JPH067668A - Method of preparing inflating agent - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、膨張剤（propellan
t）の装薬の調製及びこれによる膨張剤の製造を行うた
めの新規な方法に関し、中でも、エアーバッグ装置に用
いて好適な方法である。特に、膨張剤の各成分は、内部
に可動部分を含まないようなタンブラー型撹拌器によっ
て混合される。また、膨張剤の各成分は、密封された金
属容器中に、混合の際からペレットの成形に供されるま
で安全に格納される。BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to a propellant (propellan).
Regarding the novel method for preparing the charge of t) and the production of the inflating agent by the method, the method is suitable for use in an air bag device, among others. In particular, the components of the swelling agent are mixed by a tumbler stirrer that does not contain any moving parts inside. In addition, each component of the swelling agent is safely stored in a sealed metal container from the time of mixing to the time of being used for pellet formation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の膨張剤の製造技術においては、混
合される各成分は、計量され、個別の撹拌機に移送さ
れ、Ｖ型混合機又はスクリュー混合機により一緒に混合
されて成形工程に移される。これらの混合機はそれぞれ
可動部材を有する。例えば、スクリュー撹拌機は図３に
示されている。材料は円錐形の部分に投入され、軸ａ回
りに回転するとともに円錐形部の内壁に沿って旋回する
スクリュー４により撹拌される。撹拌された材料は、軸
ｃ回りに回転するすることによって材料を出口へ輸送さ
せるための移動作用を作り出す第２のスクリュー８を具
備する導管６へ入る。In the conventional swelling agent manufacturing technology, the components to be mixed are weighed, transferred to individual agitators, and mixed together by a V-type mixer or a screw mixer to form a molding process. Be transferred. Each of these mixers has a movable member. For example, a screw stirrer is shown in FIG. The material is introduced into the conical portion and agitated by the screw 4 which rotates around the axis a and swivels along the inner wall of the conical portion. The agitated material enters a conduit 6 equipped with a second screw 8 which rotates about axis c to create a transfer action for transporting the material to the outlet.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このような混合機によ
れば成分の良好な混合を行えるが、その一方、スクリュ
ーのような可動部材が安全に対する重大な危険性をもた
らす。その他の場合であれば安全な取扱いができる部材
でも、爆発性の混合物と一緒に用いるときは、注意深い
動作と細心の配慮を必要とする。爆発性混合物を、例え
ばスクリューのような動く部材と接触させることは、摩
擦や機械的接触による熱や圧力の発生の危険性を生じさ
せる。このような熱や圧力は、充填された爆発物を充分
爆発させうる。このような危険は、理論的な解明や推論
が困難であり、このような事故は最近でも膨張剤製造工
場でも発生している。While such mixers provide good mixing of the components, moving parts such as screws pose a significant safety risk. Other materials that may otherwise be handled safely require careful operation and care when used with explosive mixtures. Contacting the explosive mixture with a moving member, such as a screw, creates the risk of heat and pressure generation due to friction and mechanical contact. Such heat and pressure can sufficiently explode the filled explosive material. It is difficult to theoretically elucidate or infer such a danger, and such an accident has occurred even in a leavening agent manufacturing plant recently.
【０００４】例えば、薬剤の調製や製造等の他の工業分
野では、タンブラー型の混合手段が採用されていると考
えられる。しかしながら、膨張剤の製造業においては、
取り扱われる材料の性質上より安全な調製技術が必要で
あるにもかかわらず、同様の技術が採用されていない。
この発明の目的は、上述した背景に鑑み、膨張剤の成分
の混合に伴う危険を最小限度に抑えて行えるような膨張
剤の調製方法を提供することにある。また、他の目的と
して、混合装置の内部の動く部材と混合される膨張剤成
分との接触が起らないような膨張剤の調製方法を提供す
ることにある。For example, in other industrial fields such as preparation and manufacturing of medicines, it is considered that a tumbler type mixing means is adopted. However, in the swelling agent manufacturing industry,
Despite the need for safer preparation techniques due to the nature of the materials handled, similar techniques have not been adopted.
In view of the background described above, an object of the present invention is to provide a method for preparing a swelling agent that can be performed while minimizing the risk associated with mixing the components of the swelling agent. Another object of the present invention is to provide a method for preparing a swelling agent in which contact between the moving member inside the mixing device and the swelling agent component to be mixed does not occur.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明は、推進剤の装
薬を調製する方法であって、この技術分野においては以
前に採用されたことのない混合方法を採用するものであ
る。それぞれの推進剤の成分は密閉された通常金属製の
容器に収容される。容器は推進剤装薬の各成分の混合を
行うために転動させられる。混合された成分は、その
後、密封された容器のままでペレット化作業の場所まで
移送される。このように、この方法では、成分の移送容
器への収容、移送及び貯蔵を一つの同じ混合容器により
行える手段を提供する。The present invention is a method of preparing a propellant charge which employs a mixing method not previously employed in the art. The components of each propellant are contained in a closed, usually metal container. The container is tumbled to effect mixing of the propellant charge components. The mixed ingredients are then transferred to the pelletizing operation site in a sealed container. Thus, the method provides a means to store, transfer and store components in a transfer container in one and the same mixing container.
【０００６】[0006]
【作用】この混合方法では、推進剤の混合物は混合中に
おいて内部の可動部材との接触がなく、従って、この方
法の採用により、爆発を誘発する摩擦、熱又は圧力がほ
とんどゼロにまで減少させられる。これにより、推進剤
の装薬をより安全に製造する方法が提供される。In this mixing method, the mixture of propellants has no contact with the internal moving parts during mixing, therefore the adoption of this method reduces the friction, heat or pressure that induces an explosion to almost zero. To be This provides a safer method of making the propellant charge.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。この実施例は、エアバッグの膨張剤で、アジ化
ナトリウム、窒化カリウム、二酸化けい素、酸化アルミ
ニウム及びマグネシウムシリケート（マグネソルとして
知られている。）を成分とするものに関する。以下使用
されるパーセンテージは全て重量パーセントである。窒
化カリウム、酸化アルミニウム及びマグネソルからなる
予備混合剤は、図示されていない適当なドラムミキサに
より事前に調製されている。一般的に、予備混合剤は１
７〜１９％の窒化カリウム、最大１％の酸化アルミニウ
ム及び最大１％のマグネソルからなり、各成分のこの重
量％で表示された値は、最終的に混合された膨張剤の装
薬の状態でも変らない。この予備混合剤は、結局他の成
分とともに混合されるが、他の成分と混合されるまで一
定の場所に放置される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. This example relates to an airbag inflator having sodium azide, potassium nitride, silicon dioxide, aluminum oxide and magnesium silicate (known as magnesol) as components. All percentages used below are weight percentages. The pre-mixture consisting of potassium nitride, aluminum oxide and magnesol was pre-prepared by a suitable drum mixer not shown. Generally, 1 premix is
It consists of 7 to 19% potassium nitride, up to 1% aluminum oxide and up to 1% magnesol, and the value expressed as this weight% of each component is also in the final mixed expansive charge state. It doesn't change. This premix is eventually mixed with the other ingredients, but left in place until mixed with the other ingredients.
【０００８】混合された膨張剤装薬のうちのアジ化ナト
リウムは、２０ミクロン又はそれ以下の大きさの粒子で
あることが望ましい。適当な粉砕機１０としては、イリ
ノイ州エルムハースト（Elmhurst)のフィッツパトリッ
ク社（Fitzpatrick Company）製のフィッツミル（Fitzm
ill）がある。最初の径が６０〜１００ミクロンである
ような粒子を所望の大きさに粉砕するためには、この粉
砕機を、供給速度６０〜７０ｋｇ／時間、ハンマー速度
４，０００〜４，５００回転／分、及びメッシュサイズ
を４０〜８０メッシュとして稼動するのが好適であるこ
とを発見した。ここにおいて、粉砕機の環境の相対湿度
は７０％を超えるべきではない。最終的な全混合物にお
いてアジ化ナトリウムが６２〜６４％となるように充分
な量のアジ化ナトリウムが計量装置１２において計量さ
れる。二酸化けい素も適量が計量され、別個に収納され
る。二酸化けい素は、通常、混合物の１７〜１９％を含
有する。The sodium azide of the mixed leavening agent charge is preferably particles of size 20 microns or less. A suitable grinder 10 is a Fitzmf from Fitzpatrick Company of Elmhurst, Illinois.
ill). In order to grind particles having an initial diameter of 60 to 100 microns to a desired size, the grinder was fed at a feed rate of 60 to 70 kg / hour and a hammer speed of 4,000 to 4,500 rpm. , And it has been found suitable to operate with a mesh size of 40-80 mesh. Here, the relative humidity of the environment of the grinder should not exceed 70%. Sufficient sodium azide is metered in metering device 12 so that the final total mixture is 62-64% sodium azide. A proper amount of silicon dioxide is also weighed and stored separately. Silicon dioxide usually contains 17 to 19% of the mixture.
【０００９】膨張剤の混合成分を可搬ビン（tote bin）
に投入し、未混合の膨張剤組成物を生成する。可搬ビン
は蓋を閉じて、外気から遮断されている。このビンは混
合装置のもとに運ばれる。適当な混合装置は、ミズーリ
州スプリングフィールド（Springfield）のカスタム・
メタル・クラフト社（Custom Metal Craft, Inc.）によ
って提供されている。このような装置は、可搬ビンを外
側から把持する手段を具備し、この把持手段は、可搬ビ
ンを転動させる回転手段に付設されている。可搬ビンの
転動は、膨張剤の組成をなす各成分を混合させるのに有
効である。混合は、容器の内部において、各混合成分に
接触するような可動部材が一切ない状態で行われる。混
合は密封された環境中で行われる。これにより、混合中
の摩擦、熱又は圧力の発生の可能性が事実上なく、推進
薬が燃焼する危険性が実質的に軽減されている。A tote bin for the mixed components of the swelling agent.
To produce an unmixed swelling agent composition. The portable bottle is closed from the outside by closing the lid. This bottle is taken to the mixing device. Appropriate mixing equipment is available from Customfield, Springfield, Missouri.
Offered by Custom Metal Craft, Inc. Such a device comprises means for gripping the portable bottle from the outside, and this gripping means is attached to the rotating means for rolling the portable bottle. Rolling of the transport bottle is effective for mixing the respective components constituting the composition of the expanding agent. Mixing is carried out inside the container without any moving member in contact with each mixed component. Mixing is done in a sealed environment. This virtually eliminates the possibility of friction, heat or pressure development during mixing and substantially reduces the risk of propellant combustion.
【００１０】混合装置は、膨張剤の各成分を所要の程度
に混合することができるように回転速度及び所要時間を
計算してこれに基づいて行われる。ここで、混合が容器
の転動（tumbling）により行われるので、可搬ビンが膨
張剤で満杯またはそれに近い状態であると充分な混合が
行われないから、そのような状態を避けることが必要で
ある。最大容量の７５体積％以下であれば充分な混合が
なされることが分っている。上述したような膨張剤の装
薬に関して、各成分の混合物が総計２００ポンド（lb
s）である場合には、内容積１２立方フィートの可搬ビ
ンによって上記のパラメータで充分な撹拌混合が可能で
ある。撹拌の後、混合した膨張剤は移送され、ペレット
成形を行う時まで可搬ビンに貯蔵される。このように、
可搬ビンは適当な貯蔵容器として働く。可搬ビンは底部
に弁を備えており、ビンがペレット成形工程に移された
とき、その内圧を高めて、弁を開いた時に混合された膨
張剤が自力で落下して成形機に供給されるようにするこ
とができる。The mixing device calculates the rotation speed and the required time so that the respective components of the expansion agent can be mixed to a required degree, and the mixing device is operated based on the calculation. Here, since the mixing is performed by the tumbling of the container, it is necessary to avoid such a condition because the sufficient mixing is not performed when the transportable bottle is full or close to the expansive agent. Is. It has been found that if the volume is 75% by volume or less of the maximum capacity, sufficient mixing is achieved. With respect to the expansive charge as described above, a total of 200 pounds
s), a transport bottle having an internal volume of 12 cubic feet enables sufficient stirring and mixing with the above parameters. After agitation, the mixed swelling agent is transferred and stored in a transport bottle until pelletizing. in this way,
The portable bottle acts as a suitable storage container. The portable bottle has a valve at the bottom, and when the bottle is transferred to the pellet molding process, the internal pressure of the bottle is increased, and when the valve is opened, the expansive agent mixed is dropped by itself and supplied to the molding machine. Can be done.
【００１１】この混合方法は、図１において示すよう
に、膨張剤を混合し、それを固形化して、例えば自動車
のエアバッグを膨張させる装置に用いる膨張剤とする場
合に応用されている。ここで、本方法は、他の形状、例
えば円盤又は薄片のような形状に固形化される膨張剤の
混合を調製し移送する場合にも同様に好適である。ペレ
ット化装置としては、アイオワ州マリオンのベクター社
（Vector Corp.）のクールトンプレス機（Coulton Pres
s）が好適である。ペレット成形の際には、エアバッグ
膨張装置の中でコンパクトな形状で使用できるように膨
張剤の形状や重量を制御する必要がある。ペレットを成
形する際は、１．５〜２．５トンの圧縮力を要する。こ
のプレス機は、１分間に３００〜３５０個のペレットを
製造することができる（つまり、２０〜２２回転／
分）。このように製造されたペレットは、直径６〜８ｍ
ｍである。このようなペレットは、組立ステーションに
おいて組み立てられる自動車のエアバッグ装置の膨張剤
収容容器（cup）に組み込む場合に好適である。As shown in FIG. 1, this mixing method is applied to the case where an inflating agent is mixed and solidified to be an inflating agent used in a device for inflating an automobile airbag, for example. Here, the method is likewise suitable for preparing and transferring mixtures of swelling agents which are solidified into other shapes, for example disks or flakes. The pelletizer is a Coulton Pres machine from Vector Corp. of Marion, Iowa.
s) is preferred. At the time of pellet molding, it is necessary to control the shape and weight of the inflating agent so that it can be used in a compact shape in the airbag inflating device. When molding the pellets, a compression force of 1.5 to 2.5 tons is required. The press can produce 300-350 pellets per minute (ie 20-22 revolutions / minute).
Minutes). The pellets produced in this way have a diameter of 6-8 m.
m. Such pellets are suitable for incorporation into an inflating agent cup in an automotive airbag system assembled at an assembly station.
【００１２】以下の例は、これに開示された混合方法を
実証するためのものである。この方法は、他の混合物を
作成する場合にも、混合物を円盤や薄片等の他の形状に
成形する場合にも好適である。 （製造例）ペレット形状の推進薬を上述した方法で製造
した。ペレットは、６３％のアジ化ナトリウム、１９％
の予備混合（１７％の窒化ナトリウム、１％の酸化アル
ミニウム、及び１％のマグネソル）、及び１８％の二酸
化けい素を含有していた。The following example is intended to demonstrate the mixing method disclosed therein. This method is suitable for making other mixtures as well as forming the mixture into other shapes such as disks and flakes. (Production Example) A pellet-shaped propellant was produced by the method described above. Pellets consist of 63% sodium azide, 19%
Premix (17% sodium nitride, 1% aluminum oxide, and 1% magnesol), and 18% silicon dioxide.
【００１３】試験は静圧タンクの中で行われた。組成物
は、時間当たりの圧力の変化を決定するために点火され
た。膨張剤は、時間当たりの圧力変化は１．３２９０８
３ＰＳＩ／ＭＳを示し、２０ミリ秒において１５．８８
１５４４ＰＳＩ、最大圧力（Pmax）は６０．５９９９８
ミリ秒（MS）において２９．５７８６８２ＰＳＩであっ
た。結果は、図２に示されている。The test was carried out in a static pressure tank. The composition was ignited to determine the change in pressure over time. The expansion agent has a pressure change of 1.32908 per hour.
3PSI / MS showing 15.88 at 20 ms
1544 PSI, maximum pressure (Pmax) is 60.59998
It was 29.578682 PSI in milliseconds (MS). The results are shown in Figure 2.
【００１４】[0014]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装薬の各成分の混合が、各成分と内部可動部材との接触
を排除するような方法で行われるので、意図しない発火
や爆発による害を減少させることができる。さらに、組
立ステーションにおいて組み立てられる自動車のエアバ
ッグ装置など膨張剤収容容器に組み込むに好適な固形の
推進剤が、安全かつ効率的に製造できる。さらに、成分
の移送容器への収容、移送及び貯蔵を一つの同じ混合容
器により行えるので、製造装置の周辺の環境の整備がで
き、良好な作業環境を維持できるとともに、工程中にお
ける過誤による事故を防止することができる。As described above, according to the present invention,
The mixing of the components of the charge is carried out in such a way as to eliminate the contact between the components and the internal movable member, so that the damage due to unintended ignition or explosion can be reduced. Further, a solid propellant suitable for being incorporated in an inflating agent storage container such as an automobile airbag device assembled at the assembly station can be manufactured safely and efficiently. Further, since the components can be stored in the transfer container, transferred and stored by one and the same mixing container, the environment around the manufacturing equipment can be maintained, a good working environment can be maintained, and accidents due to errors during the process can be prevented. Can be prevented.
【図１】この発明の方法のフロー図である。FIG. 1 is a flow diagram of the method of the present invention.
【図２】この発明の方法によって製造されたペレット状
又は他の形状の固形の膨張剤の燃焼時における圧力−時
間の変化の関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a pressure-time change relationship during combustion of a solid expander in the form of pellets or other shapes produced by the method of the present invention.
【図３】従来例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a conventional example.
１０ 粉砕装置 １４ 計量装置 １６ 混合装置 10 Crushing device 14 Measuring device 16 Mixing device
Claims (11)
あって、 a)膨張剤の装薬として適当な成分を選択する工程、 b)成分を、内部に可動部材を含まない混合容器中に投入
する工程、 c)容器を密封する工程、及び、 d)容器内容の撹拌のために、事前に決定した一定の撹拌
時間の間、一定の撹拌速度によって、容器の内容を撹拌
し、膨張剤装薬の混合組成物を構成する工程とを有し、
装薬の各成分の混合が、各成分と内部可動部材との接触
を排除するような方法で行われることによって意図しな
い発火や爆発による害を減少させることを特徴とする膨
張剤の調製方法。1. A method for preparing a composition of a swelling agent charge, comprising the steps of: a) selecting a suitable component as the swelling agent charge; and b) mixing the components without a moving member therein. Agitating the contents of the container at a constant agitation rate for a predetermined agitation time for a predetermined agitation time for agitating the contents of the container; , A step of forming a mixed composition of expander charge,
A method for preparing a swelling agent, which comprises reducing the damage caused by unintentional ignition or explosion by mixing each component of the charge in such a manner that the contact between each component and the inner movable member is eliminated.
ト化させて混合された推進剤装薬の組成物のペレットを
作成することを特徴とする請求項１に記載の膨張剤の調
製方法。2. The preparation of a swelling agent according to claim 1, wherein the composition of the mixed propellant charge is pelletized to produce pellets of the composition of the mixed propellant charge. Method.
ト化させて混合された推進剤装薬の組成物の円盤を作成
することを特徴とする請求項１に記載の膨張剤の調製方
法。3. The preparation of a swelling agent according to claim 1, wherein the composition of the mixed propellant charge is pelletized to form a disk of the composition of the mixed propellant charge. Method.
ト化させて混合された推進剤装薬の組成物の薄片を作成
することを特徴とする請求項１に記載の膨張剤の調製方
法。4. The preparation of a swelling agent according to claim 1, wherein the composition of the mixed propellant charge is pelletized to make a flakes of the composition of the mixed propellant charge. Method.
化カリウム、酸化アルミニウム、二酸化けい素、及びマ
グネソルからなることを特徴とする請求項２に記載の膨
張剤の調製方法。5. The method for preparing a swelling agent according to claim 2, wherein the composition of the charge comprises sodium azide, potassium nitride, aluminum oxide, silicon dioxide, and magnesol.
成を有することを特徴とする請求項５に記載の膨張剤の
調製方法。 ６２〜６４％のアジ化ナトリウム、 １７〜１９％の窒化カリウム、 ０〜１％の酸化アルミニウム、 ０〜１％のマグネソル、 １７〜１９％の二酸化けい素。6. A process for preparing a swelling agent according to claim 5, characterized in that the components of the charge have the following compositions in weight percent: 62-64% sodium azide, 17-19% potassium nitride, 0-1% aluminum oxide, 0-1% magnesol, 17-19% silicon dioxide.
されることを特徴とする請求項１に記載の膨張剤の調製
方法。7. A process for preparing a swelling agent according to claim 1, characterized in that at least one component is ground before mixing.
する請求項１に記載の膨張剤の調製方法。8. The method for preparing an expanding agent according to claim 1, wherein the mixing container is a portable bottle.
行われることを特徴とする請求項１に記載の膨張剤の調
製方法。9. The method for preparing a swelling agent according to claim 1, wherein the stirring is performed by rolling the mixing container.
及び固化装置への供給に使用可能であることを特徴とす
る請求項１に記載の膨張剤の調製方法。10. A process for preparing a swelling agent according to claim 1, characterized in that the mixing vessel can be used for transferring, storing and feeding the propellant mixture to the solidification device.
有効とするように密封することを特徴とする請求項１に
記載の膨張剤の調製方法。11. The method for preparing a swelling agent according to claim 1, wherein the mixing container is sealed so that an inert atmosphere in the container is effective.
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