DE4209878C2

DE4209878C2 - Gaserzeugendes Korn mit einer Beschichtung auf Wasserbasis sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE4209878C2
Application number: DE4209878A
Authority: DE
Inventors: George W Goetz
Original assignee: TRW Vehicle Safety Systems Inc
Current assignee: ZF Passive Safety Systems US Inc
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2012-03-27
Also published as: JPH0811683B2; US5051143A; JPH05178601A; DE4209878A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein gaserzeugendes Material für eine aufblasbare Fahrzeuginsassenrückhaltevorrich tung, wie beispielsweise ein Airbag, und insbesondere auf eine Verstärkungs-Booster-Beschichtung für Gaserzeugungskörner, die, wenn sie gezündet werden, Gas erzeugen zum Aufblasen der Rückhaltevorrichtung.

Es ist bekannt, ein gaserzeugendes Korn mit einer Verstärkungs beschichtung zu versehen, die die Zündung des Korns verbessert. US-Patent Nr. 48 06 180 zeigt eine Verstärkungsbeschichtung, die 30 bis 50 Gew.-% eines Metallazids, 40 bis 60 Gew.-% eines anorga nischen Oxidationsmittels, 5 bis 15 Gew.-% Bor und 1 bis 15 Gew.-% eines Alkalimetallsilikats aufweist. Kaliumperchlorat wird als ein geeignetes anorganisches Oxidationsmittel angegeben. Das Bor erzeugt Wärme, um das Zünden des Korns zu unterstützen, auf dem die Beschichtung angebracht ist. Ein bevorzugtes Verfahren des Beschichtens der Körner erfordert zuerst das Vorbereiten einer flüssigen Beschichtungsmischung in einem geeigneten Behälter mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie beispielsweise Aceton oder Methylalkohol. Wasser kann auch als Lösungsmittel verwendet wer den. Die Körner werden dann in einem Stahlmaschenkorb angeord net. Die Körner in dem Korb werden in die Beschichtungsmischung eingetaucht und dann aus der Beschichtungsmischung entfernt und getrocknet.

Eine Beschichtungszusammensetzung wurde auch vorgeschlagen, die als eine Paste auf das Korn aufgetragen wird. Die Beschichtung umfaßt Natriumnitrat und Natriumazid. Das Natriumnitrat wird zu erst pulverisiert und dann mit Natriumazid und einem Bindemittel vermischt. Sowohl das Natriumazid als auch das Natriumnitrat werden vor dem Mischen durch einen Schirm oder Sieb mit Maschen größe 100 gesiebt. Alkohol wird zugefügt, um eine Paste zu bil den. Die gaserzeugenden Körner werden mit der Alkoholpaste be schichtet. Eine kleine Menge von Wasser wird als Dampf in das Beschichtungsgefäß eingeführt. Ungefähr 10 ml von Wasser pro 22,7 kg Beschichtungsmaterial wird in das Be schichtungsgefäß eingeführt. Dies sieht verbesserte Bindung der Beschichtung an die Körner vor. Nach dem Beschichten werden die Körner in einem 90°C-Ofen angeordnet zum Trocknen über Nacht.

US-Patente Nr. 46 96 705 und 46 98 107 zeigen eine Beschich tungszusammensetzung für ein Stickstoffgas erzeugendes Korn für eine Fahrzeuginsassenrückhaltevorrichtung. Die Beschichtungszu sammensetzung enthält 10 bis 15 Gew.-% eines Fluorelastomerbinde mittels. Die Zusammensetzung enthält auch 20 bis 50 Gew.-% Alka limetallazid, 25 bis 35 Gew.-% anorganisches Oxidiermittel, 15 bis 25 Gew.-% Magnesium, und 1 bis 3 Gew.-% eines verdampften Me talloxids. Die Inhaltsstoffe werden mit einem geeigneten Lö sungsmittel gemischt und auf das Korn aufgebracht. Das ver dampfte Metalloxid wirkt in der Beschichtungsmischung als ein Aufschwemmungs- oder Suspensionsmittel und hält die Inhalts stoffe der Beschichtungszusammensetzung in der Mischung aufge schwemmt (suspendiert), so daß eine gleichförmige Beschichtung auf das Korn aufgebracht wird.

Beschichtungszusammensetzungen, die in einem organischen Lö sungsmittel gelöst sind zum Aufbringen auf ein gaserzeugendes Korn werden in den US-Patenten Nr. 42 44 758 und 42 46 051 ge zeigt. Ein Problem mit Beschichtungen auf organischer Lösungs mittelbasis, wie beispielsweise auf Acetonbasis, ist, daß Dämpfe des Lösungsmittels der Beschichtung eine Feuergefahr bilden und/oder giftig sein können.

Bezüglich des Standes der Technik sei ferner auch noch auf die US-Patente 4,806,180 und 4,994,212 verwiesen, die im weiteren noch genauer behandelt werden.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein gaserzeugendes Korn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart mit einer Beschich tung vorzusehen, daß die Nachteile des Standes der Technik ver mieden werden.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 er reicht. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung des erfin dungsgemäßen gaserzeugenden Korns beschrieben. Vorteilhafte Aus gestaltungen oder Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zusammenfassung der Erfindung. Die vorliegende Erfindung besteht in einem gaserzeugenden Korn, das eine Verstärkungs-Booster- Beschichtung darauf hat. Die Verstärkungsbeschichtung weist nä herungsweise ein stöchiometrisches Verhältnis von Kaliumperchlo rat zu Alkalimetallazid auf und eine kernbildende Menge eines Metalloxids mit kleiner Partikelgröße. Vorzugsweise hat das Me talloxid eine durchschnittliche Partikelgröße von weniger als ungefähr 0,5 µm. Ein bevorzugtes Metalloxid wird aus der Gruppe ausgewählt, die aus Eisenoxid, Nickeloxid und Aluminium oxid besteht.

Eine bevorzugte Beschichtungszusammensetzung besteht auf einer Trockengewichtbasis im wesentlichen aus:

Natriumazid\|74,5%±3,5%
Kaliumperchlorat	24,25%±3,5%
Eisenoxid	0,75%±0,5%
Ton	0,5%±0,5%

Die Beschichtung wird auf das gaserzeugende Korn als eine Was seraufschlämmung aufgebracht und schnell getrocknet. Wenn die Beschichtung getrocknet ist, ist sie in der Form einer Vielzahl von kleinen Partikeln, die an dem Korn haften.

Die vorgenannten und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann bei Betrachtung der folgenden Beschreibung mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen deutlich. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht eines Körpers von gaserzeugendem Mate rial, das in einem Fahrzeuginsassenrückhaltesystem ver wendet wird; und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, der den Aufbau des Körpers aus gaserzeugendem Material weiter verdeutlicht.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfin dung

Ein Körper 10 (bekannt als ein "Korn") von gaserzeugendem Mate rial wird in aufblasbaren Fahrzeuginsassenrückhaltesystemen ver wendet, um eine Insassenrückhaltevorrichtung wie einen Airbag aufzublasen. Das Korn 10, oder eine Vielzahl von Körnern 10, aus gaserzeugendem Material könnte in vielen verschiedenen Arten von aufblasbaren Rückhaltesystemen verwendet werden. Ein aufblasba res Rückhaltesystem, in dem die Körner aus gaserzeugendem Mate rial verwendet werden können, ist im US-Patent Nr. 48 17 828 be schrieben.

Das Korn 10 aus gaserzeugendem Material umfaßt einen Brennstoff, welcher eine Quelle von Stickstoffgas ist, und ein Oxidiermittel, das mit dem Brennstoff reagiert. Das Korn 10 aus gaserzeugendem Material enthält auch ein Oxidiermittel, Extrudierhilfe und Ver stärkungsfasern. Der bevorzugte Brennstoff oder Quelle von Stickstoffgas ist ein Alkalimetallazid, wie beispielsweise Na trium-, Kalium- oder Lithiumazid. Natriumazid ist das am meisten bevorzugte Alkalimetallazid. Das Oxidationsmittel ist vorzugs weise ein Metalloxid. Das Metall des Metalloxids kann jegliches Metall sein, das niedriger in der elektromotorischen Spannungs reihe steht wie das Alkalimetall. Beispiele von bevorzugten Me tallen sind Eisen, Kupfer, Mangan, Zinn, Titan oder Nickel und Kombinationen solcher Metalle. Das am meisten bevorzugte Oxida tionsmittel ist Eisenoxid.

Das Oxidiermittel in dem Korn 10 kann ein Alkalimetallnitrat, -chlorat und/oder -perchlorat sein oder Kombinationen der genann ten. Gegenwärtig wird bevorzugt, Natriumnitrat als Oxidiermittel zu verwenden. Relativ kleine Mengen einer Extrudierhilfe und von Verstärkungsfasern sind in dem Korn 10 vorgesehen. Bentonit ist die bevorzugte Extrudierhilfe. Graphitfasern werden vorzugsweise als Verstärkungsfasern verwendet.

Das Korn 10 aus gaserzeugendem Material hat die folgenden Be standteilsgewichtsverhältnisse:

Tabelle I

Es sei bemerkt, daß die Zusammensetzung des Korns 10 aus gaser zeugendem Material unterschiedlich sein könnte von der spezifi schen oben genannten Zusammensetzung. Beispielsweise könnte ein anderes Alkalimetallazid als Natriumazid verwendet werden. Auch könnte ein anderes Oxidationsmittel verwendet werden. Obwohl Graphitfasern bevorzugt sind, um eine mechanische Verstärkung vorzusehen, könnten andere Fasern verwendet werden, wie bei spielsweise Glasfasern oder Eisenfasern. Andere Extrudierhilfen als Bentonit könnten verwendet werden und/oder andere Oxidier mittel als Natriumnitrat könnten verwendet werden, wie bei spielsweise Kaliumperchlorat. Falls gewünscht, könnte die Zusam mensetzung des Korns aus gaserzeugendem Material die gleiche sein, wie sie in dem US-Patent Nr. 48 06 180 beschrieben ist.

Das Korn 10 (Fig. 1 und 2) hat eine im allgemeinen zylindrische Form und hat einen zylindrischen Mittendurchlaß 40 mit einer Achse, die auf der Mittelachse des Korns angeordnet ist. Der Durchlaß 40 erstreckt sich zwischen axial gegenüberliegenden Stirnseiten 42, 44 (Fig. 2) des Korns. Zusätzlich hat das Korn 10 eine Vielzahl von zylindrischen Durchlässen 46, die radial nach außen bezüglich des Mitteldurchlasses 40 angeordnet sind und die sich auch in Längsrichtung durch das Korn erstrecken zwischen den gegenüberliegenden Stirnseiten 42, 44.

Die Achsen der Durchlässe 46 sind parallel zu der Achse des Durchlasses 40. Die Durchlässe 46 sind gleichmäßig beabstandet auf konzentrischen Kreisen 47, 48 und 50, die radial von dem Durchlaß 40 beabstandet sind, aber mit der Achse des Durchlasses 40 koaxial sind. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Achsen der Durchlässe 46 auf einem der konzentrischen Kreise umfangsmäßig versetzt, und zwar zu einer Seite der Achsen der Durchlässe 46 auf den anderen konzentrischen Kreisen. Diesbezüglich hat ein Durchlaß 46 auf einem ersten konzentrischen Kreis den gleichen Abstand von einem versetzten Durchlaß auf einem benachbarten konzentrischen Kreis wie zu einem benachbarten Durchlaß auf dem ersten konzentrischen Kreis.

Bei Verwendung zum Aufblasen eines Airbags wird eine Vielzahl von Körnern 10 aufeinander gestapelt, so daß die Durchlässe in einem Korn ausgerichtet sind mit den Durchlässen in allen der anderen Körner. Somit strömt heißes Gas durch die Durchlässe, um die Körner zu zünden und die Oberflächen der Durchlässe aller der Körper werden schnell gezündet.

Das Gas, das innerhalb der Durchlässe erzeugt wird, muß aus den Durchlässen gelangen können und radial von den Körnern in einen Luftsack strömen können, um den Luftsack auf zublasen: Um solchen Strom vorzusehen, sind Räume zwischen den Stirnflächen 42, 44 (Fig. 2) von benachbarten Körnern 10 vorgesehen. Diese Räume er strecken sich radial nach außen von dem Mittendurchlaß 40 der Körner. Die Räume zwischen den Enden von benachbarten Körnern sind durch axial vorstehende Abstandskissen 54, 56 (Fig. 2) auf den Stirnflächen 42, 44 vorgesehen. Wie in dem früheren US-Pa tent Nr. 48 17 828 gezeigt, sind die Abstandskissen eines Korns mit denen eines benachbarten Korns ausgerichtet, so daß die Räume zwischen den Körnern durch die kombinierte Höhe der Ab standskissen von benachbarten Körnern vorgesehen sind. Mehrere Abstandskissen 42, 44 sind in einer umfangsmäßig beabstandeten Beziehung auf jeder Stirnfläche angeordnet, um die Stirnflächen von benachbarten Körnern in beabstandeten parallelen Ebenen zu halten.

Die Vielzahl von Durchlässen 40, 46 in einem Korn 10 fördern, was als fortschreitende Brennrate eines Korns bezeichnet worden ist. Eine fortschreitende Brennrate ist eine Brennrate, bei der das Verbrennen für einen wesentlichen Teil des Brennzyklus mit einer Rate fortschreitet, die ansteigt. Wenn die Umfangsoberflä chen der Durchlässe brennen, erweitern sich die Durchlässe, wo bei sie zunehmend mehr Oberfläche zum Verbrennen freilegen. Gleichzeitig schrumpft der Außenumfang jedes Korns 10, was die dem Verbrennen ausgesetzte Oberfläche vermindert, aber diese Oberflächenverminderung ist geringer als der Oberflächenanstieg, der durch das Verbrennen in den Durchlässen in dem Korn erzeugt wird. An einem Punkt des Brennzyklus hört die Brennrate auf an zusteigen und bleibt konstant bis nahe dem Ende des Brennzyklus, wenn die Brennrate auf Null abnehmen wird.

Das Verfahren zum Herstellen des gaserzeugenden Materials ist im US-Patent Nr. 49 94 212, ausgegeben am 19. Februar 1991, ge zeigt. Das gaserzeugende Material wird gebildet durch Bereiten einer nassen Mischung aus Metallazid und Metalloxid. Die nasse Mischung aus Metallazid und Metalloxid wird bereitet ohne vorhe riges Mischen von Metallazid und Metalloxid in trockener Form. Dadurch, daß das Metallazid und Metalloxid nur in Kontakt kom men, wenn sie naß sind, wird die Möglichkeit von Feuer und/oder Explosion während des Herstellungsprozesses minimiert. Während des Verarbeitens der nassen Mischung aus gaserzeugendem Material wird die Mischung wiederholt gemahlen, um die Partikelgröße ei nes oder mehrerer Bestandteile der Mischung zu vermindern. Wäh rend des Mahlens der nassen Mischung wird die Mischung auch ge kühlt, um die Temperatur der Mischung in einem gewünschten Tem peraturbereich von 20°C bis 30°C zu halten. Wenn die nasse Mi schung aus gaserzeugendem Material gebildet worden ist, wird überschüssige Flüssigkeit aus der Mischung entfernt, beispiels weise durch Zentrifugieren. Nach dem teilweisen Trocknen wird die nasse Mischung (Kuchen) aus gaserzeugendem Material extru diert, um kleine zylindrische Granalien oder Pellets aus gaser zeugendem Material zu bilden. Die zylindrischen Granalien (Granulat) werden vorzugsweise in einem kugelbildenden Verfahren in kugelförmige Granalien geformt und dann getrocknet. Die Gra nalien können dann zum späteren Gebrauch gelagert werden. Die Granalien werden zusammengepreßt, um die in Fig. 1 und 2 gezeigten Körner 10 aus gaserzeugendem Mate rial zu bilden.

Wenn die Körner 10 aus gaserzeugendem Material durch den Preß schritt geformt worden sind, werden sie mit einem zündverbes sernden Verstärkungsmaterial (Boostermaterial) beschichtet. Ins besondere wird eine Beschichtungsaufschlämmung auf die Oberflä che eines Korns aufgebracht. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Beschichtungsaufschlämmung Wasser, ein wasserlösliches Alkalimetallazid, ein wasserlösliches anorganisches Oxidations mittel, das mit dem Azid reagieren kann, und ein Metalloxid auf. Das wasserlösliche anorganische Oxidationsmittel ist Kaliumper chlorat. Ein bevorzugtes Alkalimetallazid ist Natriumazid. An dere Azide, wie Kaliumazid und Lithiumazid, können verwendet werden. Ein bevorzugtes Metalloxid ist Eisenoxid (Fe₂O₃). Andere Metalloxide, wie Nickeloxid und Aluminiumoxid, können auch ver wendet werden.

Das Kaliumperchlorat ist im Handel erhältlich mit einer durch schnittlichen Partikelgröße von ungefähr dreißig µm. Das Kaliumperchlorat wird vorzugsweise trocken gemahlen auf eine durchschnittliche Partikelgröße von ungefähr zehn µm. Das Natriumazid ist im Handel erhältlich mit einer durchschnitt lichen Partikelgröße von ungefähr 80 bis 100 µm. Das Eiseno xid ist im Handel erhältlich mit einer durchschnittlichen Parti kelgröße von ungefähr 0,2 µm.

Die Beschichtungsbestandteile werden als feste Materialien zu dem Wasser zugefügt, um die Wasseraufschlämmung zu bilden. Die Wassermenge in der Aufschlämmung ist genug, um das Aufschläm mungsströmungsmittel zu bilden. Die Wassermenge ist nicht ausrei chend, alles von dem Azid und dem Perchlorat aufzulösen, so daß einiges der beiden Bestandteile in gelöster Phase in der Auf schlämmung vorhanden sein wird und einiges der beiden Bestand teile die festen Phase der Aufschlämmung ausmachen wird. Vor zugsweise ist die Wassermenge ungefähr 20 bis 30%, basierend auf dem Gewicht der Aufschlämmung. Ein bevorzugtes Gewichtsver hältnis von Wasser zu festen Bestandteilen ist ungefähr 25% Was ser zu ungefähr 75% feste Bestandteile.

Die Körner werden mit der Beschichtungsaufschlämmung in irgend einem herkömmlichen Beschichtungsvorgang beschichtet. Ein bevor zugtes Verfahren ist es, die Körner auf einem sich fortbewegen den Rost anzuordnen und die Körner durch einen Sprühvorhang der Wasseraufschlämmung hindurchzubewegen. Die Körner werden dann durch Luftdüsen bewegt, um überschüssige Beschichtung von den Körnern zu blasen. Ein weiteres Verfahren ist es, die Körner in einem Beschichtungskorb anzuordnen und die Körner in die Be schichtungsaufschlämmung einzutauchen.

Nach dem Beschichten werden die Körner in einem Ofen angeordnet und getrocknet. Das Trocknen kann als ein einzelner Schritt aus geführt werden bei Verwendung eines Düsenofentrockners, der bei ungefähr 126 bis 132°C für ungefähr 2 Stunden betrieben wird. Alternativ kann das Trocknen in mehrfachen Schritten ausgeführt werden, beispielsweise durch Verwenden ei nes Luftdüsentrockners zum anfänglichen Trocknen, gefolgt von Dampftrocknen zum Endtrocknen. Die Körner haben vor dem Be schichten einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 2 bis 3,5 Gew.-%. Nach dem Beschichten und vor dem Trocknen haben die Kör ner und die Beschichtung zusammen einen Gesamtfeuchtigkeitsge halt von ungefähr 7 Gew.-%. Das Trocknen vermindert den Gesamt feuchtigkeitsgehalt der Körner und der Beschichtung auf ungefähr 5,4%.

Während des Trocknens bildet sich die Beschichtung auf den Körnern als kleine Partikel. Die Tiefe oder Dicke der Beschich tung kann ungefähr 1/10 bis 2/10 eines Millimeters sein. Die Partikel der Beschichtung haben eine kleine Größe, beispiels weise eine Durchschnittspartikelgröße von weniger als ungefähr 50 µm. Das Gewicht der Beschichtungsparti kel auf einem Korn ist auf trockener Basis ungefähr 5 bis 6%, bezogen auf das Korngewicht.

Das Verhältnis von Kaliumperchlorat zu Alkalimetallazid, z. B. Natriumazid, das verwendet wird bei dem Bereiten der Beschich tungsaufschlämmung, ist zumindest ein stöchiometrisches Verhält nis von Perchlorat zu Azid, das notwendig ist, damit alles Na triumazid zu Natriumoxid reagiert während der Zündung der Be schichtung. Die Reaktion von Natriumazid mit Kaliumperchlorat ist in der folgenden Gleichung gezeigt:

KClO₄ + 8 NaN₃ → KCl + 4 Na₂O + 12 N₂

Es ist von der obigen Gleichung deutlich, daß das stöchiometri sche Verhältnis von Perchlorat zu Azid 1 : 8 ist. Vorzugsweise hat das beim Bereiten der Beschichtungsaufschlämmung verwendete Ver hältnis von Molen von Kaliumperchlorat zu Molen von Natriumazid einen leichten Überschuß bezüglich des stöchiometrischen Ver hältnisses. Der Grund dafür ist der, daß die Beschichtung nach dem Trocknen Zonen haben könnte, in denen sich zu wenig Kalium perchlorat befindet. Dies könnte beim Verbrennen zur Bildung von einigem freien Natrium führen. Um sicherzustellen, daß die Be schichtung durchgehend genügend Kaliumperchlorat aufweist, so daß alles Natrium zu Natriumoxid reagiert, wird vorzugsweise ein Molverhältnis von ungefähr 105 : 800, Kaliumperchlorat zu Natri umazid, verwendet.

Ein Molverhältnis von 105 : 800 liefert auf einer Gewichtsbasis, bezogen auf das trockene Gewicht der Beschichtungszusammenset zung, ungefähr 24,25% Kaliumperchlorat und ungefähr 74,5% Na triumazid. Vorzugsweise weist die Beschichtungsaufschlämmung der vorliegenden Erfindung, bezogen auf das trockene Gewicht, 24,25% ± 3,5% Kaliumperchlorat und 74,5% ± 3,5% Natriumazid auf.

Ein Hauptvorteil der Beschichtungszusammensetzung der vorliegen den Erfindung ist der, daß eine homogene Beschichtung leicht er halten werden kann unter Verwendung von Kaliumperchlorat als Oxidationsmittel. Dies rührt in großem Maße her von der Löslich keit von Kaliumperchlorat in Wasser. Sowohl Kaliumperchlorat als auch Natriumazid sind nur teilweise wasserlöslich. Die folgende Tabelle 2 liefert näherungsweise Löslichkeitsdaten für Kalium perchlorat und Natriumazid.

Tabelle 2

Während des Trocknens der Beschichtung steigt die Temperatur der Beschichtung von ungefähr Zimmertemperatur (ungefähr 25°C) auf ungefähr 100°C. Die obige Tabelle 2 zeigt, daß die Löslichkeit von Natriumazid relativ unempfindlich ist gegen Temperaturverän derungen. Im Gegensatz dazu ändert sich die Löslichkeit von Ka liumperchlorat wesentlich zwischen 25°C und 100°C. Wenn die Aufschlämmung ein stöchiometrisches Verhältnis von Perchlorat zu Azid enthält, haben die gelösten Bestandteile (die Lösungsphase) der Aufschlämmung somit etwas weniger als ein stöchiometrisches Verhältnis (bezüglich von Molen von Kaliumperchlorat) bei 25°C und mehr als ein stöchiometrisches Verhältnis bei 100°C. Bei den festen Bestandteilen (Feststoffphase) ist es gerade umge kehrt, mehr als ein stöchiometrisches Verhältnis bei 25°C und weniger als ein stöchiometrisches Verhältnis bei 100°C. Das meiste des Trocknens findet bei ungefähr 65°C statt. Bei dieser Temperatur wurde gefunden, daß das Molverhältnis von Perchlorat zu Azid zufällig ungefähr das gleiche war im gelösten Zustand (Lösungsphase) wie im festen Zustand (Feststoffphase) und unge fähr in dem stöchiometrischen Verhältnis. Das Ergebnis ist, daß alle der Beschichtungspartikel nach dem Trocknen ungefähr die gleiche Zusammensetzung haben, woraus sich eine gleichmäßigere oder homogenere Beschichtung auf den Körnern ergibt.

Es wurde oben erwähnt, daß das Kaliumperchlorat vorzugsweise auf eine Durchschnittspartikelgröße von ungefähr 10 µm gemahlen wird. Dies liefert einen weiten Bereich von Partikelgrößen in der Aufschlämmung, der von ungefähr 80 bis 100 µm für das Azid bis weniger als ungefähr 0,5 µm für das Eisenoxid reicht. Dieser weite Bereich von Partikelgrößen erleichtert die Steuerung der Beschichtungsviskosität (Zähigkeit). Die Beschich tungsviskosität ist wichtig, da sie die Beschichtungsmenge be einflußt, die auf einem Korn zurückgehalten wird, wenn über schüssige Beschichtung von dem Korn geblasen wird. Wasserunlös liches Metalloxid ist ein wichtiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung. Ein bevorzugtes Metalloxid ist Eisenoxid. Andere Oxide, wie Nickeloxid und Aluminiumoxid können auch verwendet werden. Das Metalloxid sollte eine sehr kleine Partikelgröße ha ben, vorzugsweise weniger als ungefähr 0,5 µm Durch schnittspartikelgröße, zum Beispiel ungefähr 0,2 µm Durch schnittspartikelgröße. Nur eine kleine Menge von Metalloxid wird benötigt. Das Metalloxid wirkt in der Beschichtungszusammenset zung der vorliegenden Erfindung als ein kernbildendes Mittel, um das Wachstum von kleinen Kristallen zu fördern und um das Wachs tum von großen Kristallen während des Trocknungsschritts zu ver hindern, der auf das Anbringen der Beschichtungsaufschlämmung auf die gaserzeugenden Körner folgt. Somit ist eine bevorzugte Metalloxidmenge eine kernbildende Menge. Allgemein ist die Me talloxidmenge ungefähr 0,25 bis 1,25% bezüglich des Gewichts der Beschichtung ohne Wasser. Eine bevorzugte Menge von Eiseno xid ist ungefähr 0,75% bezüglich des Gewichts der Beschichtung. Kleine Kristalle in der Beschichtung haften besser an den gaser zeugenden Körnern. Kleinere Kristalle verbrennen auch schneller, was die Zündzeit der Gaserzeugungszusammensetzung vermindert. Vorzugsweise hat die Beschichtung eine Durchschnittspartikel größe nach dem Trocknen von weniger als ungefähr 50 µm. Das Metalloxid reagiert auch mit dem Azid bei Zündung der Beschich tungszusammensetzung.

Andere Bestandteile können zu der erfindungsgemäßen Beschich tungszusammensetzung zugefügt werden. Beispielsweise kann die Beschichtungszusammensetzung eine kleine Menge von Ton (z. B. Bentonit) enthalten, der als ein Bindemittel in der Beschich tungszusammensetzung wirkt. Die Menge von verwendetem Ton ist klein, beispielsweise von Null bis ungefähr 1%, bezogen auf das Gesamttrockengewicht der Beschichtungszusammensetzung.

Eine bevorzugte Beschichtungsaufschlämmung weist folgendes auf (minus Wasser):

Bestandteil
Gewichtsprozent
Kaliumperchlorat\|24,25%±3,5%
Natriumazid	74,5%±3,5%
Eisenoxid	0,75%±0,5%
Ton	0,5%±0,5%

Das folgende Beispiel verdeutlicht die Anwendung der vorliegen den Erfindung.

Beispiel

In diesem Beispiel wurde ein 75 : 25-Verhältnis, bezogen auf das Gewicht einer Festbestandteils/Wasseraufschlämmung bereitet un ter Verwendung der Zusammensetzung von Tabelle 3. Das Kaliumper chlorat wurde in das Wasser bei Raumtemperatur eingerührt. Das Eisenoxid wurde dann zugefügt. Das Azid wurde in die Perchlorat lösung gemischt. Die Aufschlämmung wurde auf einem pH-Wert von ungefähr 9 bis 10 gehalten durch Zufügen von Natriumhydroxid, falls nötig. Die Aufschlämmung war rosafarben und hatte die Kon sistenz von dicker Sahne. Die Aufschlämmung wurde kontinuierlich durch eine Kolloidmühle ringzirkuliert, um eine gleichmäßige Mi schung zu erhalten. Die Spalteinstellung in der Kolloidmühle war groß genug, so daß keine Zerkleinerung der Partikel auftrat. Die zu beschichtenden Gaserzeugungskörner wurden auf einem sich fortbewegenden Rost angeordnet und unter einem Vorhang von Auf schlämmung hindurchbewegt, der durch Schwerkraft auf die Körner gespeist wurde. Die gaserzeugenden Körner hatten eine Zusammen setzung ähnlich wie die von Tabelle 1. Die Körner hatten einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 2 bis 3,5 Gew.-% und vorzugs weise ungefähr 3 Gew.-%. Die Fortbewegungsrate des Rosts war ein gestellt, um die Körner dem Vorhang von Aufschlämmung für unge fähr 3 Sekunden auszusetzen. Die beschichteten Körner wurden dann unter einem Luftvorhang hindurchbewegt, um einen Überschuß an Beschichtungsaufschlämmung zu entfernen. Nach einigen Sekun den unter dem Luftvorhang wurden die Körner auf einem Tablett angeordnet für chargenweises Trocknen. Das Trocknen wurde in ei nem Ofen ausgeführt bei ungefähr 126°C mit Hochgeschwindig keitsluftzirkulation für ungefähr 2 Stunden. Die Beschichtung hatte überall eine gleichförmige Zusammensetzung. Das Gewicht der Beschichtung war ungefähr 5,5% ± 0,5%, bezogen auf das Ge wicht der Körner.

Die Beschichtung der vorliegenden Erfindung haftete gut an den gaserzeugenden Körnern und die Zündung eines gaserzeugenden Korns durch die Beschichtung war robust. Das Gewicht der Be schichtung (des Überzugs) auf einem Korn kann in einem Bereich von ±10% variieren mit wenig erkennbarer Wirkung auf die Zündung über einen Zündungstemperaturbereich, dem die Be schichtung ausgesetzt werden mag. Diese Zündungseigenschaften wurden erhalten, obwohl die Beschichtungszusammensetzung keinen metallischen Zündbestandteil hatte, wie beispielsweise Bor.

Aus der obigen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbei spiels der Erfindung wird der Fachmann Verbesserungen, Verände rungen und Abwandlungen erkennen. Solche Verbesserungen, Verän derungen und Abwandlungen des Fachmanns sollen durch die folgen den Ansprüche umfaßt sein.

Claims

1. Gaserzeugendes Korn mit einer partikelförmigen Verstär kungs-Booster-Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung ein Alkalimetallazid, Kaliumperchlorat als wasserlösliches anorganisches Oxidationsmittel und ein wasserunlösliches Metalloxid, die als Aufschlämmung auf das Korn aufgebracht und getrocknet werden, aufweist.

2. Gaserzeugendes Korn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kaliumperchlorat und Metallazid in der Beschichtung in etwa stöchiometrischem Verhältnis vorliegen.

3. Gaserzeugendes Korn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetallazid in der Beschichtung Natriumazid ist und die Beschichtung 74,5 ±3,5 Gew.-% Natriumazid und 24,25 ±3,5 Gew.-% Kaliumperchlorat enthält.

4. Gaserzeugendes Korn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid in der Beschichtung in einer kern bildenden Menge vorliegt.

5. Gaserzeugendes Korn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid in der Beschichtung eine durch schnittliche Partikelgröße von weniger als 0,5 µm besitzt.

6. Gaserzeugendes Korn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid in der Beschichtung Eisenoxid ist und die Beschichtung 0,75 ±0,5 Gew.-% Eisen oxid enthält.

7. Gaserzeugendes Korn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenoxid in der Beschichtung eine durchschnitt liche Partikelgröße von 0,2 µm besitzt.

8. Gaserzeugendes Korn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht der Beschichtung 5 bis 6% des Gewichts des Korns beträgt.

9. Gaserzeugendes Korn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung in Form einer Aufschlämmung auf Wasserbasis auf das Korn aufgebracht wird, wo bei das Molverhältnis von Kaliumperchlorat zu Alkalimetallazid in der Aufschlämmung ungefähr 105% des stöchiometrischen Verhältnisses von Kaliumperchlorat zu Alkalimetallazid entspricht.

10. Gaserzeugendes Korn nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Korn vor der Beschichtung einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 3% aufweist.

11. Gaserzeugendes Korn nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung 20 bis 30 Gew.-% Wasser und 70-80 Gew.-% feste Bestandteile enthält.

12. Gaserzeugendes Korn nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung des Korns nach dem Beschichten in einem Ofen bei einer Temperatur von mindestens 126°C erfolgt.

13. Gaserzeugendes Korn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung, bezogen auf das Trockengewicht,
24,25 ±3,5 Gew.-% Kaliumperchlorat;
74,5 ±3,5 Gew.-% Alkalimetallazid;
0,75 ±0,5 Gew.-% Eisenoxid; und
0,5 ±0,5 Gew.-% Ton enthält.

14. Gaserzeugendes Korn mit einer partikelförmigen Verstärkungs- /Booster-Beschichtung darauf, wobei die Beschichtung frei von einem Metallbrennstoff ist.

15. Verfahren zur Herstellung eines gaserzeugenden Korns mit einer Verstärkungs-/Booster-Beschichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Herstellung des gaserzeugenden Korns nach bekannten Verfahren;
b) Herstellung einer Beschichtungsaufschlämmung, die Wasser, ein Alkalimetallazid, Kaliumperchlorat als wasserlösliches anorganisches Oxida tionsmittel in ungefähr stöchiometrischem Verhältnis und ein wasserunlösliches Metalloxid enthält;
c) Aufbringen der Beschichtungsaufschlämmung auf das gaserzeugende Korn,
d) Entfernen überschüssiger Beschichtungsaufschlämmung von dem gaserzeugenden Korn, und
e) Trocknen des gaserzeugenden Korns und der Beschichtung.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das gaserzeugende Korn und die Beschich tung bei einer Temperatur von mehr als 126°C getrocknet werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Metalloxid ein Oxid mit einer kleinen Partikelgröße, das in einer kernbildenden Menge vorhanden ist, eingesetzt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Metalloxid Eisenoxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,2 µm eingesetzt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von Kaliumperchlorat zu Alkalimetallazid in der Aufschlämmung größer als das stöchiometrische Verhältnis von Kaliumperchlorat zu Alkalimetallazid gewählt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis auf ungefähr 105% des stöchiometrischen Verhältnisses von Kaliumperchlorat zu Alkalimetallazid eingestellt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaliumperchlorat auf eine Partikelgröße von ungefähr 10 µm zerkleinert wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaliumperchlorat vor der Herstellung der Aufschlämmung zerkleinert wird.

23. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Gewichtsverhältnis von Festbestandteilen zu Wasser ein Verhältnis von ungefähr 75 : 25 eingestellt wird.