Die vorliegende Erfindung betrifft Aufblaseinrichtungen für Vorrichtungen wie beispielsweise protektive passive Rückhaltemittel oder "Airbags", die in Kraftfahrzeugen verwendet werden, wie Fluchtrutschen, Lebensrettungsflöße und dergleichen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung geformte gaserzeugende Zusammensetzungen gemäß Anspruch 8, die in Aufblaseinrichtungen verwendet werden und ein Verfahren gemäß Anspruch 1.

Viele Vorrichtungen, beispielsweise protektive passive Rückhaltemittel oder "Airbags", die in Kraftfahrzeugen verwendet werden, Fluchtrutschen, Lebensrettungsflöße und dergleichen, werden normalerweise in einem abgelassenen Zustand aufbewahrt und werden mit Gas zu dem Zeitpunkt aufgeblasen, zu dem sie benötigt werden. Solche Vorrichtungen werden im Allgemeinen in nächster Nähe zu Menschen aufbewahrt und verwendet und müssen deswegen mit einem hohen Sicherheitsfaktor entwickelt werden, der zu allen Zeitpunkten wirksam ist.

Das Aufblasen wird im Allgemeinen mittels Gas erreicht, beispielsweise Luft, Stickstoff, Kohlendioxid, Helium und dergleichen, das unter Druck aufbewahrt wird und das weiterhin zum Zeitpunkt der Verwendung durch Zusatz von Hochtemperaturverbrennungsgasprodukten ergänzt wird, die durch die Verbrennung einer gaserzeugenden Zusammensetzung erzeugt werden. In einigen Fällen werden die Aufblasgase alleine durch gaserzeugende Zusammensetzungen erzeugt.

Die Bestandteile gaserzeugender Zusammensetzungen sind in mechanischen Aufblaseinrichtungen in Form von Pulvern, Körnern, Pellets oder dergleichen enthalten. Eine besonders übliche Art und Weise, gaserzeugende Zusammensetzungen in Aufblaseinrichtungen einzubringen besteht darin, die Zusammensetzungen zu festen Strukturen auszubilden oder zu formen.

Ein Anliegen bei geformten gaserzeugenden Zusammensetzungen ist, dass sie, damit sie formbar sind, im Allgemeinen Bindemittel-Bestandteile einschließen, von denen einige unter dem Verdacht stehen, gefährliche Verbrennungsprodukte zu erzeugen. Beispielsweise steht Polyvinylchlorid (PVC) unter dem Verdacht, polychlorierte Biphenyle (PCBs) zu erzeugen, wenn es bei erhöhten Temperaturen verbrannt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von geformten gaserzeugenden Zusammensetzungen im Verfahren nach Anspruch 1, die keine Bindemittelbestandteile einschließen, die unter dem Verdacht stehen, gefährliche Verbrennungsprodukte zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Verwendung formbarer gaserzeugender Zusammensetzungen im Verfahren nach Anspruch 1, die die Verwendung von Polyvinylchlorid (PVC)-Bindemitteln vermeidet.

Gaserzeugende Zusammensetzungen, die Hydroxyl-terminiertes Polybutadien enthalten, sind aus EP 0 194 180 zur Verwendung in Treibgasen, aus US 4 184 031 in Raketentreibgasen und aus EP 0 685 368 (Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPÜ) zur Verwendung in Hybrid-Airbag-Aufblassystemen, bekannt.

Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gaserzeugende Zusammensetzungen zu verwenden, die zu festen Strukturen geformt werden können.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gaserzeugende Zusammensetzungen zu verwenden, die spritzgegossen oder extrudiert werden können.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, formbare gaserzeugende Zusammensetzungen zu verwenden, die keine Bindemittelbestandteile einschließen, die gefährliche Verbrennungsprodukte erzeugen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, formbare gaserzeugende Zusammensetzungen zu verwenden, die keine Polyvinylchlorid-Bindemittel-Bestandteile enthalten.

Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, formbare gaserzeugende Zusammensetzungen zu verwenden, die Hydroxyl-terminierte Polybutadien(HTPB)Bindemittelsysteme enthalten.

Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, formbare gaserzeugende Zusammensetzungen zu verwenden, die rasch gehärtet werden können.

Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, formbare gaserzeugende Zusammensetzungen zu verwenden, die in ungefähr 7 Minuten oder weniger gehärtet werden können.

Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Formen gaserzeugender Zusammensetzungen gemäß Anspruch 1 bereitzustellen.

Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Formung gaserzeugender Zusammensetzungen, die Hydroxyl-terminierte Polybutadien(HTPB)-Bindemittelsysteme enthalten, die rasch gehärtet werden können, bereitzustellen.

Gemäß dieser und weiterer Aufgaben der vorliegenden Erfindung, die im weiteren Verlauf der Beschreibung offensichtlich werden, stellt die vorliegende Erfindung eine geformte gaserzeugende Zusammensetzung gemäß Anspruch 8 bereit, die folgendes einschließt:

einen Oxidationsmittel-Bestandteil;

einen Hydroxyl-terminierten Polybutadienbindemittel-Bestandteil;

einen Härter zum Härten des Hydroxyl-terminierten Polybutadien-Bindemittelbestandteils;

und

einen Härtungskatalysator zum Beschleunigen der Härtungsgeschwindigkeit des Hydroxylterminierten Polybutadien-Bestandteils.

Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Ausbildung einer geformten gaserzeugenden Zusammensetzung nach Anspruch 1 bereit, das folgendes umfasst:

Bilden einer formbaren gaserzeugenden Zusammensetzung, die einen Oxidationsmittel-Bestandteil, einen Hydroxyl-terminierten Polybutadienbindemittel-Bestandteil, einen Härter zum Härten des Hydroxyl-terminierten Polybutadienbindemittel-Bestandteils und einen Härtungskatalysator zur Beschleunigung der Härtungsgeschwindigkeit des Hydroxyl-terminierten Polybutadien-Bestandteils einschließt;

Formen der formbaren gaserzeugenden Zusammensetzung; und

Härten der geformten gaserzeugenden Zusammensetzung.

Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Aufblaseinrichtung zum Aufblasen von Rettungsvorrichtungen bereit, wobei die Aufblaseinrichtung eine geformte gaserzeugende Zusammensetzung nach Anspruch 8 einschließt, die im wesentlichen aus einem Oxidationsmittel-Bestandteil und einem Hydroxyl-terminierten Polybutadienbindemittel-Bestandteil besteht.

Die vorliegende Erfindung betrifft gaserzeugende Zusammensetzungen, die nach Entzünden rasch große Mengen gasförmiger Reaktionsprodukte erzeugen. Die gaserzeugenden Zusammensetzungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind formbar. In dieser Hinsicht können diese so hergestellt werden, dass sie eine geeignete Viskosität zum Spritzgießen, zur Extrusion oder dergleichen aufweisen. Nach dem Formen kann die Zusammensetzung zur Bildung fester Strukturen gehärtet werden.

Bei Gebrauch werden die gaserzeugenden Zusammensetzungen zu festen Formen geformt, die in mechanischen Aufblaseinrichtungen, beispielsweise protektiven passiven Rückhaltemitteln oder "Airbags", die in Kraftfahrzeugen verwendet werden, Fluchtrutschen, Lebensrettungsflößen oder dergleichen enthalten sind. Die vorliegenden gaserzeugenden Zusammensetzungen können in Verbindung mit Aufblasvorrichtungen verwendet werden, die in erster Linie auf gespeichertem unter Druck gesetztem Gas und verbrennbaren gaserzeugenden Zusammensetzungen beruhen, um den Druck des gespeicherten Gases zum Zeitpunkt der Verwendung zu ergänzen. Alternativ können die vorliegenden gaserzeugenden Zusammensetzungen als primäre Gasquelle verwendet werden, die zum Aufblasen einer Aufblasvorrichtung verwendet werden.

Wenn sie in mechanische Aufblasvorrichtungen eingebaut werden, können die geformten gaserzeugenden Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung durch eine konventionelle Zündquelle oder Starter entzündet werden. Wenn sie in Verbindung mit protektiven passiven Rückhaltemitteln oder "Airbags", verwendet in Kraftfahrzeugen, verwendet werden, können elektrische Anzündinitiatoren, die nach einem wahrgenommenen Aufprall des Kraftfahrzeugs aktiviert werden, zum Entzünden der gaserzeugenden Zusammensetzungen verwendet werden.

Die gaserzeugenden Zusammensetzungen, die in der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 8 verwendet werden, schließen einen Oxidationsmittelbestandteil, einen Bindemittelbestandteil, der als Treibstoff dient, einen Härter für den Bindemittelbestandteil und einen Härtungskatalysator ein. Für die Zwecke der Gaserzeugung schließen essentielle Bestandteile den Oxidationsmittelbestandteil und den Bindemittelbestandteil ein. Für die Zwecke des Formens und Härtens der gaserzeugenden Zusammensetzung können der Härter und der Härtungskatalysator als essentielle bzw. wesentliche Bestandteile betrachtet werden. Es sollte jedoch klar sein, dass der Härtungskatalysator nur dann notwendig ist, wenn eine Beschleunigung der Härtungsgeschwindigkeit der Zusammensetzungen erwünscht ist.

Geeignete Oxidationsmittel, die in den gaserzeugenden Zusammensetzungen verwendet werden können, schließen Alkalimetallborate, Alkalimetallperchlorate und Gemische hiervon ein. Beispiele für diese Oxidationsmittel schließen Natriumchlorat, Kaliumchlorat, Lithiumchlorat, Natriumperchlorat, Kaliumperchlorat und Lithiumperchlorat ein. Weitere Oxidationsmittel, die verwendet werden können, schließen Erdalkalimetallperchlorate und Ammoniumperchlorat ein.

Ein Oxidationsmittel, das sich für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als besonders brauchbar herausgestellt hat, ist Kaliumperchlorat.

Der in den gaserzeugenden Zusammensetzungen verwendete Bindemittelbestandteil ist ein Hydroxyl-terminiertes Polybutadien (HTPB). Dieses Bindemittel dient sowohl als Bindemittel als auch als Treibstoffbestandteil in der Zusammensetzung. Es hat sich herausgestellt, dass Hydroxyl-terminiertes Polybutadien ein wünschenswerter Bindemittelbestandteil ist, weil er keine gefährlichen Verbindungen nach Verbrennung erzeugt.

Ein Härter für das Bindemittel ist in der gaserzeugenden Zusammensetzung mit enthalten. Der Härter verursacht, dass der Bindemittelbestandteil während des Formungsprozesses aushärtet.

Härter schließen Isocyanate und Diisocyanate, insbesondere Di-polyfunktionelle Diisocyanate ein. Beispielhafte Härter schließen Hexamethylendiisocyanat, Polyphenylmethylenisocyanat, Isophorondiisocyanat, Dimeryldiisocyanat und dergleichen ein.

Zusätzlich zum Härtungsmittel wird ein Härtungskatalysator in die gaserzeugenden Zusammensetzungen eingeschlossen. Der Härtungskatalysator beschleunigt die Aushärtungsgeschwindigkeit der gaserzeugenden Zusammensetzungen, so dass sie rasch nach dem Formen gehärtet werden können.

Die Härtungskatalysatoren werden aus der Gruppe ausgewählt, die aus Dibutylzinndilaurat und Gemischen hiervon besteht. Der Härtungskatalysator beschleunigt das Härten der gaserzeugenden Zusammensetzungen, so dass sie rasch geformt werden können.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Oxidationsmittelbestandteil ungefähr 83 bis 95 Gew.-% der gaserzeugenden Zusammensetzungen, umfassen der Bindemittelbestandteil und der Härter zusammen ungefähr 5 bis 17 Gew.-% der Zusammensetzung und umfasst der Härtungskatalysator ungefähr 0,025 bis 0,5 Gew.-% der Zusammensetzung.

In bevorzugteren Ausführungsformen umfasst der Oxidationsmittelbestandteil ungefähr 85 bis 90 Gew.-% der gaserzeugenden Zusammensetzung, umfassen der Bindemittel-Bestandteil und das Härtungsmittel zusammen ungefähr 10 bis 15 Gew.-% der Zusammensetzung und umfasst der Härtungskatalysator ungefähr 0,025 bis 0,5 Gew.-% der Zusammensetzung.

In noch mehr bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Oxidationsmittelbestandteil ungefähr 88 Gew.-% der gaserzeugenden Zusammensetzungen, der Bindemittelbestandteil und der Härter zusammen ungefähr 11,8 bis 11,9 Gew.-% der Zusammensetzung und der Härtungskatalysator ungefähr 0,1 bis 0,2 Gew.-% der Zusammensetzung.

Die gaserzeugenden Zusammensetzungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, weisen eine Härtungsgeschwindigkeit von weniger als 7 Minuten und typischerweise zwischen ungefähr 3 bis 5 Minuten über einem Temperaturbereich von ungefähr 93,3 bis 190,6°C (200 bis 375°F) auf. Die Härtungsgeschwindigkeit der gaserzeugenden Zusammensetzungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, hängt von der Härtungstemperatur ab, wie man erwarten würde. Die raschesten Härtungszeiten werden bei höheren Härtungstemperaturen erzielt. Die Obergrenze der Härtungstemperatur liegt gerade unterhalb der Zersetzungstemperatur der Zusammensetzung. Deswegen sollte für die Zwecke der vorliegenden Erfindung die obere Härtungstemperatur auf ungefähr 190,6°C (375°F) beschränkt werden.

In bevorzugten Ausführungsformen hat sich herausgestellt, dass eine Zusammensetzung, die ungefähr 88 Gew.-% des Oxidationsmittel-Bestandteils, ungefähr 11,8 bis 11,9 Gew.-% des Bindemittel-Bestandteils und ungefähr 0,1 bis 0,2 Gew.-% des Härtungskatalysators mit einschloss, eine Härtungsgeschwindigkeit zwischen ungefähr 3 bis 5 Minuten bei 176,7°C (350°F) aufwies.

Die gaserzeugenden Zusammensetzungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden durch Vermischen der einzelnen Bestandteile miteinander hergestellt. Bei der Herstellung der Zusammensetzung können der Bindemittel-Bestandteil und der Oxidationsmittel-Bestandteil zusammen vorgemischt werden. Es wird bevorzugt, den Härter und den Härtungskatalysator zum Bindemittel-Bestandteil und zum Oxidationsmittel-Bestandteil knapp vor dem Formen und Extrudieren der Zusammensetzung zuzusetzen, so dass die Zusammensetzung nicht vorzeitig zu härten beginnt.

Die Bestandteile können unter Verwendung herkömmlicher Mischgeräte, Mixer, Mühlen etc. zusammengemischt werden, von denen bekannt ist, dass sie zum Vermischen pyrotechnischer Zusammensetzungen verwendbar sind.

Während eines typischen Extrusionsverfahrens wird eine extrudierbare Masse der Zusammensetzung durch Vermischen der Bestandteile miteinander hergestellt. Die extrudierbare Masse wird dann in einen Extruder eingebracht und nach Bedarf extrudiert und blockiert bzw. in Blöcke zerlegt. Als nächstes wird die extrudierbare Masse extrudiert, frei geschnitten und gehärtet.

Die Viskosität der gemischten Zusammensetzung kann, wie notwendig, durch Einbau eines entfernbaren Lösungsmittels wie beispielsweise Ethylacetat, Aceton, Ethylalkohol oder Gemischen hiervon, eingestellt werden. Die notwendige Viskosität für die Extrusion (oder das Spritzgießen) kann einfach auf Grundlage der Spezifikationen der verwendeten Verarbeitungsvorrichtung bestimmt werden.

Zusätzlich zu den oben diskutierten Bestandteilen können andere Bestandteile, beispielsweise konventionelle Stabilisatoren, Farbstoffe, opazitätserhöhende Mittel und dergleichen wie erwünscht eingeschlossen werden. Ein bevorzugter Stabilisator, der in den folgenden Beispielen verwendet wird, schließt Triphenylwismut, Maleinsäureanhydrid und Magnesiumoxid ein, die zusammen in im wesentlichen gleichen Anteilen oder ungefähr 2 : 1 : 1 verwendet werden.

Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden weiter aus den nachfolgenden, nicht einschränkenden Beispielen verständlich werden, die für beispielhafte Zwecke eingeschlossen sind. In diesen Beispielen und in der gesamten Beschreibung sind die Prozentsätze als Gewichtsprozente angegeben, soweit nichts anderes angezeigt ist.

In diesem Beispiel wurden vier gaserzeugende Zusammensetzungen mit den nachfolgenden Formulierungen hergestellt:

Die obigen Zubereitungen wurden gemischt, für 3 Minuten bei 176,7°C (350°F) einer Formhärtung unterworfen und zeigten die nachfolgenden Eigenschaften.

Dieses Daten zeigen, dass die Formulierungen den Erfordernissen für Airbag-Generator (Aufblaseinrichtungs)-Anwendungen entsprechen.