RS65765B1 - Prašak za paljenje, postupak pripreme i nјegova primena i generator gasa za vazdušne jastuke - Google Patents

Description

Opis

[0001] Predmetni pronalazak zahteva prioritet kineske patentne prijave koja je podneta Kineskom zavodu za patente 30. maja 2019. godine pod br. 201910464200.5, i pod nazivom „Prašak za paljenje, postupak njegove pripreme i primena i generator gasa za vazdušne jastuke“.

Oblast tehnike

[0002] Predmetni pronalazak se odnosi na kompoziciju praškastog sredstva za paljenje sa pouzdanim performansama paljenja i postupak njihove pripreme, posebno na prašak za paljenje sa pouzdanim performansama paljenja, dobrom otpornošću na apsorpciju vlage i sposobnošću da se efikasno proizvodi, koji pripada tehničkoj oblasti praškova za paljenje.

Stanje tehnike

[0003] Praškovi za paljenje su važan tip inicijalnog eksplozivnog materijala i obično se koriste za primanje spoljašnje stimulacije za paljenje drugih praškova, kao što su potisni praškovi i potisna sredstva. Predmetni pronalazak se odnosi na kompoziciju za paljenje za generator gasa, za uređaj vazdušnih jastuka u motornom vozilu. Performanse praška za paljenje direktno će uticati na normalan rad čitavog sistema ograničenja, zato on zauzima veoma važnu poziciju u sistemu punjenja.

[0004] Trenutno, glavni tipovi praškova za paljenje uključuju crni prašak, 5AT i tip stroncijum nitrata, B-KNO3prašak za paljenje, Mg-PTFE prašak za paljenje i Al-KClO4prašak za paljenje. Pošto prašak za paljenje treba da zapali prašak koji stvara gas, temperatura sagorevanja, energija i zaostale čestice praška za paljenje imaju određene zahteve, kako bi se obezbedila određena pouzdanost paljenja. Crni prašak je uobičajeni prašak za paljenje i ima prednosti niske cene, relativno visoku osetljivost na plamen i relativno veliku specifičnu zapreminu, ali je njegova energija preniska, a proizvod sagorevanja je uglavnom gas, sa manje ostataka, i teško je zapaliti neki neosetljive vatrene praškove ili pirotehnička sredstva. Crni prašak je pogodan za scenarije primene u kojima nije potrebno vreme kašnjenja paljenja. Vreme kašnjenja je uopšteno potrebno da bude manje od 10 ms za gasni generator, tako da se crni prašak retko koristi kao prašak za paljenje u generatoru gasa; iako je energija praška za paljenje tipa 5AT i stroncijum nitrata poboljšana, pošto su 5AT i stroncijum nitrat temperaturno osetljive, problem kašnjenja paljenja lako se javlja na niskoj temperaturi od -35°C, štaviše, performanse generatora na niskim temperaturama se prilično razlikuju od performansi na visokim temperaturama i normalnim temperaturama. Primena takvog tipa praška za paljenje zahteva poseban dizajn strukture generatora gasa za vazdušne jastuke (tj. generatora gasa sigurnosnog vazdušnog jastuka), a problem kašnjenja paljenja na niskim temperaturama se eliminiše kroz poboljšanje strukture. Osim toga, sirovine 5AT i stroncijum nitrat, kao izuzetno higroskopni materijali, postavljaju stroge uslove za proizvodnju, montažu i skladištenje, pa čak i nose određeni rizik za primenu i proces skladištenja generatora; prašak za paljenje tip B/KNO3ima prednosti visoke energije, visoke temperature sagorevanja i mnogih čestica ostataka, i trenutno je široko u primeni prašak za paljenje u generatoru gasa za vazdušne jastuke, ali je skup, i istovremeno, sadržaj kalijum nitrata u formuli generalno može dostići 70% ili više, i velika količina kalijum oksida se ispušta iz generatora gasa nakon sagorevanja, što lako dovodi do toga da štetne materije u sastavu gasa premaše standard. Takav tip formule ima prilično visoku osetljivost prema trenju i udaru, lako eksplodira i ima lošu sigurnost u procesu oblikovanja. U međuvremenu, zbog svojstva visoke tvrdoće bora, oblikovanje je prilično teško, kalup je jako istrošen, i troškovi proizvodnje su visoki. Gore navedeni praškovi za paljenje su obično male tablete komprimovane i oblikovane u procesu proizvodnje, i neki praškovi za paljenje treba dalje da se razbiju u čestice materijala, tada formula praška za paljenje koja sadrži aluminijum u prahu ima znatno veću osetljivost od one bez aluminijumskog praška, tako da određeni bezbednosni rizik postoji u procesu granulacije, i cena aluminijuma u prahu je takođe visoka, pored toga, nakon sagorevanja praška za paljenje, postoji više ostataka oksida aluminijuma, pa se povećava i čvrsti sadržaj formule.

[0005] Na primer, patent US6487974B1 uglavnom sadrži 26% 5AT, 64% stroncijum nitrata, 7% aluminijuma u prahu i 1% bor nitrida. Iako sadrži 7% aluminijuma u prahu koristan je za performanse paljenja na niskim temperaturama, ova formula sadrži više stroncijum nitrata i 5AT, i sirovine 5AT i stroncijum nitrata, kao izuzetno higroskopni materijali, otežavaju uslove za proizvodnju, montažu i skladištenje, pa čak i nose određeni rizik u procesu primene i skladištenja generatora, a pored toga, aluminijum u prahu je niske osetljivosti, postoji određeni rizik u procesu, posebno u procesu tabletiranja i granulisanja.

[0006] Patent US6599380 obezbeđuje prašak za paljenje, koji uglavnom sadrži 39% gvanidin nitrata, 21% kalijum perhlorata, 30% oksida bakra i 10% aluminijuma. Iako ova formula ima određenu otpornost na apsorpciju vlage, brzina sagorevanja 35% BPF formule je samo 9,8 na 23°C ± 2°C i ne može da ispuni zahteve za veću brzinu sagorevanja; ova formula ima mnogo ostataka nakon sagorevanja, što povećava cenu filtracije, a osim toga, formiraju se relativno velike kapljice u procesu sagorevanja aluminijumskog praška i izlaze iz otvora za paljenje kako bi uklonile filterski ekran, što lako može da izazove oštećenje vazdušnog jastuka i povredu osoblja; niska toplota eksplozije ove formule ne može da zadovolji zahteve za visokom toplotom praška za paljenje, a zbog prisustva komponenti kao što su aluminijumski prašak i metalni oksid, prašak za paljenje ove formule je sklon požaru i eksploziji u procesu skladištenja i transporta.

[0007] JP2018154539 obelodanjuje kompoziciju generatora gasa koja sadrži 51,1% gvanidin nitrata (GN), 34% kalijum perhlorata (KP) i 9,1% baznog bakar nitrata (BCN).

Kratak opis pronalaska

[0008] Tehnički problem rešen predmetnim pronalaskom je obezbeđivanje praška za paljenje prema patentnom zahtevu 1, postupka njegove pripreme prema patentnom zahtevu 8 i generatora gasa bezbednosnog vazdušnog jastuka prema patentnom zahtevu 15 da bi se prevazišli nedostaci u stanju tehnike. Poželjna tehnička rešenja su navedena u zavisnim patentnim zahtevima. Prašak za paljenje dodatno poboljšava otpornost na apsorpciju vlage, ima stabilne i pouzdane performanse paljenja na temperaturi od -40°C do 90°C, ravnomerno paljenje pri paljenju sredstava za stvaranje gasa, bolju konzistenciju, nisku osetljivost, mogućnost paljenja običnim električnim detonatorom, brzinu sagorevanja 35% BPF veću od 12, nisku osetljivost prema trenju i siguran i pouzdan proces, pogodan je za masovnu proizvodnju i pripremu; i pošto ova formula ne sadrži aluminijumski prašak, izbegnuti su potencijalne opasnosti po bezbednost i ostaci sagorevanja.

[0009] U poređenju sa stanjem tehnike, predmetni pronalazak ima sledeće korisne efekte:

(1). primer predmetnog pronalaska obezbeđuje praškastog sredstva za paljenje. Zamenom aluminijuma u prahu sa titanijumom u prahu, magnezijumom u prahu, bakrom u prahu, gvožđem u prahu, cirkonijumom u prahu, hafnijumom u prahu, volframom u prahu ili silicijumom u prahu, problemi paljenja i eksplozije koji se lako javljaju u procesu mešanja aluminijumskog praška sa drugim metalnim oksidima se izbegavaju, i u međuvremenu, obezbeđuje se da iz otvora za paljenje ne izlaze relativno velike kapljice koje bi probile ekran filtera u procesu sagorevanja. Usvajanjem baznog bakarnog nitrata i podešavanjem sadržaja metalnog oksida i kalijum perhlorata, postiže se sinergistički efekat različitih komponenti, poboljšava se brzina sagorevanja i količina proizvedenog gasa praška za paljenje, izbegava se kašnjenje paljenja, posebno kašnjenje paljenja na niskoj temperaturi od -40 °C i postiže se 35% BPF veća od 12 u uslovima normalne temperature od 23°C ± 2°C, i u istovremeno se smanjuje upotrebljena količina kalijum perhlorata, što pomaže da se smanji proizvodnja toksičnog gasa, i generator TANKWASH ima bolji efekat;

(2). temperatura sagorevanja praška za paljenje obezbeđena u primeru predmetnog pronalaska je 2500 k-3500 k, brzina proizvodnje gasa je 45%-65%, i toplota eksplozije je 3800 J/g-5000 J/g. Prašak za paljenje ima dobre bezbednosne performanse, osetljivost prema trenju od 0%, osetljivost prema udaru manju od 0%, osetljivost prema elektrostatičkoj varnici veću od 130 mJ, i stepen rizika od 1,3 (podeljeno prema GJB6195-2008). Ovaj prašak za paljenje ne apsorbuje lako vlagu (njegova promena mase nije veća od 2,0% nakon izlaganja na temperaturi od 18,4°C i vlažnosti od 72% tokom 172 sata), proces proizvodnje, montaža, primena i skladištenje zadovoljavaju zahteve primene generatora, i to je novi prašak za paljenje sa dobrom otpornošću na apsorpciju vlage;

(3). za prašak za paljenje koji je obezbeđen u primeru predmetnog pronalaska, usvajanjem titanijumskog praška ili praška cirkonijuma kao poboljšivača paljenja i podešavanje njihove upotrebne količine, fenomen kašnjenja paljenja ili velike fluktuacije kada je prašak za paljenje na niskoj temperaturi od -40°C su poboljšani, čime se obezbeđuje širi raspon uticaja praška za paljenje tokom rada na temperaturi od -40°C do 90°C;

(4). u prašku za paljenje koji je obezbeđen u primeru predmetnog pronalaska, kalijum perhlorat, bazni bakar nitrat i gvanidin nitrat se koriste u kombinaciji, pri čemu su kalijum perhlorat i bazni bakar nitrat izvori kiseonika formule praškastog sredstva za paljenje, i podnosilac zahteva utvrđuje, kroz dugogodišnja istraživanja i ispitivanja, da se brzina sagorevanja i temperatura plamena praškastog sredstva za paljenje dodatno poboljšavaju kada su ova tri u proporciji prema ovoj formuli;

(5) u predmetnom pronalasku, optimizovanjem odnosa sadržaja različitih komponenti praškastog sredstva za paljenje i izvođenjem verifikacije velikim brojem testova, omogućeno je da praškasto sredstvo za paljenje ima odlične performanse i značajan efekat, i da se kompozicija praškastog sredstva za paljenje pali ravnomernije pri paljenju generatora gasa, ima bolju konzistenciju i značajno poboljšane performanse paljenja;

(6). pre oblikovanja praškastog sredstva za paljenje prema predmetnom pronalasku, mešanje se izvodi suvo-vlažnim integrisanim režimom mešanja. Primenom specifičnog sistema mešanja, dva koraka suvog mešanja i vlažnog mešanja se završavaju u jednoj posudi, čime se izbegava prelazak prvog materijala iz procesa suvog mešanja u proces vlažnog mešanja. Mehaničko dejstvo sečiva na materijal eliminiše se vibracionim mešanjem. Ovaj postupak mešanja ima prednosti kao što su mešanje bez mrtvih uglova, kratko vreme mešanja, dobra uniformnost mešanja, visoka efikasnost i dobra bezbednost;

(7). praškasto sredstvo za paljenje obezbeđeno u primeru predmetnog pronalaska se koristi u obliku granularne strukture, tako da se obezbedi maksimalna raspoloživa površina sagorevanja kako bi se dobio najbrži odgovor, čime se brzo pali kompozicija iz gasnog generatora i zadovoljavaju zahtevi sigurnosnih vazdušnih jastuka za zaštitu vozača i putnika;

(8) dodavanjem vode u prvu posudu raspršivačem, voda se može kontinuirano dodavati bez prekida procesa mešanja, čime se obezbeđuje kontinuitet procesa mešanja, i u međuvremenu, nema potrebe za podešavanjem uređaja za mešanje i prve posude, čime se dalje poboljšava efikasnost i bezbednost mešanja; i

(9) obezbeđivanjem uređaja za pražnjenje statičkog elektriciteta, elektrostatička naelektrisanja koja se stvaraju u procesu mešanja se ispuštaju, neutrališu ili oslobađaju, što može sprečiti nastanak opasnosti zbog akumulacije velike količine elektrostatičkih naelektrisanja i dodatno poboljšati bezbednost mešanja.

Kratak opis crteža

[0010]

Sl. 1 je šematski prikaz sistema mešanja koji je dat u primeru predmetnog pronalaska;

Sl. 2 je dijagram tableta praškastog sredstva za paljenje u Primeru 1 ovog patenta za pronalazak;

Sl. 3 je dijagram tableta praškastog sredstva za paljenje u Primeru 5 ovog patenta za pronalazak;

Sl. 4 je dijagram čestica nakon što su tablete praškastog sredstva za paljenje u Primeru 5 ovog patenta za pronalazak granulisane;

Sl. 5 je CCC grafik praškastog sredstva za paljenje u uporednom Primeru 1 predmetnog pronalaska;

Sl. 6 je CCC grafik praškastog sredstva za paljenje u uporednom Primeru 2 predmetnog pronalaska;

Sl. 7 je CCC grafik praškastog sredstva za paljenje u uporednom Primeru 3 predmetnog pronalaska;

Sl. 8 je CCC grafik praškastog sredstva za paljenje u uporednom Primeru 4 predmetnog pronalaska;

Sl. 9 je CCC grafik praškastog sredstva za paljenje u Primeru 1 predmetnog pronalaska;

Sl. 10 je CCC grafik praškastog sredstva za paljenje u Primeru 2 predmetnog pronalaska;

Sl. 11 je CCC grafik praškastog sredstva za paljenje u Primeru 3 predmetnog pronalaska;

Sl. 12 je CCC grafik praškastog sredstva za paljenje u Primeru 4 predmetnog pronalaska;

Sl. 13 je CCC grafik praškastog sredstva za paljenje u Primeru 5 predmetnog pronalaska; i

Sl. 14 je CCC grafik praškastog sredstva za paljenje u Primeru 6 predmetnog pronalaska.

Detaljan opis tehničkih rešenja

[0011] U daljem tekstu, predmetni pronalazak je detaljno opisan u kombinaciji sa pratećim crtežima i specifičnim primerima.

[0012] Primer predmetnog pronalaska obezbeđuje prašak za paljenje, čije sirovine uključuju sledeće komponente u masenim procentima:

kalijum perhlorat: 30%-50%;

bazni bakar nitrat: 5%-20%;

gorivo: 30%-60%;

metalni oksid: 1%-15%; i

metalni prah: 1%-15%, gde je metalni prah najmanje jedan izabran iz grupe koju čine titanijum u prahu, magnezijum u prahu, bakar u prahu, gvožđe u prahu, cirkonijum u prahu, hafnijum u prahu, volfram u prahu i silicijum u prahu.

[0013] U gornjoj formuli sirovina, poželjno je da se koriste komponente u sledećim masenim procentima: kalijum perhlorat 30%-40%, bazni bakar nitrat 5%-15%, gorivo 30%-35%, oksid bakra 10%-15 %, i metalni prah 8%-12%. Kalijum perhlorat poželjno ima čistoću veću od 99,2%, a bazni bakar nitrat (CN) poželjno ima veličinu čestica D90 ne veću od 5 µm, i D50 od 0,8-2 µm; gorivo je poželjno najmanje jedno odabrano iz grupe koju čine gvanidin nitrat, nitrogvanidin, amidinoglicinamid, cijanoguanidin, aminogvanidin nitrat, diaminogvanidin nitrat, triaminogvanidin nitrat, aminonitrogvanidin i nitrogvanidin, poželjnije je da je gvanidin nitrat čija veličina čestica D90 poželjno nije veća od 5 µm; i veličina čestica D90 metalnog oksida poželjno nije veća od 15 µm. Metalni prašak poželjno sadrži titanijum u prahu i cirkonijum u prahu, čija veličina čestica D90 poželjno nije veća od 50 µm.

[0014] Poželjno je da se smeša različitih gorenavedenih komponenti pravi u čestice sa sadržajem vode koji je manji od 0,5% pre komprimovanja. U opcionom primeru, prašak za paljenje je kružne lisnate strukture, i kružna lisnata struktura ima prečnik od 3-10 mm; kružna lisnata struktura ima debljinu od 1-5 mm; i kružna lisnata struktura ima masu 0,01-3 g. U drugom opcionom primeru, praškasto sredstvo za paljenje je granularne strukture, sa veličinom čestica od 8-20 meša. Poželjno je da se usvoji granularna struktura.

[0015] Dalje, sirovine praška za paljenje mogu dalje da uključuju funkcionalnu pomoćnu supstancu, kao što je ispareni silicijum dioksid, bor nitrid, talk, magnezijum stearat, kalcijum stearat i grafit, i dodatna količina funkcionalne pomoćne supstance je poželjna 0,3-2% od ukupne mase ostalih sirovina.

[0016] Primer predmetnog pronalaska dalje obezbeđuje postupak za pripremu praška za paljenje gornje formule putem vlažne granulacije, posebno uključujući sledeće korake:

(1). mešanje kalijum perhlorata, goriva, baznog bakarnog nitrata, metalnog oksida i metalnog praha u unapred određenom odnosu da bi se dobio prvi materijal, dodavanje prvom materijalu vode sa masom od 3%-15% ukupne mase prvog materijala i njihovo mešanje da bi se dobio drugi materijal;

(2). prolazak drugog materijala kroz sito od 10-40 meša, i sakupljanje prosejanog materijala da bi se dobio treći materijal;

(3). sušenje trećeg materijala sve dok sadržaj vlage ne bude manji od 0,5% ukupne mase trećeg materijala, ponovni prolazak osušenog trećeg materijala kroz sito od 10-40 meša, i sakupljanje prosejanog materijala da bi se dobio četvrti materijal; i

(4). sprovođenje komprimovanja materijala na četvrtom materijalu.

[0017] Kao što je prikazano na Sl. 1, u koraku (1), kalijum perhlorat, gorivo, bazni bakar nitrat, metalni oksid i metalni prah se stavljaju u prvu posudu 12 sistema za mešanje u unapred određenom odnosu, sistem za mešanje dalje uključuje drugu posudu 14 i uređaj 11 za mešanje, uređaj 11 za mešanje je povezan sa prvom posudom 12, druga posuda 14 je u promenljivoj komunikaciji sa prvom posudom 12, za skladištenje vode, i prva posuda 12 prolazi kroz uređaj 11 za mešanje kako bi vibrirala da bi se postiglo mešanje, čime se dobija prvi materijal, i druga posuda 14 je izrađena da komunicira sa prvom posudom 12, da se prvom materijalu doda voda mase 3%-15% od ukupne mase prvog materijala, za mešanje da bi se dobio drugi materijal.

[0018] Dalje, kao što je prikazano na Sl. 1, sistem za mešanje dalje uključuje raspršivač 13, i raspršivač 13 ima ulazni kraj u preklopnoj komunikaciji sa drugom posudom 14 kroz cevovod 131 koji ima preklopni ventil, i izlazni kraj koji se nalazi u prvoj posudi 12, za dodavanje vode do prvog materijala prskanjem 121.

[0019] U opcionom primeru, voda se dodaje prvom materijalu kroz raspršivač povremenim prskanjem. U gore navedenom, vreme prskanja je poželjno 5-7 s, vreme prekida je poželjno 5-8 s, a brzina prskanja je poželjno 3,5-5 ml/s. Kada se odaberu gore navedeni parametri, ne samo da može da se obezbedi ravnomerno mešanje različitih komponenti, već i da se izbegnu problemi kao što je lepljenje za zid sirovina kao što su bazni bakar nitrat, gvanidin nitrat i metalni prah zbog neodgovarajućeg sadržaja vode, čime se obezbeđuje stabilnost formule.

[0020] Dalje, sistem mešanja dalje uključuje uređaj 15 za pražnjenje statičkog elektriciteta koji je konfigurisan da bude povezan sa prvom posudom 12 i eliminiše statički elektricitet akumuliran u procesu mešanja u realnom vremenu.

[0021] Konkretno, uređaj za mešanje je uređaj za mešanje akustičnim talasima. Ukupno vreme mešanja u koraku (1) je poželjno 8 min - 20 min, i ubrzanje mešanja je poželjno 18-40 g, gde je g gravitaciono ubrzanje.

[0022] Konkretno, u koraku (4), četvrti materijal se podvrgava oblikovanju materijala postupkom oblikovanja pomoću rotacione mašine za presovanje tableta.

[0023] U opcionom primeru, kružna lisnata struktura se dobija oblikovanjem materijala u koraku (4), i kružna lisnata struktura ima prečnik od 3-10 mm; kružna lisnata struktura ima debljinu od 1-5 mm; i kružna lisnata struktura ima masu 0,01-3 g.

[0024] U drugom opcionom primeru, granularna struktura se dobija nakon oblikovanja materijala u koraku (4), i veličina čestica granularne strukture je 8-20 meša; i zrnasta struktura se dobija granulacijom i potom prosejavanjem lisnate strukture.

[0025] Primena gore navedenog praška za paljenje u generatoru gasa za sigurnosni vazdušni jastuk transportnih sredstava.

[0026] Primer predmetnog pronalaska dalje pruža generator gasa za sigurnosni vazdušni jastuk, pri čemu je primenjeni prašak za paljenje obezbeđen u gornjim primerima praška za paljenje.

[0027] Slede specifični primeri i uporedni primeri predmetnog pronalaska, gde su korišćene sirovine svi komercijalno dostupni proizvodi.

Uporedni primer 1

[0028] Sirovine praškastog sredstva za paljenje uključuju sledeće komponente u masenim procentima:

stroncijum nitrat 50%;

5-aminotetrazol (5-AT) 33%;

kalijum nitrat 8%;

prašak liskuna 8%; i

grafit 1%.

[0029] Nakon merenja, gore navedene komponente su izrađene u obliku okruglih listova prečnika 5,0 mm i debljine 2,2-3,7 mm vlažnom granulacijom i kompresijom pomoću rotacione mašine za presovanje tableta. Specifični postupak pripreme je obuhvatao: mešanje stroncijum nitrata, 5-aminotetrazola (5-AT), kalijum nitrata, praška liskuna i grafita u sistemu za mešanje koji je prikazan na Sl. 1 i zatim dodavanje destilovane vode od 8% ukupne mase sirovina, i dobijena smeša je mešana 5 minuta da bi se dobio prvi materijal, pri čemu je proces dodavanja vode bio povremeno dodavanje prskanjem, gde je vreme prskanja bilo 3 s, vreme prekida je bilo 3 s, i brzina prskanja 1,5 ml/s; prolazak prvog materijala kroz sito od 10 meša da bi se dobio drugi materijal; sušenje drugog materijala dok sadržaj vlage ne bude manji od 0,5% ukupne mase drugog materijala, i ponovni prolazak osušenog drugog materijala kroz sito od 10 meša da bi se dobio treći materijal; i sprovođenje oblikovanja materijala na trećem materijalu pomoću rotacione mašine za presovanje tableta da bi se dobili kružni listovi prečnika 5,0 mm i debljine 3 mm.

Uporedni primer 2

[0030] Sirovine praškastog sredstva za paljenje uključuju sledeće komponente u masenim procentima:

bor u prahu 20%; i

kalijum nitrat 80%.

[0031] Postupak pripreme je isti kao u Uporednom primeru 1, i dobijeni su kružni listovi prečnika 5,0 mm i debljine 3 mm.

Uporedni primer 3

[0032] Sirovine praškastog sredstva za paljenje uključuju sledeće komponente u masenim procentima:

NTO 35%;

stroncijum nitrat 50%;

aluminijum u prahu 12%; i

prašak liskuna 3%.

[0033] Postupak pripreme je isti kao u Uporednom primeru 1, i dobijeni su kružni listovi prečnika 5,0 mm i debljine 3 mm.

Uporedni primer 4

[0034] Sirovine praškastog sredstva za paljenje uključuju sledeće komponente u masenim procentima:

gvanidin nitrat 39%;

kalijum perhlorat 21%;

bakar oksid 30%; i

aluminijum u prahu 10%.

[0035] Postupak pripreme je isti kao u Uporednom primeru 1, i dobijeni su kružni listovi prečnika 5,0 mm i debljine 3 mm.

Primer 1

[0036] Sirovine praškastog sredstva za paljenje uključuju sledeće komponente u masenim procentima:

kalijum perhlorat 30%;

gvanidin nitrat 40%;

bakar oksid 12%;

bazni bakar nitrat 10%; i

titanijum u prahu 8%.

[0037] Nakon merenja, gore navedene komponente su izrađene u obliku okruglih listova prečnika 5,0 mm i debljine 2,2-3,7 mm vlažnom granulacijom i kompresijom pomoću rotacione mašine za presovanje tableta. Specifični postupak pripreme je obuhvatao: mešanje kalijum perhlorata, gvanidin nitrata, oksida bakra, baznog bakarnog nitrata i titanijuma u prahu u sistemu za mešanje prikazanom na Sl.1, a zatim dodavanje destilovane vode od 8% ukupne mase sirovina, i mešanje 5 minuta da bi se dobio prvi materijal, gde je proces dodavanja vode bio povremeno dodavanje prskanjem, vreme prskanja je bilo 3 s, vreme prekida je bilo 3 s, a brzina prskanja je bila 2 mils; prolazak prvog materijala kroz sito od 10 meša da bi se dobio drugi materijal; sušenje drugog materijala dok sadržaj vlage ne bude manji od 0,5% ukupne mase drugog materijala, i ponovni prolazak osušenog drugog materijala kroz sito od 10 meša da bi se dobio treći materijal; i sprovođenje oblikovanja materijala na trećem materijalu pomoću rotacione mašine za presovanje tableta.

Primer 2

[0038] Sirovine praškastog sredstva za paljenje uključuju sledeće komponente u masenim procentima:

kalijum perhlorat 30%;

gvanidin nitrat 40%;

bakar oksid 12%;

bazni bakar nitrat 10%; i

cirkonijum u prahu 8%.

[0039] Nakon merenja, gore navedene komponente su izrađene u obliku okruglih listova prečnika 5,0 mm i debljine 2,2-3,7 mm vlažnom granulacijom i kompresijom pomoću rotacione mašine za presovanje tableta. Specifični postupak pripreme je obuhvatao: mešanje kalijum perhlorata, gvanidin nitrata, oksida bakra, baznog bakarnog nitrata i titanijuma u prahu u sistemu za mešanje prikazanom na Sl.1, a zatim dodavanje destilovane vode od 8% ukupne mase sirovina, i mešanje 5 minuta da bi se dobio prvi materijal, gde je proces dodavanja vode bio povremeno dodavanje prskanjem, vreme prskanja je bilo 3 s, vreme prekida je bilo 3 s, a brzina prskanja je bila 2 ml/s; prolazak prvog materijala kroz sito od 20 meša da bi se dobio drugi materijal; sušenje drugog materijala dok sadržaj vlage ne bude manji od 0,5% ukupne mase drugog materijala, i ponovni prolazak osušenog drugog materijala kroz sito od 10 meša da bi se dobio treći materijal; i sprovođenje oblikovanja materijala na trećem materijalu pomoću rotacione mašine za presovanje tableta.

Primer 3

[0040] Sirovine praškastog sredstva za paljenje uključuju sledeće komponente u masenim procentima:

kalijum perhlorat 30%;

gvanidin nitrat 40%;

bakar oksid 12%;

bazni bakar nitrat 10%; i

magnezijum u prahu 8%.

[0041] Nakon merenja, gore navedene komponente su izrađene u obliku okruglih listova prečnika 5,0 mm i debljine 2,2-3,7 mm vlažnom granulacijom i kompresijom pomoću rotacione mašine za presovanje tableta. Specifični postupak pripreme je obuhvatao: mešanje kalijum perhlorata, gvanidin nitrata, oksida bakra, baznog bakarnog nitrata i magnezijuma u prahu u sistemu za mešanje prikazanom na Sl.1, a zatim dodavanje destilovane vode od 8% ukupne mase sirovina, i mešanje 5 minuta da bi se dobio prvi materijal, gde je proces dodavanja vode bio povremeno dodavanje prskanjem, vreme prskanja je bilo 3 s, vreme prekida je bilo 3 s, a brzina prskanja je bila 2 ml/s; prolazak prvog materijala kroz sito od 10 meša da bi se dobio drugi materijal; sušenje drugog materijala sve dok sadržaj vlage ne bude manji od 0,5% ukupne mase drugog materijala, i ponovni prolazak osušenog drugog materijala kroz sito od 20 meša da bi se dobio treći materijal; i dodavanje grafita sa masom od 0,5% ukupne mase trećeg materijala trećem materijalu, i sprovođenje oblikovanje materijala pomoću rotacione mašine za presovanje tableta.

Primer 4

[0042] Sirovine praškastog sredstva za paljenje uključuju sledeće komponente u masenim procentima:

kalijum perhlorat 30%;

gvanidin nitrat 33%;

bakar oksid 15%;

bazni bakar nitrat 10%; i

titanijum u prahu 12%.

[0043] Nakon merenja, gore navedene komponente su izrađene u obliku okruglih listova prečnika 5,0 mm i debljine 2,2-3,7 mm vlažnom granulacijom i kompresijom pomoću rotacione mašine za presovanje tableta. Specifični postupak pripreme je obuhvatao: mešanje kalijum perhlorata, gvanidin nitrata, oksida bakra, baznog bakarnog nitrata i magnezijuma u prahu u sistemu za mešanje prikazanom na Sl. 1, i zatim dodavanje destilovane vode od 8% ukupne mase sirovina, i mešanje 5 minuta da bi se dobio prvi materijal, gde je proces dodavanja vode bio povremeno dodavanje prskanjem, vreme prskanja je bilo 3 s, vreme prekida je bilo 3 s, i brzina prskanja je bila 1,5-3 ml/s; prolazak prvog materijala kroz sito od 10 meša da bi se dobio drugi materijal; sušenje drugog materijala dok sadržaj vlage ne bude manji od 0,5% ukupne mase drugog materijala, i ponovni prolazak osušenog drugog materijala kroz sito od 10 meša da bi se dobio treći materijal; i sprovođenje oblikovanje materijala na trećem materijalu pomoću rotacione mašine za presovanje tableta.

Primer 5

[0044] Sirovine praškastog sredstva za paljenje uključuju uključuju sledeće komponente u masenim procentima:

kalijum perhlorat 40%;

gvanidin nitrat 30%;

oksid gvožđa 12%;

bazni bakar nitrat 8%; i

magnezijum u prahu 10%.

[0045] Nakon merenja, gore navedene komponente su izrađene u obliku čestica veličine 8-12 meša vlažnom granulacijom i kompresijom pomoću rotacione mašine za presovanje tableta. Specifični postupak pripreme je obuhvatao: mešanje kalijum perhlorata, gvanidin nitrata, gvožđe oksida, baznog bakarnog nitrata i titanijuma u prahu u sistemu za mešanje prikazanom na Sl. 1, i zatim dodavanje destilovane vode od 8% ukupne mase sirovina i mešanje 5 minuta da bi se dobio prvi materijal, gde je proces dodavanja vode bio povremeno dodavanje prskanjem, vreme prskanja je bilo 3 s, vreme prekida je bilo 3 s, i brzina prskanja je bila 1,5-3 ml/s; prolazak prvog materijala kroz sito od 20 meša da bi se dobio drugi materijal; sušenje drugog materijala dok sadržaj vlage ne bude manji od 0,5% ukupne mase drugog materijala, i ponovni prolazak osušenog drugog materijala kroz sito od 20 meša da bi se dobio treći materijal; i komprimovanje trećeg materijala u kružne listove prečnika 5,0 mm i debljine 2,2-3,7 mm (kao što je prikazano na Sl. 3) pomoću rotacione mašine za presovanje tableta, zatim granulaciju kružnih listova pomoću mašine za granulaciju i odabir čestica od 8-12 meša (kao što je prikazano na Sl.4).

Primer 6

[0046] Sirovine praškastog sredstva za paljenje uključuju sledeće komponente u masenim procentima:

kalijum perhlorat 35%;

gvanidin nitrat 45%;

bakar oksid 9%;

bazni bakar nitrat 1%; i

titanijum u prahu 10%.

[0047] Nakon merenja, gore navedene komponente su izrađene u obliku kružnih listova prečnika 5,0 mm i debljine 3 mm vlažnom granulacijom i kompresijom pomoću rotacione mašine za presovanje tableta. Specifični postupak pripreme je isti kao u Primeru 1, a jedina razlika je u tome što je odnos sirovina drugačiji.

[0048] Rezultati ispitivanja performansi praška za paljenje koji je pripremljen u Uporednom primeru 1 - Uporednom primeru 4 i Primeru 1 - Primeru 6 su kao što je prikazano u Tabeli 1 do Tabele 5 i na Sl.5 do Sl.14:

(1) Testiranje toplote eksplozije praška za paljenje

[0049] Instrument za testiranje: automatski kalorimetar RF-C7000(TJ) Z tipa sa preciznom regulacijom temperature vakuumske bombe.

[0050] Uslovi ispitivanja: u vakuumu, količina uzorka od 4 g/vreme, i testiranje dva puta uporedno.

[0051] Standard za ispitivanje: prema ministarskom standardu QJ 1359-88 „Postupak konstantne temperature za ispitivanje toplote eksplozije kompozitnog čvrstog potiskivača“ (Constant Temperature Method for Testing Explosion Heat of Composite Solid Propellant) Ministarstva svemirske industrije Narodne Republike Kine.

(2) DSC-TG karakterizacija praška za paljenje

[0052] Instrument za testiranje: Netzsch STA449F3 ultra-visokotemperaturni sinhroni termalni analizator, Nemačka

[0053] Referentni standard: institutski standard br. Q/G 4A-2002 „Postupak za ispitivanje temperature termičke razgradnje kompozitnog čvrstog potiskivača“ (Method for Testing Thermal Decomposition Temperature of Composite Solid Propellant), Četvrtog instituta Kineske korporacije za vazduhoplovnu nauku i tehnologiju.

[0054] Uslovi testiranja: temperaturni opseg: -150°C do 700°C; brzina podizanja temperature 10°C/min, N2atmosfera, i brzina protoka N2od 60 ml/min; testiranje početne temperature raspadanja i pika temperature egzotermnog raspadanja praškova a paljenje pri brzini podizanja temperature od 10°C/min.

(3) Testiranje stabilnosti praškova za paljenje na visokim temperaturama za dugotrajno skladištenje

Referentni standard: USCAR

[0055] Postupak testiranja: držanje praška za paljenje na temperaturi od 107°C u trajanju od ukupno 408 h, merenje DSC-TG i težine praškova pre i posle eksperimenta, i analiza DSC-TG i gubitka težine praškova nakon dužeg vremenskog starenja na visokoj temperaturi da bi se procenila dugoročna stabilnost termičkog skladištenja praškova.

(4) Test CCC performansi praška za paljenje

Referentni standard: „Standardni test CCC performansi“

[0056] Postupak testiranja: primena hermetičkog rezervoara od 30 mL, 2 g praška za paljenje i električnog detonatora AQ-3, održavajući temperaturu na sobnoj temperaturi od 23 °C duže od 1 sata, senzor od 200 MPa i HUDE test sistem za testiranje performansi istog.

(5) Testiranje performansi apsorpcije vlage u prašku za paljenje

Referentni standard: „Analiza apsorpcije vlage GJB8683.7-2015“

[0057] Postupak testiranja: formule u uporednim primerima i primerima u predmetnom patentu su izmerene na temperaturi od 18,4°C i pri vlažnosti od 72%, njihova promena mase je izmerena nakon 172 sata izlaganja, i apsorpcija vlage je testirana i upoređena, kao što je prikazano u Tabeli 5.

Tabela 1 Tabela fizičkih i hemijskih performansi praškova za paljenje u različitim Uporednim primerima

Tabela 2 Tabela fizičkih i hemijskih performansi praškova za paljenje u različitim Primerima predmetnog pronalaska

Tabela 3 Tabela performanse starenja praškova za paljenje u različitim Uporednim primerima i različitim Primerima

Tabela 4 Tabela CCC performansi praška za paljenje u različitim Uporednim primerima i različitim Primerima

Tabela 5 Uporedna Tabela testa apsorpcije vlage različitih Uporednih primera i različitih Primera

Claims (15)

Patentni zahtevi

1. Prašak za paljenje, čije sirovine sadrže sledeće komponente u masenim procentima:

kalijum perhlorat: 30%-50%;

bazni bakar nitrat: 5%-20%;

gorivo: 30%-60%;

metalni oksid: 1%-15%; i

metalni prah: 1%-15%, gde je metalni prah najmanje jedan izabran iz grupe koju čine titanijum u prahu, magnezijum u prahu, bakar u prahu, gvožđe u prahu, cirkonijum u prahu, hafnijum u prahu, volfram u prahu i silicijum u prahu.

2. Prašak za paljenje prema patentnom zahtevu 1, pri čemu je gorivo najmanje jedno izabrano iz grupe koju čine gvanidin nitrat, nitrogvanidin, amidinoglicinamid, cijanoguanidin, aminogvanidin nitrat, diaminogvanidin nitrat, triaminogvanidin nitrat, aminonitrogvanidin i nitrogvanidin.

3. Prašak za paljenje prema patentnom zahtevu 1, pri čemu je metalni oksid najmanje jedan izabran iz grupe koju čine oksid bakra, oksid gvožđa i oksid kobalta.

4. Prašak za paljenje prema patentnom zahtevu 1, pri čemu se smeša komponenti izrađuje u čestice sa sadržajem vode manjim od 0,5% pre oblikovanja.

5. Prašak za paljenje prema patentnom zahtevu 1, pri čemu je prašak za paljenje kružne lisnate strukture, i gde kružna lisnata struktura ima prečnik od 3-10 mm; kružna lisnata struktura ima debljinu od 1-5 mm; i kružna lisnata struktura ima masu 0,01-3 g.

6. Prašak za paljenje prema patentnom zahtevu 1, pri čemu je praškasto sredstvo za paljenje granularne strukture, sa veličinom čestica od 8-20 meša.

7. Prašak za paljenje prema patentnom zahtevu 1, pri čemu metalni prah sadrži titanijum u prahu i cirkonijum u prahu.

8. Postupak pripreme praška za paljenje prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 7, pri čemu se prašak za paljenje priprema vlažnom granulacijom.

9. Postupak pripreme praška za paljenje prema patentnom zahtevu 8, koji obuhvata sledeće korake:

(1). mešanje kalijum perhlorata, goriva, baznog bakar nitrata, metalnog oksida i metalnog praha u unapred određenom odnosu da bi se dobio prvi materijal, dodavanje, prvom materijalu, vode mase 3%-15% ukupne mase prvog materijala i mešanje da bi se dobio drugi materijal;

(2). prolazak drugog materijala kroz sito od 10-40 meša, i sakupljanje prosejanog materijala da bi se dobio treći materijal;

(3). sušenje trećeg materijala sve dok sadržaj vlage ne bude manji od 0,5% ukupne mase trećeg materijala, ponovni prolazak osušenog trećeg materijala kroz sito od 10-40 meša, i sakupljanje prosejanog materijala da bi se dobio četvrti materijal; i

(4). sprovođenje oblikovanja materijala kompresijom na četvrtom materijalu.

10. Postupak pripreme praška za paljenje prema patentnom zahtevu 9, pri čemu se u koraku (1), kalijum perhlorat, gorivo, bazni bakar nitrat, metalni oksid i metalni prah stavljaju u prvu posudu sistema za mešanje u unapred određenom odnosu, gde sistem za mešanje dalje sadrži drugu posudu i uređaj za mešanje, uređaj za mešanje je povezan sa prvom posudom, druga posuda je u promenljivoj komunikaciji sa prvom posudom, za skladištenje vode, i gde se prva posuda kreće kroz uređaj za mešanje kako bi vibrirala da se postigne mešanje, čime se dobija prvi materijal, i gde je druga posuda napravljena da komunicira sa prvom posudom, kako bi se prvom materijalu dodala voda mase 3%-15% od ukupne mase prvog materijala, za mešanje kako bi se dobio drugi materijal.

11. Postupak pripreme praška za paljenje prema patentnom zahtevu 10, pri čemu sistem za mešanje dalje sadrži raspršivač, i raspršivač ima ulazni kraj u promenljivoj komunikaciji sa drugom posudom i izlazni kraj koji se nalazi u prvoj posudi, za dodavanje vode u prvi materijal prskanjem,

poželjno, voda se dodaje u prvi materijal kroz raspršivač povremenim prskanjem, poželjno, vreme prskanja je 5-7 s, vreme prekida je 5-8 s, i brzina prskanja je 3,5-5 ml/s.

12. Postupak pripreme praška za paljenje prema patentnom zahtevu 10, pri čemu sistem za mešanje dalje sadrži uređaj za pražnjenje statičkog elektriciteta koji je konfigurisan da bude povezan sa prvom posudom i eliminiše statički elektricitet akumuliran u procesu mešanja u realnom vremenu.

13. Postupak pripreme praška za paljenje prema patentnom zahtevu 10, pri čemu je uređaj za mešanje uređaj za mešanje akustičnim talasima.

14. Postupak pripreme praška za paljenje prema patentnom zahtevu 13, pri čemu je u koraku (1), ukupno vreme mešanja 4 min-15 min, i ubrzanje mešanja je 20-60 g, pri čemu g predstavlja gravitaciono ubrzanje.

15. Generator gasa za sigurnosni vazdušni jastuk, pri čemu je prašak za paljenje koji se primenjuje prašak za paljenje prema patentnom zahtevu 1.