred. The autoignition temperature on the hotplate of the same composition after aging for 600 Hours at 107 ° C in a 20 ml tube was nonexistent since no flame occurred. The decomposition of the Composition after aging was relatively low. The reactivity of the decomposition products with the components of the gas generator was relatively low. This Example shows how the decomposition temperature functionality after the Aging influenced by the variation of the amount of ingredients becomes.

BEISPIEL 6:EXAMPLE 6

Für Vergleichszwecke wurden 31 Gew.-% Bernsteinsäure (SA), 20 Gew.-% Kaliumchlorat und 49 Gew.-% Kaliumperchlorat in granulierter Form bereitgestellt und homogen trocken gemischt und dann in bekannter Weise pelletiert. Mittels eines Differentialscanningkalorimeters (DSC) bestimmt, betrug die Starttemperatur der Selbstzündung 184°C. Die Basislinie der Schmelztemperatur auf der Heizplatte betrug 207°C. Die Schmelztemperatur auf der Heizplatte der gleichen Zusammensetzung nach einer Alterung für 600 Stunden bei 107°C in einem 20 ml-Röhrchen betrug 210°C. Die Zersetzung der Zusammensetzung nach dem Altern war relativ gering. Die Reaktivität der Zersetzungsprodukte mit den Komponenten des Gasgenerators war relativ gering. Dieses Beispiel zeigt die Selbstzündungsfunktionalität von Weinsäure und die Abwesenheit von Selbstzündungsfunktionalität ohne DL-Weinsäure.For comparison purposes were 31 wt .-% succinic acid (SA), 20 wt .-% potassium chlorate and 49 wt .-% potassium perchlorate in provided granulated form and homogeneously dry mixed and then pelleted in a known manner. Using a differential scanning calorimeter (DSC), the starting temperature of autoignition was 184 ° C. The baseline the melting temperature on the hot plate was 207 ° C. The melting temperature on the hotplate of the same composition after aging for 600 Hours at 107 ° C in a 20 ml tube was 210 ° C. The decomposition of the composition after aging was relatively low. The reactivity the decomposition products with the components of the gas generator was relatively low. This example shows the autoignition functionality of tartaric acid and the absence of autoignition functionality without DL-tartaric acid.

BEISPIEL 7:EXAMPLE 7

DSC-Untersuchungen von Bernsteinsäure, DL-Weinsäure und D-Weinsäure lieferten die jeweiligen Schmelzpunkte von 189,05°C, 212,27°C und 167,66°C. Dies unterstützt die Annahme, dass die Wasserstoffbindung den Schmelzpunkt von DL-Weinsäure erhöht.DSC studies of succinic acid, DL-tartaric acid and D-tartaric acid gave the respective melting points of 189.05 ° C, 212.27 ° C and 167.66 ° C. This supports the assumption that the hydrogen Bonding increases the melting point of DL-tartaric acid.

BEISPIEL 8:EXAMPLE 8

Eine Zusammensetzung, gebildet in Übereinstimmung mit Beispiel 1, wurde untersucht und es wurde eine Basislinie der Selbstzündungstemperatur im Bereich von 154–159°C ermittelt. Nach dem Altern für 400 Stunden bei 107°C hatte die Zusammensetzung weiterhin eine Selbstzündungs temperatur im Bereich von 154–159°C. Die Zusammensetzung lieferte 65,2 Gew.-% gasförmige Produkte mit einer Verbrennungstemperatur von 1989°C und einer Reaktionswärme (cal/g) von 900. Die Verbrennungstemperatur und die Reaktionswärme sind relativ kleiner als die bei bekannten Selbstzündungsmaterialien, wie in Beispiel 9 gezeigt, wodurch die Kühlanforderungen der gasförmigen Produkte verringert werden.A Composition, made in accordance with Example 1, was investigated and it became a baseline of Ignition temperature in the range of 154-159 ° C determined. After aging for 400 hours at 107 ° C the composition still had an auto-ignition temperature in the range from 154-159 ° C. The composition gave 65.2 wt .-% gaseous Products with a combustion temperature of 1989 ° C and a heat of reaction (cal / g) of 900. The combustion temperature and the heat of reaction are relatively smaller than that of known autoignition materials, as in Example 9, reducing the cooling requirements the gaseous Products are reduced.

BEISPIEL 9:EXAMPLE 9

Eine Zusammensetzung, enthaltend 27 Gew.-% D-Glukose und 73 Gew.-% Kaliumchlorat wurden gemischt und wie im Beispiel 1 angegeben pelletiert. Die Zusammensetzung hatte eine Basislinie der Selbstzündungstemperatur im Bereich von 150–175°C. Nach dem Altern für 400 Stunden bei 107°C zeigte das Kohlenhydrat-Chlorat-System eine Selbstzündungstemperatur oberhalb von 220°C. Die Zusammensetzung lieferte 55,5 Gew.-% gasförmige Produkte mit einer Verbrennungstemperatur von 2290°C und einer Reaktionswärme (cal/g) von 1126. Die Verbrennungstemperatur und die Reaktionswärme dieser bekannten Zusammensetzung sind relativ höher als die der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung, wie in Beispiel 8 gezeigt, wodurch sich die Kühlungsanforderungen an die gasförmigen Produkte erhöhen.A A composition containing 27% by weight of D-glucose and 73% by weight of potassium chlorate were mixed and pelleted as indicated in Example 1. The Composition had a baseline of autoignition temperature in the range of 150-175 ° C. After this Aging for 400 hours at 107 ° C The carbohydrate-chlorate system showed a autoignition temperature above 220 ° C. The composition provided 55.5% by weight of gaseous products having a combustion temperature from 2290 ° C and a heat of reaction (cal / g) of 1126. The combustion temperature and the heat of reaction of this known compositions are relatively higher than those of the compositions of the present invention as shown in Example 8, whereby the cooling requirements to the gaseous Increase products.

BEISPIEL 10:EXAMPLE 10

Mittels DSC bestimmt, hatte eine Zusammensetzung, welche 25 Gew.-% Bernsteinsäure und 75 Gew.-% DL-Weinsäure enthielt, einen Schmelzpunkt von 174,67 °C. Mittels DSC bestimmt, hatte eine Zusammensetzung, enthaltend 10 Gew.-% Bernsteinsäure und 90 Gew.-% DL-Weinsäure einen Schmelzpunkt von 180,84°C. Mittels DSC bestimmt hatte eine Zusammensetzung, enthaltend 75 Gew.-% Bernsteinsäure und 25 Gew.-% DL-Weinsäure einen Schmelzpunkt von 186,82°C. Mittels DSC bestimmt hatte eine Zusammenset zung, enthaltend 50 Gew.-% Bernsteinsäure und 50 Gew.-% DL-Weinsäure einen Schmelzpunkt von 176,57°C. Dieses Beispiel zeigt die Fähigkeit, die Selbstzündungstemperatur zu modulieren, während andere Vorteile der vorliegenden Erfindung erhalten bleiben.through DSC determined had a composition containing 25% by weight of succinic acid and 75% by weight of DL-tartaric acid contained, a melting point of 174.67 ° C. Determined by DSC a composition containing 10% by weight of succinic acid and 90% by weight of DL-tartaric acid a melting point of 180.84 ° C. Determined by DSC, a composition containing 75% by weight Succinic acid and 25% by weight DL-tartaric acid a melting point of 186.82 ° C. Determined by DSC had a composition containing 50% by weight. Succinic acid and 50% by weight DL-tartaric acid a melting point of 176.57 ° C. This example shows the ability the autoignition temperature to modulate while other advantages of the present invention are preserved.

BEISPIEL 11:EXAMPLE 11

Mittels DSC bestimmt, hatte eine Zusammensetzung, enthaltend 43 Gew.-% DL-Weinsäure und 57 Gew.-% Kaliumchlorat einen Schmelzpunkt von 167,66°C und eine Selbstzündungstemperatur von 144°C. Mittels DSC bestimmt, hatte eine Zusammensetzung, enthaltend 35 Gew.-% DL-Weinsäure und 65 Gew.-% Kaliumchlorat einen Schmelzpunkt von 212,27°C und eine Selbstzündungstemperatur von 164°C. Mittels DSC bestimmt hatte eine Zusammensetzung, enthaltend 29 Gew.-% Bernsteinsäure und 71 Gew.-% Kaliumchlorat einen Schmelzpunkt von 189,05°C und eine Selbstzündungstemperatur von 185°C. Mittels DSC bestimmt hatte eine Zusammensetzung, enthaltend Bernsteinsäure, DL-Weinsäure und Kaliumchlorat einen Schmelzpunkt von 176,57°C und eine Selbstzündungstemperatur von 157°C. Dieses Beispiel zeigt die Möglichkeit, die Selbstzündungstemperatur, unter Beibehaltung der anderen Vorteile der vorliegenden Erfindung, zu modulieren.through DSC had a composition containing 43% by weight DL-tartaric acid and 57 wt .-% potassium chlorate has a melting point of 167.66 ° C and a Ignition temperature from 144 ° C. through DSC had a composition containing 35% by weight DL-tartaric acid and 65 wt .-% potassium chlorate has a melting point of 212.27 ° C and a Ignition temperature from 164 ° C. Determined by DSC had a composition containing 29% by weight Succinic acid and 71 wt .-% potassium chlorate has a melting point of 189.05 ° C and a Ignition temperature of 185 ° C. Determined by DSC had a composition containing succinic acid, DL-tartaric acid and Potassium chlorate has a melting point of 176.57 ° C and an autoignition temperature of 157 ° C. This example shows the possibility the autoignition temperature, while retaining the other advantages of the present invention, to modulate.

BEISPIEL 12:EXAMPLE 12

Eine Zusammensetzung, gebildet in Übereinstimmung mit Beispiel 1, zeigte eine Verbrennungsrate von etwa 0,3 Zoll pro Sekunde (ips) bei 100 psig; etwa 0,45 ips bei 500 psig; etwa 0,59 ips bei 1000 psig; etwa 0,73 ips bei 1500 psig; etwa 0,75 ips bei 2000 psig; etwa 0,88 ips bei 2500 psig; etwa 0,98 ips bei 3000 psig; etwa 1,05 ips bei 3500 psig und etwa 1,07 ips bei 4000 psig. Der Test der Verbrennungsraten wurde in einer Stahlbombe durchgeführt, worin jede Probe platziert war. Die Bombe kann von 0–5500 psi mit Druck beaufschlagt werden. Treibmittelproben mit 0,5 Zoll Länge wurden in Längsrichtung in einem Epoxid zusammen mit einem Thermoelement eingeschlossen. Das nackte Ende des Brennstoffes wurde dann mit einem elektrischen Streichholz gezündet. Die Proben wurden bei verschiedenen Drucken gezündet, während die Testtemperatur zwischen 20–24°C gehalten wurde. Verbrennungsraten wurden für jeden Versuch ermittelt. Die Beispiele zeigen, wie die vorliegenden Zusammensetzungen annehmbare Verbrennungsraten sowohl für die Selbstzündung als auch die Gaserzeugungsfunktionalität aufweisen.A Composition, made in accordance with Example 1, showed a burn rate of about 0.3 inches per Second (ips) at 100 psig; about 0.45 ips at 500 psig; about 0.59 ips at 1000 psig; about 0.73 ips at 1500 psig; about 0.75 ips at 2000 psig; about 0.88 ips at 2500 psig; about 0.98 ips at 3000 psig; approximately 1.05 ips at 3500 psig and about 1.07 ips at 4000 psig. The test The combustion rates were carried out in a steel bomb, in which every sample was placed. The bomb can be pressurized from 0-5500 psi become. Propellant samples of 0.5 inch length were longitudinal enclosed in an epoxy together with a thermocouple. The naked end of the fuel was then treated with an electric match ignited. The samples were ignited at different pressures while the test temperature was between 20-24 ° C held has been. Combustion rates were determined for each experiment. The examples show how the present compositions are acceptable Combustion rates for both the auto-ignition as well as the gas generating functionality.

Unter Berücksichtigung der Beispiele ist eine bevorzugte Zusammensetzung exemplarisch im Beispiel 1 gezeigt und schließt ein: 22,0–24,0 Gew.-% DL-Weinsäure, 14,0–16,0 Gew.-% Bernsteinsäure, 19,0–21,0 Gew.-% Kaliumchlorat und 41,0–43,0 Gew.-% Kaliumperchlorat. Anders gesagt, das optimale Verhältnis von Brennstoffen, wie hierin gezeigt, führt zu relativ geringer Selbstzündungstemperatur und zu ausgezeichneter thermischer Stabilität nach dem Altern. Weiterhin führt das optimale Verhältnis von Oxidationsmitteln, wie hierin beschrieben, zu einer verlässlichen Selbstzündungsfunktionalität und begrenzter Reaktivität nach dem Altern.Under consideration of the examples is a preferred composition exemplified in Example 1 is shown and concludes a: 22.0-24.0 % By weight of DL-tartaric acid, 14.0 to 16.0 Wt% succinic acid, 19.0-21.0% by weight Potassium chlorate and 41.0-43.0 % By weight potassium perchlorate. In other words, the optimal ratio of fuels, as shown herein to relatively low autoignition temperature and excellent thermal stability after aging. Farther does that optimal ratio from oxidants as described herein to a reliable one Auto-ignition functionality and limited Reactivity after aging.

Es wird anerkannt werden, dass bekannte Selbstzündungsmaterialien, wie Kohlenhydrat-Chlorat-Systeme, welche beispielsweise D-Glukose und Kaliumchlorat enthalten, empfindlicher sind und daher Bedenken im Hinblick auf die Handhabung aufweisen. Demgemäß müssen spezielle Anpassungen für den Transfer dieser Materialien vorgenommen werden. Auf der anderen Seite sind die Selbstzündungs-/Gaserzeugungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung nicht hygroskopisch und können leichter transportiert werden und sind weniger empfindlich als bekannte Selbstzündungsmaterialien.It It will be appreciated that known autoignition materials, such as carbohydrate chlorate systems, which contain, for example, D-glucose and potassium chlorate, more sensitive and therefore have concerns about handling. Accordingly, special Adjustments for the transfer of these materials are made. On the other Page are the autoignition / gas generant compositions of the present invention are not hygroscopic and can be lighter are transported and are less sensitive than known auto-ignition materials.

Wie in 1 dargestellt, inkorporiert ein beispielhafter Gasgenerator oder ein Gaserzeugungssystem 10 ein Doppelkammerdesign, ausgestaltet, um eine primäre Gaserzeugungs-/Selbstzündungszusammensetzung 12, die wie hierin beschrieben gebildet ist, zu enthalten, und welche wie im Stand der Technik aus den US-Patenten mit den Nummern 6,422,601, 6,805,377, 6,659,500, 6,749,219 und 6,752,421 bekannt ist, hergestellt sind, welche typische Airbaggasgeneratordesigns beschreiben und welche jeweils hiermit durch Referenz in ihrer Gesamtheit einbezogen sind.As in 1 shown incorporates an exemplary gas generator or gas generating system 10 a dual chamber design designed to be a primary gas generant / autoignition composition 12 manufactured as described herein, and which are as known in the art from U.S. Patent Nos. 6,422,601, 6,805,377, 6,659,500, 6,749,219, and 6,752,421, which describe typical airbag inflator designs and which are each hereby incorporated by reference Reference are included in their entirety.

Unter Bezugnahme auf 2 kann der exemplarische Gasgenerator oder das Gaserzeugungssystem 10 wie oben beschrieben, ebenso in ein Airbagsystem 200 inkorporiert sein. Airbagsystem 200 schließt wenigstens einen Airbag 200 und einen Gasgenerator 10 ein, welcher eine Gaserzeugungszusammensetzung 12 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung enthält, und an einen Airbag 202 gekoppelt ist, um eine Fluidkommunikation mit dem Inneren des Airbags zu ermöglichen. Airbagsystem 200 kann ebenso einen Crasheventsensor 210 einschließen (oder damit in Kommunikation stehen). Crasheventsensor 210 schließt einen bekannten Crashsensoralgorithmus ein, welcher die Betätigung des Airbagsystems 200 über beispielsweise die Aktivierung des Airbaggasgenerators 10 im Falle einer Kollision signalisiert.With reference to 2 may be the exemplary gas generator or the gas generating system 10 as described above, as well as in an airbag system 200 be incorporated. airbag system 200 includes at least one airbag 200 and a gas generator 10 which is a gas generant composition 12 in accordance with the present invention, and to an airbag 202 coupled to allow fluid communication with the interior of the airbag. airbag system 200 can also have a crash event sensor 210 include (or communicate with). Crash event sensor 210 includes a known crash sensor algorithm which controls the operation of the airbag system 200 about, for example, the activation of the airbag inflator 10 signaled in case of a collision.

Unter erneuter Bezugnahme auf 2 kann das Airbagsystem 200 ebenso in ein breiteres und umfassenderes Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 180 inkorporiert sein, welches zusätzliche Elemente, wie eine Sicherheitsgurtanordnung 150, enthält. 2 zeigt ein schematisches Diagramm einer exemplarischen Ausführungsform eines solchen Rückhaltesystems. Sicherheitsgurtanordnung 150 schließt ein Sicherheitsgurtgehäuse 152 und einen Sicherheitsgurt 100 ein, welcher sich aus dem Gehäuse 152 heraus erstreckt. Ein Sicherheitsgurtaufrollmechanismus 154 (beispielsweise ein federbeladener Mechanismus) kann an ein Endteil des Gurtes gekoppelt sein. Zusätzlich kann ein Sicherheitsgurtvorspanner 156, welcher eine Gaserzeugungs-/Selbstzündungszusammensetzung 12 enthält, an den Gurtaufrollmechanismus 154 gekoppelt sein, um den Aufrollmechanismus im Falle einer Kollision zu betätigen. Typische Sitzgurtaufrollmechanismen, welche in Verbindung mit den Ausführungsformen von Sicherheitsgurten der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind beschrieben in den US-Patenten mit den Nummern 5,743,480, 5,553,803, 5,667,161, 5,451,008, 4,558,832 und 4,597,546, welche hiermit durch Referenz einbezogen sind. Illustrative Beispiele von typischen Gurtstraffern, welche mit den Ausführungsformen der Sicherheitsgurte der vorliegenden Erfindung kombiniert werden können, sind beschrieben in den US-Patenten mit den Nummer 6,505,790 und 6,419,177, welche hiermit durch Bezugnahme einbezogen sind.Referring again to 2 can the airbag system 200 as well in a wider and more comprehensive vehicle occupant restraint system 180 be incorporated, which additional elements, such as a safety belt assembly 150 , contains. 2 FIG. 12 is a schematic diagram of an exemplary embodiment of such a restraint system. FIG. safety belt assembly 150 closes a seat belt housing 152 and a safety belt 100 one, which is out of the case 152 extends out. A seat belt retractor mechanism 154 (For example, a spring-loaded mechanism) may be coupled to an end portion of the belt. In addition, a seatbelt pretensioner 156 , which is a gas generating / auto-ignition composition 12 contains, to the belt retractor mechanism 154 coupled to operate the retractor in the event of a collision. Typical seat belt retractor mechanisms which may be used in conjunction with the seat belt embodiments of the present invention are described in U.S. Patent Nos. 5,743,480, 5,553,803, 5,667,161, 5,451,008, 4,558,832 and 4,597,546, which are incorporated herein by reference. Illustrative examples of typical pretensioners that may be combined with the embodiments of the safety belts of the present invention are described in US Pat. Nos. 6,505,790 and 6,419,177, which are hereby incorporated by reference.

Sicherheitsgurtanordnung 150 kann ebenso einen Crasheventsensor 151 umfassen (oder in Kommunikation mit diesem stehen) (beispielsweise einen Trägheitssensor oder einen Beschleunigungsmesser), welcher einen bekannten Crashsensoralgorithmus einschließt, welcher die Betätigung des Gurtspanners 156 über beispielsweise die Aktivierung eines pyrotechnischen Zünders (nicht gezeigt) betätigt, welcher in den Gurtstraffer inkorporiert ist. US-Patente mit den Nummern 6,505,790 und 6,419,177, die zuvor schon durch Referenz einbezogen wurden, liefern illustrative Beispiel von Gurtstraffern, die in dieser Art und Weise betätigt werden.safety belt assembly 150 can also have a crash event sensor 151 include (or in communication with) (eg, an inertial sensor or an accelerometer), which includes a known crash sensor algorithm that controls the operation of the belt tensioner 156 operated, for example, the activation of a pyrotechnic igniter (not shown), which is incorporated in the belt tensioner. U.S. Patent Nos. 6,505,790 and 6,419,177, previously incorporated by reference, provide illustrative examples of pretensioners operated in this manner.

Es sollte anerkannt werden, dass die Sicherheitsgurtanordnung 150, das Airbagsystem 200 und weitergefasst das Fahrzeuginsassenschutzsystem 128 das Gaserzeugungssystem, welches in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, beispielhaft erläutern, aber dieses nicht darauf beschränken.It should be recognized that the seat belt assembly 150 , the airbag system 200 and further the vehicle occupant protection system 128 exemplify, but not limit, the gas generating system formed in accordance with the present invention.

Es sollte ferner verstanden werden, dass das Vorstehende lediglich eine ausführliche Beschreibung von verschiedenen Ausführungsformen dieser Erfindung ist, und dass zahlreiche Änderungen zu den offenbarten Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der Offenbarung hierin gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als eine Begrenzung des Umfangs der Erfindung zu verstehen. Vielmehr wird der Umfang der Erfindung ausschließlich durch die angefügten Ansprüche und deren Äquivalente bestimmt.It should be further understood that the foregoing is merely a detailed description of various embodiments of this invention, and that numerous changes may be made to the disclosed embodiments in accordance with the disclosure herein without departing from the scope of the invention. The foregoing description is therefore not intended to limit the scope of the invention. Rather, the scope of the invention is determined solely by the appended claims and their equivalents.

Claims (10)

Zusammensetzung, enthaltend: DL-Weinsäure als ersten Brennstoff, vorhanden mit etwa 5–40 Prozent; einen zweiten Brennstoff, ausgewählt aus Karbonsäuren; Aminosäuren; Tetrazolen; Triazolen; Guanidinen; Azoamiden; Metall- und Nichtmetallsalzen davon; und deren Mischungen, wobei der zweite Brennstoff von etwa 0,1–30 Prozent vorhanden ist; und Kaliumchlorat als ein erstes Oxidationsmittel, vorhanden mit etwa 5–70 Prozent, worin diese Prozente auf dem Gewicht eines jeden Bestandteiles verglichen mit dem Gewicht der gesamten Zusammensetzung beruhen.Composition containing: DL-tartaric acid as first fuel, present with about 5-40 percent; a second Fuel, selected from carboxylic acids; Amino acids; tetrazoles; triazoles; guanidines; azoamides; Metal and non-metal salts from that; and mixtures thereof, wherein the second fuel of about 0.1-30 Percent is present; and Potassium chlorate as a first oxidizing agent, available with about 5-70 Percent, where this percentage is based on the weight of each ingredient based on the weight of the entire composition. Zusammensetzung nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend ein sekundäres Oxidationsmittel, vorhanden von etwa 0,1–50 Gew.-% der gesamten Zusammensetzung, wobei das zweite Oxidationsmittel ausgewählt ist aus Metallperchloraten, Metallnitraten, Metallnitriten, Metalloxiden, basischen Metallnitraten, und deren Mischungen.The composition of claim 1, further containing a secondary one Oxidizing agent, present from about 0.1-50% by weight of the total composition, wherein the second oxidizing agent is selected from metal perchlorates, Metal nitrates, metal nitrites, metal oxides, basic metal nitrates, and their mixtures. Zusammensetzung nach Anspruch 2, worin das sekundäre Oxidationsmittel ausgewählt ist aus Kaliumperchlorat, Strontiumnitrat, Kaliumnitrat; Kaliumnitrit; basischem Kupfernitrat; Eisenoxid, Kupferoxid; und deren Mischungen.A composition according to claim 2, wherein the secondary oxidizing agent selected is from potassium perchlorate, strontium nitrate, potassium nitrate; Potassium nitrite; basic copper nitrate; Iron oxide, copper oxide; and their mixtures. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der zweite Brennstoff eine Karbonsäure umfasst, ausgewählt aus Schleimsäure, Oxalsäure, Salicylsäure, Apfelsäure, Fumarsäure, Malonsäure, Barbitursäure, Glutaminsäure, Adipinsäure und deren Mischungen.A composition according to claim 1, wherein the second Fuel a carboxylic acid includes, selected from mucic acid, oxalic acid, salicylic acid, Malic acid, fumaric acid, malonic, barbituric acid, glutamic acid, adipic acid and their mixtures. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der zweite Brennstoff eine Aminosäure umfasst, ausgewählt aus Glycin, Histidin, Arginin und Serin und deren Mischungen.A composition according to claim 1, wherein the second Fuel one amino acid includes, selected from Glycine, histidine, arginine and serine and mixtures thereof. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der zweite Brennstoff umfasst ein Tetrazol, ausgewählt aus 5-Aminotetrazol; Kalium-5-aminotetrazol; 5-Aminotetrazolnitrat; 5-Nitraminotetrazol; Dikalium-5-nitraminotetrazol; Dikalium-5-nitraminotetrazol; und deren Mischungen.A composition according to claim 1, wherein the second Fuel includes a tetrazole selected from 5-aminotetrazole; Potassium 5-aminotetrazole; 5-aminotetrazole; 5-nitraminotetrazole; Dipotassium 5-nitraminotetrazole; Dipotassium 5-nitraminotetrazole; and their mixtures. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der zweite Brennstoff ausgewählt ist aus Nitroguanidin, Dicyandiamid, Guanidinnitrat, Azodicarbonamid, Azodicarbonamiddinitrat und deren Mischungen.A composition according to claim 1, wherein the second Fuel selected is from nitroguanidine, dicyandiamide, guanidine nitrate, azodicarbonamide, Azodicarbonamide dinitrate and mixtures thereof. Gaserzeugungssystem, enthaltend die Zusammensetzung nach Anspruch 1.Gas generating system containing the composition according to claim 1. Fahrzeuginsassenschutzsystem, enthaltend die Zusammensetzung 1.Vehicle occupant protection system containing the composition 1. Zusammensetzung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend Kaliumperchlorat, worin die DL-Weinsäure in etwa 5–40 Gew.-% vorgesehen ist, Bernsteinsäure in etwa 0,1–30 Gew.-% vorgesehen ist, Kaliumchlorat in etwa 5–70 Gew.-% vorgesehen ist und Kaliumperchlorat in etwa 0,1–50 Gew.-% vorgesehen ist.The composition of claim 1, further comprising Potassium perchlorate wherein the DL-tartaric acid is present in about 5-40% by weight is provided succinic acid in about 0.1-30 Wt .-% is provided, potassium chlorate is provided in about 5-70 wt .-% and Potassium perchlorate in about 0.1-50 % By weight is provided.