KR20000035844A - Use of mixed gases in hybrid air bag inflators - Google Patents

Abstract

PURPOSE: A use of mixed gases in hybrid air bag in flators is provided for a method of generating non-toxic gases without particulates and for an improvement in a hybrid in flator for producing said non-toxic gases and, especially for use in generating the gases for a vehicle occupant restraint. CONSTITUTION: Particulate-free non-toxic gases are generated in a hybrid generator device by conducting the ignition of the propellant with an effective oxidizer, using a mixture of a molecular oxygen-containing gas and argon by varying the ratio of the gas to argon to provide only non-toxic reaction products in the exhaust gas. An inventive device includes an initiator (1), which ignites in response to a sensor and gives off hot gas that ignites the ignition charge (2) which causes the main generant charge (8) to combust, generating the inflation gas mixture (3). When the pressure in the gas mixture increases to a certain point, the seal disc (6) ruptures permitting the gas mixture to exit the manifold (4) through the outlet ports (5) and inflate an air bag. The generant container (9) holds the main generant charge (8). All the charges and the inflation gas mixture are enclosed in the pressure tank (7).

Description

하이브리드 에어 백 팽창기에 있어서의 혼합 개스의 용도{Use of mixed gases in hybrid air bag inflators}Use of mixed gases in hybrid air bag inflators

본 발명은 전체 추진체의 산화 수준을 제어할 수 있도록 산소 또는 공기와 아르곤등과의 혼합물을 사용하는 것을 포함한다. 연료 농후 조성물의 배출 생성물이 이산화탄소, 수증기 및, 질소로 예시되는 무독성 생성물을 생성하도록, 상기 연료 농후 고체 추진제 조성물은 변화될 수 있으며, 아르곤에 대한 산소의 양도 변화될 수 있다.The present invention includes the use of oxygen or a mixture of air and argon to control the oxidation level of the overall propellant. The fuel rich solid propellant composition can be varied and the amount of oxygen to argon can be varied such that the exhaust product of the fuel rich composition produces non-toxic products exemplified by carbon dioxide, water vapor, and nitrogen.

하이브리드 팽창기는 일반적으로 개스를 가열하여 에어 백을 팽창시키기 위해 고체 추진제를 사용하였다. 하이브리드 팽창기의 문제점들중 하나는 추진제에서 사용되는 KClO₄산화제로부터의 미립자의 양이었다. 미립자는 5-아미노테트라졸(5-AT), 질산 아미노구아니딘(AGN) 또는 그것의 혼합물과 같은 추진제 화합물을 사용함으로써 제거될 수 있다. 또한, 산화제로서, 질산 암모늄이 KCLO₄를 대체할 수 있다.Hybrid inflators generally used solid propellants to heat the gas to inflate the air bags. One of the problems with hybrid expanders was the amount of particulate from the KClO ₄ oxidant used in the propellant. Particulates can be removed by using propellant compounds such as 5-aminotetrazole (5-AT), aminoguanidine nitrate (AGN) or mixtures thereof. In addition, as an oxidizing agent, ammonium nitrate can replace KCLO ₄ .

상기의 개념은 선행 기술에 개시되어 있지 않다. 미국 특허 제 4,909,549 호의 컬럼 3의 제 48 행 이하 부분에서, 발명자들은 제 2 개스 혼합물(공기)로 희석된 제 1 개스 혼합물을 포함하는 개스의 사용에 대해 개시하고 있는데, 이것은 몇가지의 장점을 제공한다. 열거된 장점들은 희석에 의해 제 1 개스 혼합물을 냉각시킴으로써, 충돌백이 사용된 비행기 또는 자동차의 승객들이 화상을 입을 가능성을회피하는 것을 포함한다. 제 1 개스 혼합물의 공기 희석은 존재하는 유독성 종의 수준을 훨씬 낮은, 허용 가능한 수준으로 감소시킨다. 따라서, 분자내에 수소를 포함하는 테트라졸 또는 트리아졸 화합물을 채용하는 것이 실용적이며, 이는 발생되는 개스내의 수소 농도가 산화에 의해 일반적으로 매우 낮은 수준으로 감소될 수 있기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 이 특허 문헌은 본 발명에 의해 교시된 아르곤 대 산소 비율의 제어에 대해 개시하거나 제시하는 바 없다.The above concept is not disclosed in the prior art. In the section below line 48 of column 3 of US Pat. No. 4,909,549, the inventors disclose the use of a gas comprising a first gas mixture diluted with a second gas mixture (air), which provides several advantages. . The advantages listed include cooling the first gas mixture by dilution, thereby avoiding the possibility of burns by passengers of the plane or car in which the crash bag was used. Air dilution of the first gas mixture reduces the level of toxic species present to a much lower, acceptable level. Therefore, it is practical to employ tetrazole or triazole compounds containing hydrogen in the molecule, since the hydrogen concentration in the gas produced can generally be reduced to very low levels by oxidation. Nevertheless, this patent document does not disclose or suggest control of the argon to oxygen ratio taught by the present invention.

미국 특허 제 5,199,740 호의 제 5 칼럼에서, 추진제의 연소에 의해 발생된 가열 개스내의 다른 성분들 뿐만 아니라, 고온의 염화 칼륨은 압력 용기에 들어가서 용기 부분의 내측 벽에 충돌하는 것으로 설명되어 있다. 가열된 연소 생성물이 압력 용기에 들어감에 따라, 가압된 아르곤 개스의 온도는 다소 균일하게 증가하게 될 것이다. 아르곤 개스의 온도가 상승할때, 그 압력은 단차 구멍내에 배치된 유출 파열 디스크의 파열을 일으키는 수준으로 증가되며, 그에 의해서 매니폴드내 배출 개구를 통해서 개스가 유동할 수 있게 한다. 명백히, 위와 같은 것은 본 발명의 개념과는 다른 것이며, 본 발명에서는 산소 대 아르곤의 양을 다양하게 부가함으로써 연료 농후 조성물의 배출 생성물이 무독성 생성물을 발생시키도록 제어될 수 있다.또한 그러한 부가는 추진제 및 공기로써 생성되는 것보다 높은 온도의 개스 혼합물 을 이용할 수 있게 하는데, 이는 아르곤의 낮은 열 용량 및, 이 개스의 일부 밝혀지지 않은 특유의 특성때문이다. 따라서, 주어진 개스 혼합물 온도에서 더 적은 양의 아르곤 및, 산소가 필요하여, 시스템의 효율을 손상시키지 않고 감소된 시스템 크기를 채용할 수 있게 된다.In the fifth column of US Pat. No. 5,199,740, hot potassium chloride, as well as other components in the heating gas generated by combustion of the propellant, is described as entering the pressure vessel and impinging on the inner wall of the vessel portion. As the heated combustion product enters the pressure vessel, the temperature of the pressurized argon gas will increase somewhat uniformly. As the temperature of the argon gas rises, the pressure is increased to a level that causes the rupture of the outflow rupture disk disposed in the stepped aperture, thereby allowing the gas to flow through the outlet opening in the manifold. Obviously, this is different from the concept of the present invention, and in the present invention, by varying the amount of oxygen to argon, the emission products of the fuel rich composition can be controlled to produce non-toxic products. And higher temperature gas mixtures than those produced with air, due to the low heat capacity of argon and some of the unidentified characteristics of this gas. Thus, less argon and oxygen are needed at a given gas mixture temperature, allowing reduced system size to be employed without compromising the efficiency of the system.

미국 특허 제 5,348,344 호의 명세서 컬럼 1 의 제 48 항 이하에는, 수소 및/또는 메탄인 것이 바람직하지만 기타 다른 가연성 개스일 수 있는 연료 개스와 함께, 불활성 개스, 바람직하게는 질소 또는 아르곤(컬럼 3) 또는 그것의 혼합물을 제공하는 것이 개시되어 있다. 산화제 개스는 산소인 것이 바람직하다. 본 발명의 일 구현예에서, 저장 수단은 불활성 개스, 연료 개스, 및 산화제 개스를 개스 혼합물로서 보유하는 단일의 콘테이너이다. 다른 구현예에서, 제 1 콘테이너는 연료 개스를 보유하고, 제 2 콘테이너는 과량의 산화제를 수용하며, 저장 수단은 연소 챔버를 한정하여, 연소 챔버내에 연료 개스 및 산화제 개스가 수용되고, 그리고 연소 챔버내에서 개스의 혼합물이 점화된다.48 or less of specification column 1 of US Pat. No. 5,348,344, inert gas, preferably nitrogen or argon (column 3), together with fuel gas which is preferably hydrogen and / or methane but may be other combustible gas, or It is disclosed to provide mixtures thereof. The oxidant gas is preferably oxygen. In one embodiment of the invention, the storage means is a single container holding the inert gas, fuel gas, and oxidant gas as a gas mixture. In another embodiment, the first container holds a fuel gas, the second container contains an excess of oxidant, the storage means defines a combustion chamber such that the fuel gas and the oxidant gas are contained within the combustion chamber, and the combustion chamber The mixture of gases is ignited within.

상기의 방법에 의해서, 팽창 가능 장치의 팽창 속도와 그 안의 압력은 원하는 연소 속도를 산출하도록 연료 개스 및 산화제 개스의 양을 선택함으로써 제어될 수 있으며, 위와 같은 연소율은 다시 팽창 가능 장치 안으로의 소정의 따뜻한 개스의 용적 유량을 고정시킨다. 또한, 팽창 속도는, 유동 제어 오리피스 또는 그것과 유사한 것에 의해 제어될 수 있는데, 이들을 통해 가스는 팽창 가능 장치내로 유동한다. 위의 특허 문헌은 아르곤의 존재의 중요성에 대한 이해를 명시하지 않은 것으로서, 따라서 본원 발명과 관련된 것과는 실질적으로 상이한 방법 및 장치를 기술하고 있다.By the above method, the expansion rate of the inflatable device and the pressure therein can be controlled by selecting the amounts of fuel gas and oxidant gas to yield the desired combustion rate, and the combustion rate as described above is again determined by the predetermined amount into the inflatable device. Fix the volumetric flow rate of the warm gas. In addition, the expansion rate can be controlled by a flow control orifice or the like through which gas flows into the inflatable device. The above patent document does not specify an understanding of the importance of the presence of argon and therefore describes substantially different methods and apparatus than those related to the present invention.

미국 재발행 특허 제 29,228 호의 컬럼 2, 제 35 행 이하에서 발명자가 기술한 것은 구속 장치가 고속 유체원의 영향하에 팽창되는 구현예인데, 상기 유체는 고체 추진제 로켓 모터 유형의 개스 발생기이다. 개스 발생기는 고속의 고온 개스 흐름을 제공하는데, 상기 개스는 노즐과 공조하여 많은 양의 공기를 구속 장치내로 끌어들인다. 콘테이너가 과도한 온도로 가열되지 아니하도록 고온의 개스는 많은 양의 공기에 의해 냉각된다. 상기 특허 문헌은 아르곤의 사용을 개시하지 않을 뿐만 아니라, 그 명세서에 교시된 개념은 당해 기술의 통상의 지식을 가진 자가 본원에 청구된 발명으로 인도되도록 하지 않는다.Described below by column 2, line 35 of US Reissue Patent No. 29,228 is an embodiment in which the confinement device expands under the influence of a high velocity fluid source, the fluid being a gas generator of the type of solid propellant rocket motor. The gas generator provides a high speed, high temperature gas stream which cooperates with the nozzle to draw large amounts of air into the confinement device. The hot gas is cooled by a large amount of air so that the container is not heated to excessive temperatures. The patent document does not disclose the use of argon, but the concepts taught in the specification do not lead those skilled in the art to the invention claimed herein.

무연 에어 백 추진제의 특성이 아래에 열거된다:The characteristics of lead-free airbag propellants are listed below:

무연 에어 백 추진제의 특성Characteristics of lead free airbag propellant

·무연 추진제는 CO₂, H₂O, N₂, 및, 불활성 개스(예, 아르곤)와 같은 개스 연소 생성물 만을 발생시킨다. 따라서, 이들은 화학 원소 C, H, O, N 및, 불활성 개스(헬륨, 아르곤) 등에 제한된다.Lead-free propellants generate only gaseous combustion products such as CO ₂ , H ₂ O, N ₂ , and inert gases (eg argon). Therefore, they are limited to the chemical elements C, H, O, N, and inert gas (helium, argon) and the like.

·알칼리 금속 연료(예, NaN₃)와, 산화제(예, KClO₄)와, 알카리 토류 산화제[예, Sr(NO₃)₂]는 미립자(예, Na₂O, KCl 및 SrO)를 발생시킨다. 따라서 이들은 무연 추진제에서 사용될 수 없다.Alkali metal fuels (e.g. NaN ₃ ), oxidants (e.g. KClO ₄ ), and alkaline earth oxidants (e.g. Sr (NO ₃ ) ₂ ) generate particulates (e.g. Na ₂ O, KCl and SrO) . Therefore they cannot be used in lead-free propellants.

·니트로셀룰로오스에 기초한 건 추진제(gun propellents)는 우수한 무연 추진제이지만 저장 온도 요건 때문에 에어 백에서는 사용될 수 없다.Gun propellents based on nitrocellulose are good lead-free propellants but cannot be used in air bags due to storage temperature requirements.

·RDX 및, HMX 와 같은 니트라민(nitramines)을 포함하는 무연 추진제는 고온 저장을 견딜 수 있으며, 따라서 선택적인 산소/아르곤 조성물과 함께 사용되는 에어 백 추진제 또는 그 후보가 되는 그러한 요건을 충족시킨다.Lead-free propellants, including RDX and nitramines, such as HMX, can withstand high temperature storage and thus meet such requirements as airbag propellants or candidates for use with optional oxygen / argon compositions.

·질산 암모늄을 포함하는 무연 추진제는 고온 저장을 견딜 수 있지만 50℃ 를 통한 온도 순환을 견딜수 없다. 이것은 저장 하한 온도가 -40℃ 이기 때문에 배제된다.Lead-free propellants containing ammonium nitrate can withstand high temperature storage but not temperature cycling through 50 ° C. This is excluded because the lower storage temperature is -40 ° C.

·그러나 질산 암모늄 공융 혼합물을 포함하는 무연 추진제는 온도 순환을 견딜수 있는 것으로 알려졌다.However, lead-free propellants, including ammonium nitrate eutectic mixtures, are known to withstand temperature cycling.

·이러한 추진제는 유독한 연소 생성물(즉, HCN 및 NO_X)의 형성을 방지하도록 주의하여 조성되어야만 한다.These propellants must be carefully formulated to prevent the formation of toxic combustion products (ie HCN and NO _X ).

무연 하이브리드 에어 백 추진제에서 필요한 바람직한 특성을 설명하기 위해다음의 표가 제공된다.The following table is provided to illustrate the desirable properties required for lead-free hybrid air bag propellants.

무연 하이브리드 에어 백 추진제의 특성Characteristics of lead-free hybrid airbag propellant

특성 필요 조건 바람직한 조건Characteristics Requirements Desired Conditions

미립자 <1.0 g 제로Particulates <1.0 g zero

생산 방법 주조, 압출, 사출 성형 압출, 사출 성형Production method casting, extrusion, injection molding extrusion, injection molding

또는 프레스 또는 주조Or press or casting

안정성 95℃ 107℃Stability 95 ℃ 107 ℃

감도 무감도 무감도Sensitivity Sensitivity

연소 완전 연소 완전 연소Combustion complete combustion complete combustion

독성 무독성 무독성Toxicity Nontoxic Nontoxic

배출 가스 없음 무취No emissions No odor

개스 하이브리드(아르곤, 공기 아르곤Gas hybrid (argon, air argon

또는 O₂-아르곤)Or O ₂ -argon)

본 발명은 전체적으로 미립자 없이 무독성 개스를 발생시키는 방법 및, 상기 무독성 개스를 발생시키며, 특히 차량의 승객 구속 장치용 개스를 발생시키는데 사용되는 하이브리드(hybrid) 팽창기의 개량에 관한 것이다.The present invention relates to a method for generating a non-toxic gas as a whole without particulates and to an improvement of a hybrid inflator for generating said non-toxic gas and in particular for generating a gas for a passenger restraint device of a vehicle.

당해 기술 분야에는 팽창 가능한 구속 시스템에 채용되는 에어 백을 팽창시키기 위한 팽창기의 유형이 충분히 알려져 있다. 팽창기 유형들중의 하나는 에어 백을 팽창시키도록 선택적으로 방출되는 다량의 저장 압축 개스를 사용한다. 이와 관련된 어떤 유형은 점화시에 에어 백을 팽창시키기에 충분한 양의 개스를 제공하는 가연성 개스 발생 물질로부터 개스 소스(gas source)를 발생시킨다. 또한 다른 유형에서는, 에어 백 팽창 개스가 저장 압축 개스 및, 개스 발생 물질의 연소 생성물의 조합에 의해 제공된다. 후자의 유형은 하이브리드 팽창기로서 알려져 있다.The type of inflator for inflating air bags employed in inflatable restraint systems is well known in the art. One of the inflator types uses a large amount of storage compression gas that is selectively released to inflate the air bag. Some types in this regard generate a gas source from combustible gas generating materials that provide a sufficient amount of gas to inflate the air bag upon ignition. In another type, the air bag inflation gas is provided by a combination of the storage compression gas and the combustion product of the gas generating material. The latter type is known as a hybrid expander.

과거에는, 하이브리드 팽창기에 어떤 단점이 있었다. 그러한 팽창기에서 추진제와 기폭 물질의 연소는 바람직하지 않은 미립자 물질의 생성을 초래하였다. 에어 백을 팽창시키기 위해 미립자를 함유하는 팽창제의 방출기들을 채용하게 되면 미립자가 차량내로 통과되어서 차량의 승객들이 들이마시게 되는 결과를 초래하였다.In the past, hybrid inflators had some drawbacks. Combustion of propellants and initiators in such inflators resulted in the production of undesirable particulate matter. Employing the emitters of the inflator containing particulates to inflate the airbags resulted in the particulates being passed into the vehicle and inhaled by the passengers of the vehicle.

개스가 가진 미립자를 차량내에서 승객이 들이마시는 것 이외에도, 그러한 미립자가 분산되거나 공기중에 흩어지게 되면 연기의 형태를 띠게 되어 화재가 있을 것이라는 과도한 걱정을 야기하게 된다.In addition to the inhalation of gas particles by the passengers in the vehicle, when these particles are dispersed or scattered in the air, they will take the form of smoke, causing excessive concern that there will be a fire.

당해 분야에서 공지된 바와 같이, 공기 또는 다른 개스 및 고체의 개스 발생 물질은 콘테이너내에 저장된다. 충돌을 암시하는 급격한 차량 감속이 있게 되면, 콘테이너 개스가 방출되어 차량의 승객 구속 장치, 즉, 에어 백을 팽창시키게 되는데, 이것은 차량의 승객을 심각한 부상으로부터 보호한다. 차량의 충돌시에 일어나는 것과 같은 급격한 차량 감속의 발생시에, 개스 발생 물질은 점화된다. 상기 개스 발생 물질이 연소되면, 이것은 저장 개스를 가열시키고 그것과 혼합되는 고온의 팽창 개스 또는 증기를 형성하고, 가열된 개스 혼합물은 에어 백으로 쇄도하게된다.As is known in the art, air or other gas and solid gas generating materials are stored in containers. When there is a sudden vehicle deceleration that suggests a collision, the container gas is released to inflate the vehicle's passenger restraint, i.e., the air bag, which protects the passenger of the vehicle from serious injury. In the event of a sudden vehicle deceleration such as occurs in the collision of the vehicle, the gas generating substance is ignited. When the gas generating material is burned, it heats the storage gas and forms a hot expanding gas or vapor which is mixed with it, and the heated gas mixture is flooded with an air bag.

본 발명은 팽창기 기술에서의 개량에 관련된 것이며, 미립자 또는 독성 종이 없이 에어 백 등과 같은 장치를 팽창시키는 청정의 무취 개스를 제공한다. 완전하게 하기 위하여, 종래의 팽창기 메카니즘이 도면을 참조하여 설명될 것이다. 팽창기 구조는 첨부된 도면으로부터 명백하다.The present invention relates to improvements in inflator technology and provides a clean odorless gas that inflates devices such as air bags without particulates or toxic papers. For completeness, a conventional inflator mechanism will be described with reference to the drawings. The inflator structure is apparent from the accompanying drawings.

종래의 승객 측 팽창기를 설명하는 도 1을 참조하면, 착화기(1)는 충돌을 나타내는 급속한 감속을 감지한 센서(미도시)에 응답하여 점화된다. 착화기는 보조 장약(2)를 점화시키는 고온의 개스를 방출하며, 보조 장약(2)은 주 장약 충전부(main generant charge, 8)를 연소시켜서 팽창 개스 혼합물(3)을 발생시킨다.상기 개스 혼합물의 압력이 특정 지점까지 증가하였을때, 시일 디스크(6)가 파열됨으로써 개스 혼합물이 유출 포트(5)를 통해 매니폴드(4)로 배출될 수 있게 되어 에어 백을 팽창시킨다. 제네란트 용기(9)는 주 장약 충전부(8)를 수용한다. 모든 충전부 및 팽창 개스 혼합물은 압력 탱크(7)내에 감싸여져 있다.Referring to FIG. 1, which illustrates a conventional passenger-side inflator, the igniter 1 is ignited in response to a sensor (not shown) that senses a rapid deceleration indicative of a crash. The igniter emits a hot gas that ignites the auxiliary charge 2, which burns the main generant charge 8 to generate an expanded gas mixture 3. When the pressure increases to a certain point, the seal disc 6 bursts, allowing the gas mixture to be discharged through the outlet port 5 to the manifold 4 to inflate the air bag. The generant container 9 houses the main charge filling section 8. All live parts and expansion gas mixture are enclosed in a pressure tank 7.

다음의 실시예는 개시된 본 발명의 효능을 나타내는 것이다. 실시예 1 내지 3은 본 발명의 방법의 특정한 면을 개시한다. 비록 실시예 4 는 다른 실시예에 제공된 일부 데이타를 결여하고 있을지라도, 이 실시예는 본 발명의 개시에 포함되어 공기 대신에 아르곤이 반응기내의 하이브리드 개스일때 얻어지는 유독성 생성물이 존재하는 경우에 대한 비교를 가능하게 한다.The following examples illustrate the efficacy of the disclosed invention. Examples 1-3 disclose certain aspects of the method of the present invention. Although Example 4 lacks some data provided in other examples, this example is included in the present disclosure to provide a comparison of the presence of toxic products obtained when argon is a hybrid gas in the reactor instead of air. Make it possible.

실시예 1Example 1

조성물: AGN/폴리카보네이트 결합제Composition: AGN / Polycarbonate Binder

미립자 0 - 0.2 g0-0.2 g of fine particles

생산 방법 프레스Production method press

안정성 0 K - 107℃Stability 0 K-107 ℃

감도 무감No sensitivity

연소 완전연소Combustion complete combustion

독성 무독성Toxicity Nontoxic

하이브리드 개스 아르곤/O₂또는 공기Hybrid gas argon / O ₂ or air

점화부 무연Ignition part lead free

실시예 2Example 2

조성물: 결합제로서 15.2% 의 HTPB (Arcadene 상표)를 가진 84.8wt% 의 HMXComposition: 84.8 wt% HMX with 15.2% HTPB (Arcadene brand) as binder

미립자 0 - 0.2g0-0.2 g of fine particles

생산 방법 주조 또는 사출 성형Production method casting or injection molding

안정성 0 K - 107℃Stability 0 K-107 ℃

감도 ESD 및 마찰에 대하여 무감Sensitivity Insensitive to ESD and Friction

연소율Combustion rate

연소 완전 연소Combustion complete combustion

독성 무독성Toxicity Nontoxic

하이브리드 개스 O₂/아르곤Hybrid gas O ₂ / argon

점화부 유연Ignition part flexible

실시예 3Example 3

조성물: HTPB/니트라민Composition: HTPB / Nitramine

미립자 0.2g0.2 g of fine particles

생산 주조 또는 사출 성형Production casting or injection molding

안정성 0 K - 107℃Stability 0 K-107 ℃

감도 무감No sensitivity

연소율 1000 psi 에서 0.15 ips0.15 ips at 1000 psi

연소 완전 연소Combustion complete combustion

독성 무독성Toxicity Nontoxic

하이브리드 개스 O₂/아르곤Hybrid gas O ₂ / argon

점화부 B/KNO₃ Ignition part B / KNO ₃

실시예 2 및 실시예 3의 조성물에서, 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate, IPDI)와 같은 화합물은 말단기가 수산기인 부타디엔 결합제의 경화 제로서 포함될 수 있다.In the compositions of Examples 2 and 3, compounds such as isophorone diisocyanate (IPDI) may be included as curing agents for butadiene binders in which the terminal groups are hydroxyl groups.

실시예 4Example 4

조성물: HMX 또는 RDX (니트라민)/HTPBComposition: HMX or RDX (Nitramine) / HTPB

독성 배출 생성물이 독성을 나타내는 양의 NO_x, NO₂및, NH₃를 포함Toxic emissions products contain NO _x , NO ₂ and NH ₃ in amounts that are toxic.

하이브리드 개스 공기Hybrid gas air

미립자 없이 무독성 개스를 발생시키는 본 발명의 방법은 질산 암모늄 산화제의 존재하에 추진제의 점화를 수행하는 단계, 및 적절한 추진제, 예를 들면 RDX(RDX 는 1,3,5 트리니트로-1,3,5 트리아자시클로헥산 또는 시클로트리메틸렌니트라민 이다.) 및/또는 HMX(HMX는 1,3,5,7-테트라니트로-1,3,5,7-테트라아자시클로옥탄 또는 시클로테트라메틸렌테트라니트라민 이다) 와 같은 질산 아미노구아니딘 또는 니트라민을 사용하는 단계를 포함한다. 독성치를 최소화하도록 아르곤에 대한 분자 산소 함유 개스의 비율이 제어된 아르곤과 분자 산소 함유 개스의 존재하에서, 배출 개스내 무독성 반응 생성물은 이산화탄소, H₂O, N₂및, 이들의 혼합물을 포함한다. 아르곤과 분자 산소 함유 개스의 선택된 혼합물을 사용함으로써, 전체 추진제의 산화 수준이 원하는 범위내에 들도록 제어할 수 있다.The process of the present invention which generates a non-toxic gas without particulates comprises the steps of igniting the propellant in the presence of an ammonium nitrate oxidant and a suitable propellant, for example RDX (RDX is 1,3,5 trinitro-1,3,5 tree). Azacyclohexane or cyclotrimethylenenitramine.) And / or HMX (HMX is 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7- tetraazacyclooctane or cyclotetramethylenetetranitramine. Using aminoguanidine or nitramine. In the presence of argon and molecular oxygen containing gas in which the ratio of molecular oxygen-containing gas to argon is controlled to minimize toxicity, the non-toxic reaction products in the exhaust gas include carbon dioxide, H ₂ O, N _2, and mixtures thereof. By using a selected mixture of argon and molecular oxygen containing gas, the oxidation level of the total propellant can be controlled to fall within the desired range.

본 발명의 다른 특징은 전술한 추진제와 함께 결합제의 사용을 포함한다. 폴리카보네이트 결합제가 압축 충전된 펠렛 형태로 질산 아미노구아니딘(AGN) 추진제와 함께 사용될 수 있기는 하지만, 폴리비닐 알콜(PVA) 결합제도 마찬가지로 매우 효과적이다. 결합제는 추진제 중량의 약 5 중량% 를 구성하게 될 것이다.Another feature of the invention involves the use of a binder in conjunction with the aforementioned propellant. Polyvinyl alcohol (PVA) binders are likewise very effective, although polycarbonate binders may be used with amino acid guanidine (AGN) propellants in the form of compression filled pellets. The binder will comprise about 5% by weight of the propellant weight.

추진제의 점화는 아르곤 대 산소가 제어된 비율로 존재하는 상태에서 발생한다. 예를 들면, 21 체적부의 산소가 79 체적부의 아르곤과 함게 사용된다. 그러나, 다른 모든 조건에 따라서, 15 내지 30 체적부의 산소가 나머지 체적의 아르곤과 함께 사용될 수 있다.Ignition of the propellant occurs in the presence of argon to oxygen in a controlled ratio. For example, 21 volumes of oxygen are used with 79 volumes of argon. However, depending on all other conditions, 15 to 30 volume parts of oxygen can be used with the remaining volume of argon.

압축 충전된 펠렛 형태의 95% 의 질산 아미노구아니딘과 5% 의 폴리카보네이트 결합제와 같이 아르곤과 산소 및, 무연 추진제의 혼합물을 사용함으로써 충전부가 비흡습성이 되는 장점이 있다. 그러나, 특히 바람직한 조성물은 20%의 산소와 80%의 아르곤과 함께 사용된 약 5 중량 % 의 폴리비닐 알코올과 약 95 중량 %의 질산 아미노구아니딘을 포함한다.The use of a mixture of argon, oxygen, and a lead-free propellant, such as 95% aminoguanidine nitrate and 5% polycarbonate binder in the form of compression-filled pellets, has the advantage that the packing is non-hygroscopic. However, particularly preferred compositions comprise about 5% by weight polyvinyl alcohol and about 95% by weight aminoguanidine nitrate used with 20% oxygen and 80% argon.

본 발명의 방법은 차량의 충돌시와 같은 급속한 감속시에 승객 구속 장치로서 사용되는 자동차용 에어 백을 팽창시키는데 적합하다.The method of the present invention is suitable for inflating airbags for automobiles that are used as passenger restraint devices at rapid decelerations, such as in a vehicle crash.

분자 산소 함유 개스 대 아르곤의 비율을 변환시키는 수단을 이용함으로써, 배출 가스내의 미립자와 유독량의 질소 산화물, 암모니아, 및 질산은 최소화되거나 또는 적어도 허용 가능한 범위내에 있게 된다. 또한, 보다 작은 크기의 팽창기 장치가 사용될 수 있다. 이는 아르곤의 낮은 열용량에 의해 얻어질 수 있는 온도 보다 높은 개스 혼합물 온도에 기인한 것으로, 감소된 양의 아르곤 및 산소의 사용이 가능하게 되고, 따라서 보다 소형의 장비를 사용할 수 있게 된다.By using means to convert the ratio of molecular oxygen containing gas to argon, the particulates and toxic amounts of nitrogen oxides, ammonia, and nitric acid in the exhaust gas are minimized or at least within an acceptable range. In addition, smaller size inflator devices may be used. This is due to the gas mixture temperature higher than that attainable by the low heat capacity of argon, which allows for the use of reduced amounts of argon and oxygen, thus allowing the use of smaller equipment.

본 발명은 개시된 특정한 구현예를 참고로 상세히 설명되었다. 그러나, 본 발명의 범위는 보다 넓으며 첨부된 청구 범위에 의해 적절하게 한정된다.The invention has been described in detail with reference to the specific embodiments disclosed. However, the scope of the present invention is broader and appropriately defined by the appended claims.

Claims (28)

유효 산화제를 이용하여 추진제 조성물의 점화를 수행하는 단계, 아르곤과 분자 산소 함유 개스의 존재하에 적합한 결합제와 함께 질산 아미노구아니딘을 포함하는 적합한 추진제를 사용하는 단계, 및 배출 개스에 무독성 반응 생성물을 제공하도록 점화에 앞서 상기 분자 산소 함유 개스 대 아르곤의 비율을 선택적으로 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미립자 없이 무독성 개스를 발생시키는 방법.Performing ignition of the propellant composition with an effective oxidant, using a suitable propellant comprising aminoguanidine nitrate with a suitable binder in the presence of argon and molecular oxygen containing gas, and providing a nontoxic reaction product to the exhaust gas. And optionally providing a ratio of said molecular oxygen containing gas to argon prior to ignition. 제 1 항에 있어서, 상기 배출 개스내 무독성 반응 생성물은 CO₂, H₂O, N₂,및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 미립자 없이 무독성 개스를 발생시키는 방법.The method of claim 1 wherein the non-toxic reaction product in the exhaust gas is selected from the group consisting of CO ₂ , H ₂ O, N ₂ , and mixtures thereof. 제 1 항에 있어서, 상기 아르곤과 분자 산소 함유 개스의 선택된 혼합물은 상기 추진제 조성물의 산화 수준을 조절하여 원하는 범위내에 들게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 미립자 없이 무독성 개스를 발생시키는 방법.The method of claim 1, wherein the selected mixture of argon and molecular oxygen containing gas can be adjusted to within the desired range by controlling the oxidation level of the propellant composition. 제 1 항에 있어서, 상기 결합제는 HTPB, 폴리비닐 알코올 및, 폴리카보네이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는, 미립자 없이 무독성 개스를 발생시키는 방법.The method of claim 1, wherein the binder is selected from the group consisting of HTPB, polyvinyl alcohol, and polycarbonate. 제 1 항에 있어서, 상기 결합제는 폴리카보네이트이며, 상기 추진제 조성물은 압축 충전된 펠렛 형태인 것을 특징으로 하는, 미립자 없이 무독성 개스를 발생시키는 방법.The method of claim 1, wherein the binder is polycarbonate and the propellant composition is in the form of compression filled pellets. 제 5 항에 있어서, 상기 결합제는 상기 추진제의 중량을 기준으로 약 5 중량 % 를 차지하는 것을 특징으로 하는, 미립자 없이 무독성 개스를 발생시키는 방법.6. The method of claim 5, wherein the binder comprises about 5% by weight based on the weight of the propellant. 제 6 항에 있어서, 점화 환경은 약 21 체적부의 산소와 약 79 체적부의 아르곤을 포함하는 것을 특징으로 하는, 미립자 없이 무독성 개스를 발생시키는 방법.7. The method of claim 6, wherein the ignition environment comprises about 21 volume parts of oxygen and about 79 volume parts of argon. 제 6 항에 있어서, 상기 점화 환경은 약 15 내지 약 30 체적부의 산소 및 나머지 체적의 아르곤을 포함하는 것을 특징으로 하는, 미립자 없이 무독성 개스를 발생시키는 방법.7. The method of claim 6, wherein the ignition environment comprises from about 15 to about 30 volume parts of oxygen and the remaining volume of argon. 제 1 항에 있어서, 상기 결합제는 HTPB 이며, 상기 추진제 조성물은 주조, 사출 성형 또는 압출된 덩어리의 형태인 것을 특징으로 하는, 미립자 없이 무독성 개스를 발생시키는 방법.The method of claim 1 wherein the binder is HTPB and the propellant composition is in the form of a cast, injection molded or extruded mass. 제 9 항에 있어서, 상기 추진제 조성물은 경화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 미립자 없이 무독성 개스를 발생시키는 방법.10. The method of claim 9, wherein the propellant composition further comprises a curing agent. 제 4 항에 있어서, 상기 추진제 조성물은 약 95 중량% 의 질산 아미노구아니딘을 포함하고, 상기 충전부는 비흡습성인 것을 특징으로 하는, 미립자 없이 무독성 개스를 발생시키는 방법.5. The method of claim 4, wherein the propellant composition comprises about 95% by weight aminoguanidine nitrate and the packing part is non-hygroscopic. 제 1 항에 있어서, 상기 발생된 개스는 자동차 에어 백을 팽창시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 미립자 없이 무독성 개스를 발생시키는 방법.The method of claim 1, wherein the generated gas is used to inflate an automotive air bag. 제 11 항에 있어서, 상기 발생된 개스는 자동차 에어 백을 팽창시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 미립자 없이 무독성 개스를 발생시키는 방법.12. The method of claim 11, wherein the generated gas is used to inflate an automotive air bag. 에어백 팽창용 개스가 발생하도록 상기 개스의 주공급원을 구성하는 화합물이 연소되는 환경으로서 공기와 아르곤의 조합을 이용하는 자동차 에어백 충전 개스 발생 방법에 있어서,In an automobile airbag filling gas generation method using a combination of air and argon as an environment in which a compound constituting the gas main supply source is combusted to generate an airbag inflation gas, 적합한 결합제와 함께 상기 주 공급원으로서 질산 아미노구아니딘을 포함하는 추진제 조성물을 사용하는 단계; 및 점화하는 동안에, 상기 배출 가스내에 미립자, 유독량의 질소 산화물, 암모니아, HCN, 및 질산이 최소화되는 공기 대 아르곤의 비율을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 백 충전 개스 발생 방법.Using a propellant composition comprising aminoguanidine nitrate as said primary source with a suitable binder; And during ignition, using a ratio of air to argon in which the particulates, toxic nitrogen oxides, ammonia, HCN, and nitric acid are minimized in the exhaust gas. . 제 14 항에 있어서, 상기 배출 개스내 무독성 생성물은 CO₂, H₂O, N₂, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 백 충전 개스 발생 방법.15. The method of claim 14, wherein the non-toxic product in the exhaust gas is selected from the group consisting of CO ₂ , H ₂ O, N ₂ , and mixtures thereof. 제 14 항에 있어서, 상기 추진제 조성물은 말단기가 수산기인 폴리부타디엔 결합제와 함께 사용되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 백 충전 개스 발생 방법.15. The method of claim 14, wherein the propellant composition is used with a polybutadiene binder whose terminal group is a hydroxyl group. 제 14 항에 있어서, 상기 결합제는 폴리카보네이트인 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 백 충전 개스 발생 방법.15. The method of claim 14, wherein the binder is polycarbonate. 제 14 항에 있어서, 상기 추진제 조성물은 폴리카보네이트 결합제를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 백 충전 개스 발생 방법.15. The method of claim 14, wherein said propellant composition comprises a polycarbonate binder. 제 18 항에 있어서, 상기 추진제 조성물은 5 중량 % 의 폴리카보네이트 결합제를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 백 충전 개스 발생 방법.19. The method of claim 18, wherein the propellant composition comprises 5 weight percent polycarbonate binder. 제 19 항에 있어서, 상기 추진제 조성물은 질산 아미노구아니딘을 포함하고, 상기 추진제 조성물과 상기 결합제는 가압된 펠렛 충전부의 형태인 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 백 충전 개스 발생 방법.20. The method of claim 19, wherein the propellant composition comprises aminoguanidine nitrate, and the propellant composition and the binder are in the form of pressurized pellet fillings. 제 16 항에 있어서, 경화제가 결합제와 함께 포함되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 백 충전 개스 발생 방법.18. The method of claim 16, wherein the curing agent is included with the binder. 제 1 항에 있어서, 상기 결합제는 폴리비닐 알코올인 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 백 충전 개스 발생 방법.The method of claim 1, wherein the binder is polyvinyl alcohol. 제 1 항에 있어서, 상기 추진제 조성물은 약 95 중량 %의 질산 아미노구아니딘과 결합제로서 약 5 중량 %의 폴리비닐 알코올을 포함하고, 상기 조성물은 20%의 산소와 80%의 아르곤의 존재하에서 점화되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 백 충전 개스 발생 방법.The propellant composition of claim 1, wherein said propellant composition comprises about 95 weight percent aminoguanidine nitrate and about 5 weight percent polyvinyl alcohol as a binder, said composition being ignited in the presence of 20% oxygen and 80% argon. A method for generating an air bag charging gas for a vehicle, characterized in that 제 14 항에 있어서, 상기 개스의 주공급원을 구성하는 화합물은 AGN 이고, 폴리비닐 알코올이 결합제로서 사용되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 백 충전 개스 발생 방법.15. The method of claim 14, wherein the compound constituting the gas main source is AGN, and polyvinyl alcohol is used as the binder. 제 24 항에 있어서, 상기 폴리비닐 알코올은 중량비로 5 중량 % 의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 백 충전 개스 발생 방법.25. The method of claim 24, wherein the polyvinyl alcohol is present in an amount of 5% by weight. 제 20 항에 있어서, 상기 결합제는 폴리비닐 알코올인 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 백 충전 개스 발생 방법.21. The method of claim 20, wherein the binder is polyvinyl alcohol. 제 26 항에 있어서, 상기 폴리비닐 알코올 결합제는 상기 추진제 조성물의 중량을 기준으로 5 중량 % 의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 백 충전 개스 발생 방법.27. The method of claim 26, wherein the polyvinyl alcohol binder is present in an amount of 5% by weight based on the weight of the propellant composition. 제 21 항에 있어서, 상기 경화제는 IPDI 인 것을 특징으로 하는 자동차용 에어 백 충전 개스 발생 방법.22. The method of claim 21, wherein said hardener is IPDI.