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1. WO2020133956 - POROUS GAS-GENERATING AGENT MOLDED PRODUCT AND PREPARATION PROCESS THEREFOR

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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25  

附图

1 (R26)   2 (R26)   3 (R26)   4 (R26)   5 (R26)   6 (R26)   7 (R26)   8 (R26)   9 (R26)   10 (R26)   11 (R26)   12 (R26)   13 (R26)   14a (R26)   14b (R26)   14c (R26)   15 (R26)  

说明书

发明名称 : 一种多孔产气剂模压制品及其制备工艺

[0001]
本申请要求于2018年12月29日提交中国专利局、申请号为201811633581.7、发明名称为“一种多孔产气剂模压制品及其制备工艺”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

[0002]
本发明涉及一种多孔产气剂模压制品及其制备工艺,尤其涉及采用压制成型工艺制备的小型多孔产气剂模压制品,属于安全气囊气体发生器技术领域。

背景技术

[0003]
汽车安全气囊系统由产生气体的气体发生器和用于防护的气囊以及支持以上两部分的外饰组成。气体发生器中含有产气剂,需要的时候激发,产气剂燃烧产生大量的气体,填充气囊保护人身安全。
[0004]
目前世界范围内主流的产气剂为硝酸胍和碱式硝酸铜类产气剂,硝酸胍作为主要燃料,碱式硝酸铜作为主要氧化剂。这类产气剂的药片外形通常采用普通圆片状,其一般燃烧过程为减面燃烧,燃烧前半段产气量较大,对气囊伤害大,容易破坏气囊,无法形成有效防护,而且气囊弹出过快,过猛,再加上破坏外饰,这些都容易对人体造成伤害,且对发生器的过滤网以及壳体耐压强度要求较高,增加了发生器的成本;此外燃烧后半段,燃面急剧减少,产气效率降低,气囊保持功用的时间短,无法在侧撞或者人员在非正位时对人员起到保护作用,而且可能燃烧不完全,促使残渣量增加,增加发生器的过滤网成本。
[0005]
所以必须对硝酸胍和碱式硝酸铜配方产气剂的药型进行改进,加入多孔就是其中一种方式。其原理在于,由于多孔的存在,药片燃烧过程会改善为增面或等面燃烧,或者实现多段不同状况的燃烧,改善燃烧时间段,克服了上述缺陷。
[0006]
目前安全气囊气体发生剂行业内一般使用实心药片作为产气药剂。对于小型多孔药剂的成型方式,目前只有挤出成型的方式,目前尚没有采用压制成型方式。挤出成型方式需要使用特殊的粘合剂,对配方有一定限制,而且挤出工序复杂成本较高;压制成型方式目前只能压制大药片,对于小型多孔药片目前尚不能压制,大型多孔或多孔药片内径和外径均大,对发生器结构有特殊要求,一般用于管状发生器,而对于饼状发生器只 有小型多孔或多孔药片才能使用。
[0007]
例如专利CN2786115Y公开了一种产气组合物的模塑制品,包括其制备工艺,药柱内有一多孔,药片带有凹槽,以增大初始燃面,提高点火效率及可靠性,但是该专利采用油压机压制药片,产量效率低下,对模具要求高,模具制造成本提升,且药柱尺寸较大,发生器中装药量难以调节。
[0008]
再例如专利CN1173901C公开了一种气囊用产气剂,其采用多孔控制药片燃烧时间,采用低燃速的配方,也能达到发生器性能的要求。其燃烧线速度小于常规药剂,其通过改变药型,改善药片燃烧性能。但是其制药工艺采用挤塑、切断的方式,该方式对药剂流动性要求较高,挤塑工艺成本提升。
[0009]
再例如专利CN1220650A公开了一种气囊用产气剂,产气组合物具有低毒性或低危险性、容易使用、具有极好的燃烧效率和产气效率、减少了燃烧中产生的残留物量、能被安全地生产并在模塑条件下有较好的模塑强度。但是该药剂中含有硝酸铵配方,且采用挤塑成型工艺,由于硝酸铵配方的吸湿性极强,对发生器的安全性留下了隐患。
[0010]
发明内容
[0011]
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种多孔产气剂,该多孔产气剂尺寸较小,燃烧过程可以实现增面或等面燃烧,或者实现多段不同状况的燃烧,以改善发生器的P-t性能,降低气体发生器的材料成本。
[0012]
本发明的另一个目的在于提供一种多孔产气剂的制备工艺,该工艺采用硝酸胍和碱式硝酸铜配方,通过湿法制粒得到粒子,采用压制成型的方式得到小型多孔产气剂,制备工艺简单灵活,生产成本低。
[0013]
本发明的又一个目的在于提供一种用于多孔产气剂模压制品的制备工艺的压制模具。该模具结构简单,应用灵活,适用于各种形状的多孔产气剂模压制品的制备。
[0014]
本发明的又一个目的在于提供多孔产气剂的应用。
[0015]
本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的:
[0016]
一种多孔产气剂模压制品,其为内部沿高度方向设置多个孔的柱状体,其中,所述柱状体的高度与横截面的最大尺寸的比值范围为0.3~1.8;所述柱状体多孔的横截面总面积与柱状体的横截面总面积的比值范围为0.03~0.15。
[0017]
根据本发明所述多孔产气剂模压制品,所述多孔在所述柱状体内部任意分布,优选均匀或对称分布。
[0018]
根据本发明所述多孔产气剂模压制品,所述柱状体横截面最大尺寸在2.0~20mm范 围内,所述柱体高度在2.0~20mm范围内,所述孔横截面最大尺寸在0.5~5mm范围内。
[0019]
根据本发明所述多孔产气剂模压制品,所述柱状体横截面最大尺寸在在3~15mm范围内,高度在2.0~10mm范围内,所述孔横截面最大尺寸在0.8~4mm范围内。
[0020]
在本发明的一些优选实施方式中,所述柱状体横截面的最大尺寸在在5~15mm范围内,高度在2.0~10mm范围内,所述孔横截面最大尺寸在0.8~4mm范围内。
[0021]
在本发明的一些进一步优选实施方式中,所述柱状体横截面的最大尺寸在在5-12mm范围内,高度在2.0~8mm范围内,所述孔横截面最大尺寸在0.8~3mm范围内。
[0022]
在本发明的一些更进一步优选实施方式中,所述柱状体横截面的最大尺寸在在8-10mm范围内,高度在3.0~7.5mm范围内,所述孔横截面最大尺寸在0.8~2mm范围内。
[0023]
根据本发明所述多孔产气剂模压制品,所述柱状体的横截面选自圆形、圆角等边三角形、圆角四边形、三叶草形状、四叶草形状或由直线、曲线或圆弧组成的闭合形状中的任意一种形状,如图1所示。
[0024]
上述的多孔产气剂模压制品,所述柱状体横截面形状如图2a所示,其包括由第一圆弧、第二圆弧、第三圆弧、第四圆弧、第五圆弧和第六圆弧沿顺时针方向依次首尾相连组成的闭合形状,其中,所述第二圆弧与第一圆弧和第三圆弧分别相切,所述第四圆弧与第三圆弧和第五圆弧分别相切,所述第六圆弧与第一圆弧和第五圆弧分别相切;所述的柱状体的横截面的第一圆弧、第三圆弧、第五圆弧分别与对应位置的孔同心;所述第一圆弧、第三圆弧和第五圆弧的开口方向朝闭合形状内部,其圆心连线为等边三角形,半径均为R1,R1的范围为1~10mm;述第二圆弧、第四圆弧和第六圆弧的开口方向朝闭合形状外部,其圆心连线为等边三角形,半径均为R2,其中第二圆弧、第四圆弧和第六圆弧可为直线。
[0025]
上述的多孔产气剂模压制品,所述柱状体横截面形状如图2b所示,其包括由第一圆弧、第二圆弧、第三圆弧、第四圆弧、第五圆弧、第六圆弧、第七圆弧和第八圆弧沿顺时针方向依次首尾相连组成的闭合形状,其中,所述第二圆弧与第一圆弧和第三圆弧分别相切,所述第四圆弧与第三圆弧和第五圆弧分别相切,所述第六圆弧与第五圆弧和第七圆弧分别相切,所述第八圆弧与第一圆弧和第七圆弧分别相切;所述的柱状体的横截面的第一圆弧、第三圆弧、第五圆弧、第七圆弧分别与对应位置的孔同心;所述第一圆弧、第三圆弧、第五圆弧和第七圆弧的开口方向朝闭合形状内部,其圆心连线为正方形,半径均为R1,R1的范围为1~10mm;所述第二圆弧、第四圆弧、第六圆弧和第八圆弧的开口方向朝闭合形状外部,其圆心连线为正方形,半径均为R2,其中第二圆弧、第四圆弧、第六圆弧和第八圆弧可为直线。
[0026]
上述的多孔产气剂模压制品中,所述的多孔数量可以任意选择,优选多孔数量与对应柱状体奇数圆弧的数量相同。
[0027]
根据本发明所述多孔产气剂模压制品,所述多孔为如图3a所示的贯通的圆柱形、正方形、长方形或可贯通产气剂压制品的任意形状。
[0028]
根据本发明所述多孔产气剂模压制品,所述多孔为如图3b所示不贯通或如图3c所示部分孔不贯通的圆柱形、正方形、长方形或其他任意形状。
[0029]
上述的多孔产气剂模压制品中,所述的多孔在柱状体内部可以任意分布,优选所述多孔在产气剂压制品中均匀或对称分布。
[0030]
本发明还提供了一种上述多孔产气剂模压制品的制备工艺,所述制备工艺为:将将至少包含燃料和氧化剂的原料组分混合得到直接混合物料,或造粒得到造粒后的物料,将所述直接混合的物料或者造粒后的物料装填到压制模具中,通过压制成型得到带孔型产气剂模压制品。
[0031]
根据本发明所述的制备工艺,所述第一物料中,所述燃料的含量为35%~60%;所述氧化剂的含量为25%~58%;所述燃料选自硝酸胍、氨基胍硝酸盐、氰尿酸三聚氰胺、三聚氰胺、硝基胍、5-氨基四唑、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮、脒基脲硝酸铜、硝酸铵、双四唑铵盐、双四唑钾盐、NTO、新型含能材料FOX7、FOX12、TKX-50、LLM-105中的一种或多种;所述氧化剂选自金属碱式硝酸盐、金属碱式碳酸盐、金属硝酸盐、高氯酸铵、金属高氯酸盐、氯酸盐中的一种或多种;功能助剂为金属钛酸盐、二氧化钛、钛酸锶、氢氧化铝、氧化铝、高岭土、酞菁铜、氮化硼、二氧化硅、气相二氧化硅、石墨、滑石粉中的一种或多种;催化剂为金属氧化物、二茂铁及其衍生物,氧化钴有机铅化物、铜的有机配合物一种或多种。
[0032]
根据本发明所述的制备工艺,所述造粒后的物料的粒径为10~200目,颗粒堆积密度为0.5g/cm 3~2.0g/cm 3
[0033]
根据本发明所述的制备工艺,所述的压制成型设备为旋转压片机,所述旋转压片机冲组数范围为6~100冲,所述旋转压片机压制能力范围为1~30t,旋转速度为1~25转/分钟。
[0034]
本发明还提供了一种用于本发明所述的制备工艺的压制模具,如图4所示,所述压制模具包括上冲4-1、中模4-5、下冲4-8和芯杆4-13;所述中模4-5内部设有通孔4-6;通过上冲、下冲以及芯杆的运动,在中模内压制成所述带孔型产气剂模压制品。
[0035]
根据本发明所述的压制模具,所述芯杆4-13的数量、形状和尺寸与所述柱状体内 部多孔的数量、形状和尺寸相对应;所述中模4-5内部通孔4-6的形状和尺寸与所述多孔产气剂模压制品外部形状和尺寸相对应;所述上冲4-1和下冲4-8的端面分别与所述柱状体的上、下端面的外形相对应。
[0036]
根据本发明所述的压制模具,所述上冲4-1和下冲4-8可以根据芯杆4-13数量、形状、尺寸设置有对应数量、形状、尺寸的通孔4-2和4-11,也可以根据药型需求选择不设置孔,或者设置一部分数量的孔。
[0037]
在本发明的一些具体实施方式中,所述上冲4-1和下冲4-8内部具有与所述芯杆4-13数量、形状、尺寸对应的通孔4-2和4-11,所述多个芯杆从所述下冲相对应的通孔4-11伸出,如图4a所示,所述上冲和下冲同时运动,芯杆伸入上冲通孔4-2,最后在中模4-5通孔4-6内压制成带有多个贯通孔的产气剂模压制品。
[0038]
在本发明的一些具体实施方式中,所述下冲4-8内部具有与所述芯杆4-13数量、形状、尺寸对应的通孔4-11,所述芯杆从所述下冲的通孔伸出,所述上冲4-1内部不具有孔或具有部分数量与芯杆对应的孔,所述上冲和下冲同时运动,通过调整所述芯杆长度和产气剂在中模内压制成型的位置,最后在中模通孔4-6内压制成多个不贯通孔的产气剂模压制品或同时具有多个贯通和不贯通孔的产气剂模压制品。
[0039]
在本发明的一些具体实施方式中,所述上冲4-1和下冲4-8内部具有与所述芯杆数量、形状、尺寸对应的通孔4-2和4-11,所述多个芯杆4-13从所述上冲相对应的通孔伸出,所述上冲和下冲同时运动,芯杆伸入下冲通孔,最后在中模通孔4-6内压制成带有多个贯通孔的产气剂模压制品。
[0040]
在本发明的一些具体实施方式中,所述上冲内部具有与所述芯杆4-13数量、形状、尺寸对应的通孔4-2,所述芯杆从所述上冲的通孔伸出,所述下冲4-8内部不具有孔或具有部分数量与芯杆对应的孔,所述上冲和下冲同时运动,通过调整所述芯杆长度和产气剂在中模内压制成型的位置,最后在中模通孔4-6内压制成多个不贯通孔的产气剂模压制品或同时具有多个贯通和不贯通孔的产气剂模压制品。
[0041]
在本发明的一些具体实施方式中,所述上冲4-1和下冲4-8内部具有与所述芯杆4-13数量、形状、尺寸对应的通孔4-2和4-11,所述多个芯杆从所述上冲和下冲相对应的通孔伸出,所述上冲和下冲同时运动,通过调整所述芯杆长度和产气剂在中模4-5内压制成型的位置,最后在中模通孔4-6内压制成具有多个贯通孔或具有多个不贯通孔或者同时具有多个贯通和不贯通孔的产气剂模压制品。
[0042]
根据本发明所述的压制模具,所述的上冲4-1、下冲4-8、中模4-5、芯杆4-13工作部分设置有镀层,而且所述中模由内外两种材料构成,外部材料硬度低于内部材料硬度。内外两种材料通过焊接连接,外部材料硬度低便于加工,内部材料硬度高利于成型药剂 形状。
[0043]
根据本发明所述的压制模具,所述中模外部侧面与上下端面连接处设置有倒角,便于中模进入旋转压片设备;所述中模内部通孔4-6的开口边缘设置有倒角,用于上下冲模具入口导向。
[0044]
根据本发明所述的压制模具,所述多个芯杆能够在芯杆基体上进行固定的设置,与芯杆基体成为一体,芯杆模具总体拆卸方便,如图4c所示。所述的多个芯杆也能够与芯杆基体分离,这些芯杆是可更换的,使用时需要安装并固定在在芯杆基体对应孔内,如图5所示。
[0045]
根据本发明所述的压制模具,所述上冲侧面对应每个通孔都设置有卸料孔4-3,在压制贯通孔产气剂模压制品时,芯杆通过上冲通孔时能够卸掉附着在芯杆上的多余物料,能够延长模具的耐久性。
[0046]
根据本发明所述的压制模具,所述上冲、下冲、中模和芯杆均设置定位单元,所述定位单元包括定位槽、定位孔或定位键,实现所述上冲、下冲、中模和多个芯杆的相对应。
[0047]
本发明还提供了所述多孔产气剂模压制品的应用,所述多孔型产气剂模压制品应用于汽车安全气囊气体发生器、灭火器、固体氧气发生器或救生艇充气器等系统。
[0048]
本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
[0049]
(1)本发明的多孔产气剂模压制品调节了产气剂燃面,减小了初始燃面,并使产气剂成等面或增面燃烧,或多段不同状况的燃烧,多孔产气剂前半段燃面比片状产气剂小,使高温燃气喷出压力下,保护了气囊,后半段燃气生产速率加快,给气囊持续的充气,保证了气囊的及时展开,且采用了多孔产气剂,使药剂燃烧持续时间可调整,可以持续给气囊供气,提高了对人的保护效率和保护时间,提高气囊使用的适宜性;且本发明的多孔产气剂模压制品尺寸较小,适用于各种类型的发生器。
[0050]
(2)本发明的多孔产气剂模压制品燃烧更平稳,发生器内压更小,有利于降低过滤网层数,降低发生器壳体钢板厚度,降低对使用材料的强度要求,从而降低成本。
[0051]
(3)本发明的多孔产气剂模压制品相对于普通圆形药片,尺寸相同时,燃面更大,因而可以使用低燃速、低燃温的配方;且燃烧更完全,不会留下未烧完药片,产气剂利用率更高。
[0052]
(4)本发明的多孔产气剂模压制品在气体发生器中的P-T曲线是光滑型曲线,前期斜率较低,中期斜率高且稳定,后期斜率低下降平缓,也可延长后期压力保持的时间, 性能优异。
[0053]
(5)本发明的多孔产气剂模压制品可以实现智能双阶段或多阶段燃烧,即,当药片一个区域燃烧完全后,另外一个区域仍然有30%左右没有燃尽,实现两阶段燃烧,具备实现部分双极式发生器的功能。
[0054]
(6)本发明的多孔产气剂模压制品与单孔产气剂相比燃烧后能够保持部分药型,具有燃烧后残渣少,内压低,燃速可调整等优点,真正实现了发生器轻量化。
[0055]
(7)本发明的多孔产气剂模压制品的制备工艺中,采用压制成型的方式,制备工艺简单、高效、易于操作与控制,产量高。

附图说明

[0056]
图1为本发明多孔产气剂模压制品外形及孔布局示意图,其中图1a为截面外形为全圆弧形两孔的多孔产气剂模压制品,图1b为截面外形为圆弧加直线的两孔的多孔产气剂模压制品,图1c为截面外形为圆弧加直线的等边三角形的三孔的多孔产气剂模压制品,图1d为截面外形为圆弧的四边形的三孔的多孔产气剂模压制品;
[0057]
图2为本发明多孔产气剂模压制品圆弧连接示意图,其中图2a为六段圆弧连接的类似于三角形的多孔产气剂模压制品主视图,其中图2b为八段圆弧连接的类似于四边形的多孔产气剂模压制品主视图;
[0058]
图3为本发明多孔产气剂模压制品孔的成型方式示意图,其中图3a为贯通孔,图3b为不贯通孔,图3c为一部分数量为贯通孔和一部分数量为不贯通孔;
[0059]
图4为本发明压制模具的示意图,其中图4a为芯杆从下冲伸出时的一种压制模具组合方式,图4b为下冲,图4c为带有增加直径的芯杆;其中4-1代表上冲,4-2代表上冲通孔,4-3代表上冲卸料孔,4-4代表上冲工作端,4-5代表中模,4-6代表中模内孔,4-7代表中模固定槽,4-8代表下冲,4-9代表芯杆与芯杆基体为一体的总体,4-9代表芯杆总体固定端,4-11代表下冲通孔,4-12代表下冲工作端,4-13代表芯杆及其工作端,4-14代表芯杆增加直径增加强度的部分;
[0060]
图5为本发明压制模具中组合的芯杆总体;
[0061]
图6为实施例1中两孔产气剂的示意图,其中图6a为自然角度的两孔产气剂示意图,图6b为该两孔产气剂主视图;
[0062]
图7为实施例2中三角形三孔产气剂的示意图,其中图7a为自然角度的三角形三孔产气剂示意图,图7b为该三角形三孔产气剂主视图和沿图7a剖面线的剖视图;
[0063]
图8为实施例3异形三孔产气剂的示意图,其中图8a为自然角度的异形三孔产气剂示意图,图8b为该异形三孔产气剂主视图和沿图8a剖面线的剖视图;
[0064]
图9为实施例4圆角四边形三孔产气剂的示意图,其中图9a为自然角度的圆角四边形三孔产气剂意图,图9b为该圆角四边形三孔产气剂主视图;
[0065]
图10为实施例1和实施例2的产气剂压制品在气体发生器中的P-T曲线图;
[0066]
图11为实施例3和实施例4的产气剂压制品在气体发生器中的P-T曲线图;
[0067]
图12为对比例1中异形三孔产气剂与普通圆片产气剂对比的P-t曲线图;
[0068]
图13为对比例2中异形三孔产气剂与单孔产气剂对比的P-t曲线图;
[0069]
图14为对比例3中圆台形三孔产气剂示意图和与异形三孔产气剂对比的P-t曲线图,其中图14a为自然角度的圆台形三孔产气剂示意图,图14b为该圆台形三孔产气剂主视图和沿图14a剖面线的剖视图,图14c为圆台形三孔产气剂与异形三孔产气剂对比的P-t曲线图;
[0070]
图15为对比例4中圆角四边形三孔产气剂与普通圆片产气剂对比的P-t曲线图。

具体实施方式

[0071]
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述:
[0072]
多孔产气剂的制备工艺,具体包括以下步骤:
[0073]
(1)将至少包含燃料和氧化剂的原料组分混合,得到第一物料;所述混合在混合设备中进行,混合时间为15min,混合设备可以为V型混合机、三维多向运动混合机、自动提升料斗混合机、螺带混合机或声共振混合机;其中,所述燃料为硝酸胍,其含量为50%,所述氧化剂为碱式硝酸铜,其含量为31.75%,所述辅助氧化剂为高氯酸铵,其含量分别为2%;形态保持剂为钛酸锶和硝酸锶,其含量分别为5.5%和9.75%;此外,所述第一物料还包括功能助剂有助脱模剂为滑石粉和石墨,其含量分别为0.75%和0.25%。
[0074]
(2)将第一物料加水进行湿法混合,其中加水量为第一物料总质量的10%,湿法混合的时间为45min,得到第二物料,湿法混合的设备为捏合机或混合机,例如卧式捏合机、立式捏合机、螺带混合机或声共振混合机。
[0075]
(3)将第二物料通过10~40目的筛网,得到第三物料;
[0076]
(4)将第三物料进行干燥,干燥至含水量低于第三物料总质量的0.5%,再次通过10~40目的筛网,得到第四物料;干燥设备可以为电加热烘箱、油浴烘箱、蒸汽烘箱、双锥烘箱、振动流化床或真空干燥剂。
[0077]
(5)将第四物料压制成型,成型设备可以为旋转压片机或粉末成型机,本申请采用旋转压片机,具体包括以下步骤:
[0078]
(a)将所述第四物料通过料斗加入旋转压片机;
[0079]
(b)所述第四物料在旋转压片机带芯杆的上下冲挤压下,制成所述预制多孔产气剂;
[0080]
(c)所述预制多孔产气剂通过上升的下冲顶出,收集。
[0081]
(6)将预制多孔产气剂进行干燥,干燥温度为100℃,干燥时间大于8h,得到多孔产气剂,所述多孔产气剂中的含水量不大于其总重量的0.15%。
[0082]
本申请制备得到的多孔产气剂模压制品的外形可以任意柱状体,柱状体横截面的最大尺寸D在2.0~20mm范围内,高度H在2.0~20mm范围内,多孔为贯通或不贯通的圆柱形、正方形、长方形或其他任意形状,多孔每个孔的直径d均在0.5~5mm范围内。本发明制备得到的多孔产气剂模压制品主要用于汽车安全气囊气体发生器。
[0083]
以下实施例中,柱状体横截面的最大尺寸记为D,孔横截面最大尺寸记为d,柱状体高度记为H。
[0084]
实施例1
[0085]
旋转压片机的实时工作能力为8.0t。制备的两孔产气剂的横截面和尺寸如图6所示,D=8.62mm,H=3mm;孔为贯通圆柱体的圆柱形孔,其直径d=1.4mm。
[0086]
将上述制备的两孔产气剂装入PAB试验发生器中,进行P-t性能测试,测试结果见表1,P-t测试曲线如图10所示。
[0087]
表1
[0088]
[0089]
如表1和图10所示,将上述两孔产气剂用于PAB发生器,最大压力为355KPa,10ms压力只有56KPa,Slope1(斜率)为6.43,Slope3(斜率)为8.60,数据表明该两孔产气药对气袋展开时的冲击力小,产气压力稳定,气袋不易产生撕裂和破损现象,对气袋模块总成设计强度要求低,进而降低设计成本。P-t曲线前期的斜率上升平稳,表明多孔产气剂燃速稳定。
[0090]
实施例2
[0091]
旋转压片机的实时工作能力为7.5t。制备的三孔产气剂的横截面和尺寸如图7所示,D=9.1mm,H=3mm;孔为贯通圆柱体的圆柱形孔,其直径d=1.4mm。
[0092]
将上述制备的三孔产气剂装入PAB试验发生器中,进行P-t性能测试,测试结果见表2,P-t测试曲线如图10所示。
[0093]
表2
[0094]
[0095]
如表2和图10所示,将上述三角形三孔产气剂用于PAB发生器,最大压力为356KPa,10ms压力只有42kPa,Slope1(斜率)为5.00,Slope3(斜率)为9.40,前期斜率低对气袋展开时的冲击力小,气袋不易产生撕裂和破损现象,后期斜率高有助于气袋展开,长时间维持充满状态,对气袋模块总成设计强度要求低,进而降低设计成本。P-t曲线前期的斜率上升平稳,表明多孔产气剂燃速稳定。
[0096]
实施例3
[0097]
旋转压片机的实时工作能力为8.2t。制备的异形三孔产气剂的外形及尺寸如图8所示,D=9.1mm,H=3mm;孔为贯通圆柱体的圆柱形孔,其直径d=1.4mm。
[0098]
将上述制备的三孔产气剂装入PAB试验发生器中,进行P-t性能测试,测试结果见表3,P-t测试曲线如图11所示。
[0099]
表3
[0100]
[0101]
如表3和图11所示,将上述异形三孔产气剂用于PAB发生器,最大压力为373KPa,10ms压力只有44KPa,Slope(斜率)为5.23,Slope3(斜率)为9.90,前期斜率低对气袋展开时的冲击力小,气袋不易产生撕裂和破损现象,后期斜率高有助于气袋展开,长时间维持充满状态。P-t曲线前期的斜率上升平稳,表明异形三孔产气剂燃速稳定。
[0102]
实施例4
[0103]
旋转压片机的实时工作能力为9.1t。制备的圆角四边形三孔产气剂的外形及尺寸如图9所示,D=9.93mm,H=4mm;孔为贯通圆柱体的圆柱形孔,其直径d=1.4mm。
[0104]
将上述制备的圆角四边形三孔产气剂装入PAB试验发生器中,进行P-t性能测试,测试结果见表4,P-t测试曲线如图11所示。
[0105]
表4
[0106]
[0107]
如表4和图11所示,将上述异形三孔产气剂用于PAB发生器,最大压力为364KPa,10ms压力只有25KPa,前期斜率低对气袋展开时的冲击力小,气袋不易产生撕裂和破损现象,Slope(斜率)为3.01,Slope3(斜率)为11.90后期斜率高有助于气袋展开,长时间维持充满状态。
[0108]
对比例1
[0109]
采用与实施例3完全相同的配方制备了圆片形产气剂,其外径D为5mm,厚度H为1.9mm。
[0110]
将实施例3制备的异形三孔产气剂和上述的圆片形产气剂装入PAB试验发生器中,进行P-t性能测试,外压测试结果见表5,外压P-t曲线如图12所示。
[0111]
表5
[0112]
[0113]
如表5和图12所示,本发明的三孔产气剂与普通圆片产气剂相比,在装药量相同的情况下,三孔产气剂的10ms压力及20ms压力均低于圆片形产气剂,而三孔产气剂的P95压力高于圆片形产气剂,表明三孔产气剂前期输出压力小,对气囊展开有利,后期输出压力较大,有利于气囊保持时间的延长。
[0114]
对比例2
[0115]
采用实施例3完全相同的配方及工艺制备了圆柱型单孔药片,将制备的单孔产气剂和实施例3制备的异形三孔产气剂装入PAB试验发生器中,进行P-t性能测试,外压测试结果见表6,外压P-t曲线如图13所示。
[0116]
表6
[0117]
[0118]
如表6和图13所示,本发明的三孔产气剂对比单孔产气剂,在装药量相同的情况下,多孔产气剂10ms压力、20ms压力低于单孔产气剂。表明前期输出压力小,对气囊展开有利,后期输出压力较大,有利于气囊保持时间的延长。
[0119]
对比例3
[0120]
采用实施例3完全相同的配方及工艺制备了圆台形三孔药产气剂,将制备的圆台形三孔药产气剂和实施例3制备的三孔产气剂装入PAB试验发生器中,进行P-t性能测试,外压测试结果见表7,外压P-t曲线如图14所示。
[0121]
表7
[0122]
[0123]
如表7和图14所示,本发明的异型三孔产气剂对比圆台三孔产气剂,在装药量相同的情况下,异型三孔产气剂10ms压力、20ms压力低于圆台三孔产气剂,后期40ms压力异型三孔产气剂高于圆台三孔产气剂。表明前期输出压力小,对气囊展开有利,后期输出压力较大,有利于气囊保持时间的延长。
[0124]
对比例4
[0125]
采用实施例4完全相同的配方及工艺制备了普通圆片产气剂,将制备的普通圆片产气剂和实施例4制备的圆角四边形三孔产气剂装入PAB试验发生器中,进行P-t性能测试,外压测试结果见表8,外压P-t曲线如图15所示。
[0126]
表8
[0127]
[0128]
如表8和图15所示,本发明的三孔圆角四边形产气剂对比普通圆片产气剂,在装药量相同的情况下,三孔圆角四边形产气剂10ms压力、20ms压力低于普通圆片产气剂,后期40ms压力三孔圆角四边形产气剂高于普通圆片产气剂。表明前期输出压力小,不会造成气袋撕裂,后期输出压力较大对气囊展开有利,有利于气囊保持时间的延长。
[0129]
以上所述,仅为本发明最佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
[0130]
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

权利要求书

[权利要求 1]
一种多孔产气剂模压制品,其为内部沿高度方向设置多个孔的柱状体,其中,所述柱状体的高度与横截面的最大尺寸的比值范围为0.3~1.8;和 所述的柱状体多孔的横截面总面积与柱状体的横截面总面积的比值范围为0.03~0.15。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的多孔产气剂模压制品,其特征在于,所述多孔在所述柱状体内部任意分布,优选均匀或对称分布。
[权利要求 3]
根据权利要求1或2所述的多孔产气剂模压制品,所述柱状体横截面最大尺寸在2.0~20mm范围内,所述柱体高度在2.0~20mm范围内,所述孔横截面最大尺寸在0.5~5mm范围内。
[权利要求 4]
根据权利要求3所述的带孔型产气剂模压制品,其特征在于,所述柱状体横截面最大尺寸在在3~15mm范围内,高度在2.0~10mm范围内,所述孔横截面最大尺寸在0.8~4mm范围内;优选地,所述柱状体横截面的最大尺寸在在5~15mm范围内,高度在2.0~10mm范围内,所述孔横截面最大尺寸在0.8~4mm范围内;更优选地,所述柱状体横截面的最大尺寸在在5-12mm范围内,高度在2.0~8mm范围内,所述孔横截面最大尺寸在0.8~3mm范围内;最优选地,所述柱状体横截面的最大尺寸在在8-10mm范围内,高度在3.0~7.5mm范围内,所述孔横截面最大尺寸在0.8~2mm范围内。
[权利要求 5]
根据权利要求1所述的多孔产气剂模压制品,其特征在于,所述柱状体的横截面选自圆形、圆角等边三角形、圆角四边形、三叶草形状、四叶草形状或由直线、曲线或圆弧组成的闭合形状中的任意一种形状。
[权利要求 6]
根据权利要求5所述的多孔产气剂模压制品,其特征在于,所述柱状体的横截面为由第一圆弧、第二圆弧、第三圆弧、第四圆弧、第五圆弧和第六圆弧沿顺时针方向依次首尾相连组成的闭合形状,其中,所述第二圆弧与第一圆弧和第三圆弧分别相切,所述第四圆弧与第三圆弧和第五圆弧分别相切,所述第六圆弧与第一圆弧和第五圆弧分别相切;和 所述的柱状体的横截面的第一圆弧、第三圆弧、第五圆弧分别与对应位置的孔同心;和 所述第一圆弧、第三圆弧和第五圆弧的开口方向朝闭合形状内部,其圆心连线为等边三角形,半径均为R1,R1的范围为1~10mm;和 所述第二圆弧、第四圆弧和第六圆弧的开口方向朝闭合形状外部,其圆心连线为等边三角形,半径均为R2,其中第二圆弧、第四圆弧和第六圆弧可为直线。
[权利要求 7]
根据权利要求5所述的多孔产气剂模压制品,其特征在于,所述圆角四边形柱状体的横截面包括由第一圆弧、第二圆弧、第三圆弧、第四圆弧、第五圆弧、第六圆弧、第七圆弧和第八圆弧沿顺时针方向依次首尾相连组成的闭合形状,其中,所述第二圆弧与第一圆弧和第三圆弧分别相切,所述第四圆弧与第三圆弧和第五圆弧分别相切,所述第六圆弧与第五圆弧和第七圆弧分别相切,所述第八圆弧与第一圆弧和第七圆弧分别相切;和 所述的柱状体的横截面的第一圆弧、第三圆弧、第五圆弧、第七圆弧分别与对应位置的孔同心;和 所述第一圆弧、第三圆弧、第五圆弧和第七圆弧的开口方向朝闭合形状内部,其圆心连线为正方形,半径均为R1,R1的范围为1~10mm;和 所述第二圆弧、第四圆弧、第六圆弧和第八圆弧的开口方向朝闭合形状外部,其圆心连线为正方形,半径均为R2,其中第二圆弧、第四圆弧、第六圆弧和第八圆弧可为直线。
[权利要求 8]
根据权利要求6或7所述的多孔产气剂模压制品,其特征在于,所述孔与对应柱状体横截面奇数圆弧同心布局。
[权利要求 9]
根据权利要求1所述的多孔产气剂模压制品,其特征在于,所述多孔贯通所述柱状体,且孔的横截面为任意形状,优选圆形、正方形或长方形。
[权利要求 10]
根据权利要求1所述的多孔产气剂模压制品,其特征在于,所述多孔不贯通所述柱状体,且所述孔的横截面为任意形状,优选圆形、正方形或长方形。
[权利要求 11]
权利要求1-10中任一项所述的多孔产气剂模压制品的制备工艺,其特征在于,所述制备工艺为:将将至少包含燃料和氧化剂的原料组分混合得到直接混合物料,或造粒得到造粒后的物料,将所述直接混合的物料或者造粒后的物料装填到压制模具中,通过压制成型得到带孔型产气剂模压制品。
[权利要求 12]
根据权利要求11所述的制备工艺,其特征在于,所述第一物料中,所述燃料的含量为35%~60%;所述氧化剂的含量为25%~58%;所述燃料选自硝酸胍、氨基胍硝酸盐、氰尿酸三聚氰胺、三聚氰胺、硝基胍、5-氨基四唑、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮、脒基脲硝酸铜、硝酸铵、双四唑铵盐、双四唑钾盐、NTO、新型含能材料FOX7、FOX12、TKX-50、LLM-105中的一种或多种;所述氧化剂选自金属碱式硝酸盐、金属碱式碳酸盐、金属硝酸盐、高氯酸铵、金属高氯酸盐、氯酸盐中的一种或多种;功能助剂为金属钛酸盐、二氧化钛、钛酸锶、氢氧化铝、氧化铝、高岭土、酞菁铜、氮化硼、二氧化硅、气相二氧化硅、石墨、滑石粉中的一种或多种;催化剂为金属氧化物、二茂铁及其衍生物,氧化钴有机铅化物、铜的有机配合物一种或多种。
[权利要求 13]
根据权利要求11所述的制备工艺,其特征在于,所述造粒后的物料的粒径为10~200目,颗粒堆积密度为0.5g/cm 3~2.0g/cm 3
[权利要求 14]
根据权利要求11所述的制备工艺,其特征在于,所述的压制成型设备为旋转压片机,所述旋转压片机冲组数范围为6~100冲,所述旋转压片机压制能力范围为1~30t,旋转速度为1~25转/分钟。
[权利要求 15]
一种用于权利要求11-14中任一项所述的制备工艺的压制模具,其包括上冲、中模、下冲、和多个芯杆,所述中模内部设有通孔;通过上冲、下冲以及芯杆的运动,在中模内压制成所述多孔产气剂模压制品。
[权利要求 16]
根据权利要求15所述的压制模具,其特征在于,所述芯杆的数量、形状和尺寸与所述柱状体内部多孔的数量、形状和尺寸相对应;所述中模内部通孔的形状和尺寸与所述多孔产气剂模压制品外部形状和尺寸相对应;所述上冲和下冲的端面分别与所述柱状体的上、下端面的外形相对应。
[权利要求 17]
根据权利要求15所述的压制模具,其特征在于,所述上冲和所述下冲内部具有与所述芯杆数量、形状、尺寸对应的通孔,所述多个芯杆从所述下冲相对应的通孔伸出,与所述上冲的多个通孔相对应,在产气剂模压制品内形成多个贯通孔;或 所述下冲内部具有与芯杆数量相对应的通孔,所述上冲内部具有少于芯杆数量的通孔,通过调整芯杆长度和产气剂在中模内的成型的位置,在产气剂模压制品内同时形成多个贯通和不贯通的孔;或 所述下冲内部具有与芯杆数量相对应的通孔,所述上冲无孔,通过调整芯杆长度和产气剂在中模内的成型的位置,在产气剂模压制品内形成多个不贯通的孔。
[权利要求 18]
根据权利要求15所述的压制模具,其特征在于,所述上冲和所述下冲内部具有与所述芯杆数量、形状、尺寸对应的通孔,所述多个芯杆从所述上冲相对应的通孔伸出,与所述下冲的多个通孔相对应,在产气剂模压制品内形成多个贯通孔;或 所述上冲内部具有与芯杆数量相对应的通孔,所述下冲内部具有少于芯杆数量的通孔,通过调整芯杆长度和产气剂在中模内的成型的位置,在产气剂模压制品内同时形成多个贯通和不贯通的孔;或 所述上冲内部具有与芯杆数量相对应的通孔,所述下冲无孔,通过调整芯杆长度和产气剂在中模内的成型的位置,在产气剂模压制品内形成多个不贯通的孔。
[权利要求 19]
根据权利要求15所述的压制模具,其特征在于,所述上冲和所述下冲内部具有与所述芯杆数量、形状、尺寸对应的通孔,所述多个芯杆从所述上冲和下冲相对应的通孔同时伸出,通过调整芯杆长度、位置和产气剂在中模内的成型的位置,在产气剂模压制品内形成多个贯通孔或多个不贯通孔或同时形成多个贯通和不贯通的孔。
[权利要求 20]
根据权利要求15所述的压制模具,其特征在于,所述的上冲、下冲、中模、芯杆工作部分设置有镀层,且所述中模由内外两种材料构成,外部材料硬度低于内部材料硬度。
[权利要求 21]
根据权利要求15所述的压制模具,其特征在于,所述中模外部侧面与上下端面连接处设置有倒角,所述中模内部通孔的开口边缘设置有倒角。
[权利要求 22]
根据权利要求15-21中任一项所述的压制模具,其特征在于,所述多个芯杆在基体上固定的设置,成为一体;或所述芯杆与基体分离的设置。
[权利要求 23]
根据权利要求15所述的压制模具,其特征在于,所述上冲上根据芯杆的数量设置有卸料孔。
[权利要求 24]
根据权利要求15所述的压制模具,其特征在于,所述上冲、下冲、中模和芯杆均设置定位单元,所述定位单元包括定位槽、定位孔或定位键。
[权利要求 25]
权利要求1-10中任一项所述的多孔产气剂模压制品的应用,其特征在于,所述多孔型产气剂模压制品应用于汽车安全气囊气体发生器、灭火器、固体氧气发生器或救生艇充气器等系统。

附图

[ 图 1]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 2]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 3]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 4]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 5]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 6]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 7]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 8]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 9]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 10]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 11]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 12]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 13]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 14a]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 14b]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 14c]   [根据细则26改正 19.08.2019] 
[ 图 15]   [根据细则26改正 19.08.2019]