Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus einem pyrotectnischen Treibsatz sowie Gasgeneratoren mit einem solchen Formteil und danach hergestellte Gaseneratoren

Abstract

 Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus pyrotechnischen Treibsätzen vorgeschlagen, indem Treib-, Explosivstoffe und/oder Oxidatoren mit einem thermoplastischen Polymerbinder in plastifizierter oder gelöster Form gemischt und die Mischung zu dem Formteil geformt wird. Um unter Gewährleistung einer Wiederverwertung mangelhafter Formteile die Temperaturstabilität des pyrotechnischen Treibsatzes zu erhöhen, wird in das fertige Formteil mit dem Treibsatz Strahlungsenergie zur Vernetzung des Polymerbinders eingekoppelt, wobei insbesondere β-Strahlung oder elektromagnetischer Strahlung eingesetzt werden kann. Bei einem Verfahren zur Herstellung eines strangförmigen Gasgenerators mit einer schlauchförmigen Hülle aus einem Polymer und einem innenseitig angeordneten Formteil aus einem pyrotechnischen Treibsatz der vorgenannten Art ist vorgesehen, daß in das fertige Formteil mit dem Treibsatz Strahlungsenergie zur Vernetzung des Polymerbinders eingekoppelt wird, wobei der Polymerbinder des Formteils mit dem Treibsatz insbesondere zugleich mit dem Polymer der Hülle durch Einkopplung von Strahlungsenergie vernetzt wird. Ferner ist ein nach diesem Verfahren hergestellter Gasgenerator beschrieben.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus pyrotechnischen Treibsätzen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines strangförmigen Gasgenerators mit einem solchen Formteil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 11. Die Erfindung ist ferner auf einen nach diesem Verfahren hergestellten Gasgenerator gerichtet.

[0002] Polymergebundene Treibsätze finden als kompakte oder poröse Formkörper seit langem Verwendung als verbrennbare Hülsen, hülsenlose Munition, Kompaktmunition, Gasgeneratoren oder dergleichen. Als Polymermatrix werden hierbei wegen ihrer guten mechanischen Eigenschaften vor allem thermoplastische oder thermoelastische Komponenten, z. B. Copolymere oder Wachse, aber auch durch Polyaddition erhaltene Duroplaste eingesetzt.

[0003] Die JP 02-719 986 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines pyrotechnischen Treibsatzes mit hoher Abbrandgeschwindigkeit aus einem Explosivstoff, z.B. HMX, und einem duroplastischen Polymerbinder auf der Basis von Polyurethanharzen. Die flüssigen Ausgangsstoffe des Polymerbinders (Dialkohole und Diisocyanate) werden mit dem Explosivstoff sowie Zusatzstoffen bei Unterdruck und etwa 60°C gemischt und gegossen. Anschließend wird der Treibsatz bei etwa 60°C über sechs Tage ausgehärtet.

[0004] Der JP 11-228 279 A ist ein Verfahren zur Herstellung eines Treibsatzes für Feuerwerkskörper mit verminderter Empfindlichkeit gegen mechanische Beanspruchung entnehmbar. Es wird eine erste Mischung aus einem Härter, einem flüssigen Kautschukprekursor und einem Färbemittel hergestellt. Dieser Mischung wird ein Oxidator zugesetzt und die auf diese Weise erhaltene zweite Mischung gegossen und unter Bildung einer duroplastischen Polymermatrix ausgehärtet.

[0005] In der US 5 939 990 A geht es um einen Anzündmechanismus für Airbags mit einem Treibsatz aus in duroplastische Kunstharze eindispergierten Explosivstoffen. Die Herstellung des Treibsatzes geschieht durch Mischen flüssiger Kunstharze, z.B. Epoxyharze, mit einem pyrotechnischen Material und Aushärten der Mischung unter UV-Strahlung.

[0006] Nachteilig beim Einsatz duroplastischer Polymerbinder ist insbesondere die Unmöglichkeit einer nachträglichen Umformung, so daß im Falle eines herstellungsbedingten Ausschusses die mangelhaften Formteile nicht rezykliert bzw. wiederverwertet werden können, sondern entsorgt werden müssen, was aufgrund der in der Regel toxischen Treib- und Explosivstoffe umweltbelastend und teuer ist. Auch die Herstellung von Treibsatz-Formteilen mit duroplastischer Polymermatrix ist in zweierlei Hinsicht aufwendig und teuer. Einerseits führen die verhältnismäßig langen Aushärtungszeiten zu einem großen Platz- und Materialbedarf, so daß z.B. stets eine große Anzahl von Gießformen bereitgestellt werden muß. Andererseits sind die eingesetzten Mono- oder Dimere in der Regel gesundheitsschädlich und erfordern aufgrund ihrer hohen Flüchtigkeit weitere Sicherheitsmaßnahmen. Schließlich ist die Lagerung und der Transport solcher flüssiger Komponenten aufwendiger und teurer als bei zumeist partikel- oder granulatförmigen thermoplastischen Polymeren.

[0007] Die Vorteile eines thermoplastischen oder thermoelastischen Polymerbinders liegen hingegen einerseits in der einfachen und schnellen Formgebung mittels beliebiger bekannter thermoplastischer Verarbeitungsverfahren, wie Extrudieren, Spritzgießen, Pressen etc., soweit sie den hohen Sicherheitsanforderungen genügen, andererseits ist bei Bedarf eine nachträgliche Umformung möglich.

[0008] Ein spezielles Anwendungsgebiet von Formteilen dieser Art findet sich bei schlauchförmigen Gasgeneratoren, welche beispielsweise als Zündschnur oder als Gasgenerator für Airbags Verwendung finden. Derartige Gasgeneratoren sind z. B. aus DE-PS 1 771 851 und US 4 220 087 A bekannt. Sie bestehen aus einer schlauchförmigen Hülle, einer an deren Innenseite angeordneten Beschichtung aus einem Anzündmittel und einem den Kern des Gasgenerators bildenden Formteil aus einem pyrotechnischen Treibsatz, wobei zwischen der Hülle und dem Formteil durchgehende Gaskanäle ausgespart sind. Die bekannten Gasgeneratoren zeichnen sich durch hohe Abbrandgeschwindigkeiten aus. Mit einer Zündpille oder dergleichen wird eine den Gaskanal durchlaufende Stoßwelle erzeugt. Durch die Stoßwelle wird der Treibsatzkern gezündet, der das gewünschte Gas liefert. Die auf der Innenseite der Hülle angeordnete Beschichtung mit dem Anzündmittel dient zur Aufrechterhaltung der Stoßwelle und damit zur Reaktion des Treibsatzes und gewährleistet einen vollständigen Abbrand desselben. Die den Treibsatz umgebenden Hülle verhindert beim Zünden desselben jede nennenswerte Einwirkung der im Innern des Gasgenerators laufenden Druckwelle auf die Umgebung. Sie schützt den Gasgenerator ferner vor äußeren Einflüssen.

[0009] Ein Nachteil von Formteilen aus pyrotechnischen Treibsätzen mit einem thermoplastischen oder thermoelastischen Polymerbinder besteht jedoch in der für viele Verwendungszwecke unzureichenden Temperaturbeständigkeit. So sind aus Gründen einer kostengünstigen und schnellen Verarbeitbarkeit einerseits Polymerbinder mit einer möglichst niedrigen Erweichungstemperatur erwünscht, während andererseits eine Temperaturbeständigkeit der fertigen Formteile von wenigstens 130°C gefordert wird. Entsprechendes gilt auch für strangförmige Gasgeneratoren der vorgenannten Art, deren Hülle aus Polymeren besteht, die zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit mit Verstärkungsfasern versetzt sein können.

[0010] Die DE 35 35 281 C2 beschreibt ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines thermoplastgebundenen Treibsatzes durch Extrusion, wobei der Polymerbinder innerhalb des Extruders mittels UV/VIS- oder Röntgenstrahlung vernetzt wird. Die Steuerung der Strahlungsenergie geschieht in Abhängigkeit von dem Druckverlauf in einem endständigen Verdichtungsbereich des Extruders. Die Strahlung wird über strahlungsdurchlässige Wandsegmente des Extruders in das Plastifikat eingekoppelt. Ein Extruder zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist ferner der DE 34 12 410 A1 entnehmbar.

[0011] Nachteilig ist, daß bei dem bekannten Verfahren allenfalls eine geringfügige Vernetzung des Treibsatz-Formteils erreicht wird, da das Plastifikat hinreichend plastisch bleiben muß, um mittels der Extruderschnecke in Richtung der Austrittsöffnung gefördert werden zu können. Auch im Falle einer Einkopplung der Strahlung in einem hinter der Extruderschnecke angeordneten Gehäuseabschnitt des Extruders ist eine hinreichende Vernetzung des Polymerbinders, welche dem Formteil die erwünschte Temperaturbeständigkeit verleihen könnte, nicht möglich, da aufgrund des Vorschubs der Extruderschnecke die Bestrahlungsdauer zu kurz ist, um bei einer hinreichenden Plastizität beim Austritt aus der Extruderdüse eine hinreichende Vernetzung des Polymerbinders sicherzustellen. Im Falle eines Einsatzes von die Vernetzung beschleunigenden Initiatoren, welche durch die Strahlung, z.B. unter Bildung von Radikalen, aktiviert werden, ist eine Steuerung der Vernetzung nicht möglich, da die durch die Aktivierung der Initiatoren einmal ausgelöste Vernetzungsreaktion nicht mehr gestoppt werden kann. Ferner besteht die Gefahr einer Beeinträchtigung des Abbrandes. Überdies ist auch hier eine Wiederverwertung von Formteilen, die den Qualitätsanforderungen nicht genügen, je nach Vernetzungsgrad des Polymerbinders nicht oder nur bedingt möglich und bestehen insoweit dieselben Probleme wie beim Einsatz duroplastischer Kunstharze.

[0012] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß es unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile eine einfache und kostengünstige Herstellung von Formteilen aus pyrotechnischen Treibsätzen bzw. solche enthaltenden Gasgeneratoren mit einer gegenüber dem Stand der Technik erhöhten Temperaturbeständigkeit ermöglicht.

[0013] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Strahlungsenergie zur Vernetzung des Polymerbinders in das fertige Formteil mit dem Treibsatz eingekoppelt wird.

[0014] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Formteile durch bekannte Formgebungsprozesse, z. B. thermoplastische Verarbeitungsverfahren, wie Extrudieren, Pressen, Spritzgießen oder dergleichen, oder auch im Lösungsmittelverfahren vorgeformt, wobei insbesondere im Falle eines Plastifizierens des Polymerbinders ein Binder mit einer niedrigen Plastifizierungstemperatur gewählt werden kann. Anschließend wird dann der im fertigen Formteil vorhandene Polymerbinder unter Einsatz von Strahlung vernetzt, um die Temperaturbeständigkeit des Formteils zu erhöhen. So wird auf einfache und kostengünstige Weise die geforderte Maßhaltigkeit der erzeugten Formteile auch bei verhältnismäßig hohen Temperaturen sichergestellt. Durch den von dem eigentlichen Formgebungsprozeß getrennten nachträglichen Vernetzungsprozeß ist einerseits der Einsatz von Polymerbindern mit niedriger Plastifizierungstemperatur möglich, andererseits können je nach Art und Intensität der eingesetzten Strahlung die gewünschten elastischen Eigenschaften der Formteile innerhalb gewisser Grenzen aufrechterhalten werden. Ferner ist eine Wiederverwertung der im thermoplastischen oder lösungsmittelhaltigen Formgebungsprozeß anfallenden Abfälle möglich, wie beispielsweise solcher, bislang als Ausschuß anfallender Formteile, die den geforderten Qualitätsansprüchen nicht genügen. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert überdies keinerlei zusätzliche Initiatoren oder Vernetzungsmittel und ermöglicht eine breite Steuerung des Vernetzungsgrades in Abhängigkeit der Strahlungsintensität, -art oder -dauer, ohne die Zusammensetzung der Ausgangsmischung zu verändern.

[0015] Die Vernetzung des Polymerbinders des Formteils kann z. B. mittels β-Strahlung (Elektronenstrahlung), oder mittels elektromagnetischer Strahlung erfolgen, wobei insbesondere der Einsatz hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung mit einer Frequenz zwischen 10⁶ Hz (Mikrowellenstrahlung) und 10²² Hz (γ-Strahlung) zweckmäßig ist.

[0016] Das fertige Formteil wird zweckmäßig zwischen 3 und 20 Minuten, insbesondere zwischen 5 und 15 Minuten bestrahlt, um je nach eingesetztem Polymerbinder eine homogene Vernetzung desselben sicherzustellen.

[0017] Wie bereits angedeutet, wird bevorzugt der Vernetzungsgrad durch die Strahlungsintensität, die Strahlungsart und/oder die Bestrahlungsdauer gesteuert, so daß eine gezielte Einstellung der thermischen und mechanischen Eigenschaften des Formteils über die vorgenannten Parameter der eingesetzten Strahlung bzw. über die Strahlungsdosis möglich ist. Im Gegensatz zum Einsatz von die Vernetzung aktivierenden Initiatoren geschieht erfindungsgemäß also eine Vernetzung des Polymerbinders nur dann, solange eine Strahlungsexposition des Formteils stattfindet. Auf diese Weise ist es möglich, einem aus ein und derselben Ausgangsmischung hergestellten Formteil die individuell gewünschte Temperaturbeständigkeit zu verleihen, wobei letztere in weiten Bereichen variert werden kann. Die Strahlungsdosis wird z. B. zweckmäßig zwischen ca. 200 kGy und 300 kGy variiert.

[0018] Vorzugsweise werden Doppelbindungen aufweisende Polymerbinder eingesetzt und diese unter Einsatz von Strahlung intermolekular miteinander vernetzt, wobei durch die Auswahl des eingesetzten Polymerbinders bzw. die Anzahl seiner Doppelbindungen der gewünschte Vernetzungsgrad vorgegeben werden kann. Durch die Strahlungsvernetzung der Doppelbindungen wird ferner die Alterungsbeständigkeit des Polymerbinders gegen oxidativen Abbau der Polymerketten erhöht. Grundsätzlich ist selbstverständlich auch eine radikalische Vernetzung eines gesättigten Polymerbinders durch Einkopplung von Strahlungsenergie in das Formteil mit dem Treibsatz möglich, wobei dann einer möglichen Zersetzung des jeweiligen Treib-, Explosivstoffs bzw. Oxidators Rechnung getragen werden muß.

[0019] In Weiterbildung ist vorgesehen, daß Zusatzstoffe, wie Verarbeitungshilfsmittel oder dergleichen, zugesetzt und diese zumindest teilweise unter Einsatz von Strahlung mit dem Polymerbinder vernetzt werden. Auf diese Weise können die zur Einstellung der gewünschten Werkstoffeigenschaften gegebenenfalls erforderlichen Verarbeitungshilfsmittel, wie Weichmacher etc., mit dem Polymerbinder vernetzt werden, um eine Migration derselben aus dem Binder und eine damit verbundene mögliche Beeinträchtigung der Abbrandeigenschaften des pyrotechnischen Treibsatzes zuverlässig zu vermeiden.

[0020] In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß der Polymerbinder aus der Gruppe Polyolefine, insbesondere Polyethylen und/oder Polypropylen und/oder deren Derivate, Polyamide, Polyester, Polyether, Polytetrahydrofurane, Alkylenvinylacetate, insbesondere Ethylenvinylacetate, Cellulose und/oder deren Derivate, Copolymere aus den vorgenannten Komponenten gewählt wird. Von vorrangigem Interesse sind insbesondere thermoplastische Elastomere, wie Triblockcopolymere aus Styrol/Butadien/Styrol (SBS), Styrol/Isopren/Styrol (SIS), Styrol/Isopren/Butadien/Styrol (SIBS), Styrol/Ethylen/Butadien/Styrol (SEBS) etc.

[0021] Das Massenverhältnis der Treib-, Explosivstoffe und/oder Oxidatoren bezogen auf den Polymerbinder wird zweckmäßig zwischen 50:50 und 95:5, vorzugsweise zwischen 75:25 und 90:10, eingestellt.

[0022] Bei einem Verfahren zur Herstellung eines strangförmigen Gasgenerators mit einer schlauchförmigen Hülle aus wenigstens einem gegebenenfalls faserverstärkten Polymer und wenigstens einem innenseitig der Hülle angeordneten Formteil aus einem pyrotechnischen Treibsatz, indem Treib-, Explosivstoffe und/oder Oxidatoren mit wenigstens einem thermoplastischen und/oder thermoplastischen Polymerbinder in plastifizierter oder gelöster Form gemischt, die Mischung zu dem Formteil geformt und das Formteil unter Bildung zumindest eines zwischen Hülle und Formteil angeordneten durchgehenden Gaskanals in der Hülle angeordnet wird, sieht die Erfindung vor, daß in das fertige Formteil mit dem Treibsatz Strahlungsenergie zur Vernetzung des Polymerbinders eingekoppelt wird.

[0023] In Weiterbildung ist vorgesehen, daß der Polymerbinder des Formteils zugleich mit dem Polymer der Hülle durch Einkopplung von Strahlungsenergie vernetzt wird, wobei auch in diesem Fall vorzugsweise β-Strahlung oder elektromagnetische Strahlung, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 10⁶ Hz und 10²² Hz, eingesetzt wird. Während alternativ selbstverständlich auch ein bereits vernetztes Formteil aus einem thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymerbinder mit in diesen eindispergierten Treib-, Explosivstoffen und/oder Oxidatoren in der Hülle des Gasgenerators angeordnet werden kann, besteht der Vorteil einer gemeinsamen Vernetzung von Polymerbinder des Formteils mit dem Treibsatz und Polymer der Hülle darin, in einem einzigen Verfahrensschritt sowohl die Temperaturbeständigkeit des Formteils als auch der Hülle signifikant zu verbessern, was mit einer erheblichen Kostenersparnis einhergeht.

[0024] In vorteilhafter Ausführung werden einerseits für den Polymerbinder des Formteils, andererseits für das Polymer der Hülle Doppelbindungen aufweisende Polymere eingesetzt und diese unter Einsatz von Strahlung intermolekular miteinander vernetzt. Sowohl dem Polymerbinder des Formteils als auch dem Polymer der Hülle zugesetzte Zusatzstoffe, wie Verarbeitungshilfsmittel oder dergleichen, können zweckmäßig mit der jeweiligen Polymermatrix unter Einsatz von Strahlung vernetzt werden, so daß ein Austreten derselben aus der Polymermatrix zuverlässig vermieden wird.

[0025] Als Treib-, Explosivstoffe bzw. Oxidatoren kommen beliebige bekannte Vertreter derselben in Frage, z. B. Hexogen (Cyclotrimethylentrinitramin, RDX), Oktogen (Cyclotetramethylentetranitramin, HMX), Nitrotriazol (NTO), Nitroguanidin (NQ), Nitropenta (Pentaerythritoltetranitrat, PETN), Triaminoguanidinnitrat (TAGN), Amino- und/oder Nitrobenzole bzw. -toluole, wie 2,4,6-Trinitrotoluol (TNT) oder dergleichen, Ammoniumnitrat, Natriumnitrat, Kaliumnitrat, Ammoniumperchlorat, Kaliumperchlorat etc.

[0026] Die Erfindung betrifft schließlich auch einen Gasgenerator mit einer schlauchförmigen Hülle aus wenigstens einem gegebenenfalls faserverstärkten Polymer und wenigstens einem innenseitig der Hülle angeordneten Formteil aus einem pyrotechnischen Treibsatz mit wenigstens einem thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymerbinder und in diesen eingemischten Treib-, Explosivstoffen und/oder Oxidatoren, wobei das Formteil unter Bildung zumindest eines zwischen Hülle und Formteil angeordneten durchgehenden Gaskanals in der Hülle angeordnet ist. Ein solcher Gasgenerator zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß der Polymerbinder des Formteils und vorzugsweise auch das Polymer der Hülle unter Einsatz von Strahlung vernetzt sind, um die Temperaturbeständigkeit derselben zu erhöhen. Selbstverständlich kann im Falle einer Hülle aus einem thermoplastischen Polymer mit einer gegenüber dem vernetzten Polymerbinder des Formteils höheren Plastifizierungstemperatur oder einer Hülle aus einem duroplastischen Polymer, Keramik, Metall oder dergleichen auch lediglich der Polymerbinder des den Kern des Gasgenerators bildenden Formteils aus einem pyrotechnischen Treibsatz vernetzt sein.

[0027] Im Falle eines Einsatzes von Zusatzstoffen, wie Verarbeitungshilfsmitteln oder dergleichen, sind diese mit Vorteil zumindest teilweise mit dem Polymerbinder und/oder dem Polymer der Hülle vernetzt.

[0028] Nachstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1:

[0029] Zur Herstellung eines Formteils aus einem pyrotechnischen Treibsatz mit 70 Mass.-% Ammoniumperchlorat, 10 Mass.-% Zusatzstoffen, z. B. Weichmachern, Pigmenten etc., und 20 Mass.-% eines Polymerbinders aus einem Blockcopolymer (Styrol-Copolymer auf der Basis von SEBS, Kraton® D1161, Shell) wird der Polymerbinder plastifiziert und mit dem Ammoniumperchlorat und den Zusatzstoffen vermischt. Die Mischung wird zu dem Formteil extrudiert, gepreßt oder spritzgegossen. Anschließend wird das fertige Formteil mit einer Strahlungsdosis von 165 kGy etwa 10 min bestrahlt, um die Polymermatrix zu vernetzen. Hierbei wird die durch thermisch/mechanische Analyse ermittelte 50%-Erweichungstemperatur von 110°C auf 230°C erhöht.

Beispiel 2:

[0030] Zur Herstellung eines Formteils aus einem pyrotechnischen Treibsatz mit 70 Mass.-% Ammoniumperchlorat, 10 Mass.-% Zusatzstoffen und 20 Mass.-% eines Polymerbinders, bestehend aus 60 Mass.-% des Blockcopolymers gemäß Beispiel 1 und 40 Mass.-% eines vollhydrierten Kolophoniumharzes (Regalite® R1010, Herkules), wird der Polymerbinder plastifiziert und mit dem Ammoniumperchlorat und den Zusatzstoffen vermischt. Die Mischung wird zu dem Formteil extrudiert, gepreßt oder spritzgegossen. Anschließend wird das fertige Formteil mit einer Strahlungsdosis von 165 kGy etwa 10 min bestrahlt, um die Polymermatrix zu vernetzen. Hierbei wird die durch thermisch/ mechanische Analyse ermittelte 50%-Erweichungstemperatur von 83°C auf 112°C erhöht.

Beispiel 3:

[0031] Zur Herstellung eines Formteils aus einem pyrotechnischen Treibsatz mit 35 Mass.-% Ammoniumperchlorat und 35 Mass.-% Natriumnitrat, 10 Mass.-% Zusatzstoffen und 20 Mass.-% eines Polymerbinders aus einem Polyetherblockamid mit Polyamid- und Polyethersegmenten (PEBAX®, Elf Atochem) wird der Polymerbinder plastifiziert und mit dem Ammoniumperchlorat, dem Natriumnitrat und den Zusatzstoffen vermischt. Die Mischung wird zu dem Formteil extrudiert, gepreßt oder spritzgegossen. Anschließend wird das fertige Formteil mit einer Strahlungsdosis von 165 kGy etwa 10 min bestrahlt, um die Polymermatrix zu vernetzen. Hierbei wird die durch thermisch/ mechanische Analyse ermittelte 50%-Erweichungstemperatur von 110°C auf 250°C erhöht.

Beispiel 4:

[0032] Zur Herstellung eines Formteils aus einem pyrotechnischen Treibsatz mit 35 Mass.-% Kaliumperchlorat, 35 Mass.-% Kaliumnitrat, 10 Mass.-% Zusatzstoffen und 20 Mass.-% eines Polymerbinders aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA®, Elf Atochem) wird der Polymerbinder plastifiziert und mit dem Kaliumperchlorat, dem Kaliumnitrat und den Zusatzstoffen vermischt. Die Mischung wird zu dem Formteil extrudiert, gepreßt oder spritzgegossen. Anschließend wird das fertige Formteil mit einer Strahlungsdosis von 165 kGy etwa 10 min bestrahlt, um die Polymermatrix zu vernetzen. Hierbei wird die durch thermisch/mechanische Analyse ermittelte 50%-Erweichungstemperatur von 80°C auf 130°C erhöht.

[0033] Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1

eine perspektivische Ansicht eines Formteils aus einem pyrotechnischen Treibsatz und

Fig.2

eine Schnittansicht eines Gasgenerators mit einem von dem Formteil gemäß Fig. 1 gebildeten Treibsatz.

[0034] Fig. 1 zeigt ein z. B. mittels eines Verfahrens gemäß Beispiel 1 bis 4 hergestelltes Formteil 1 aus einem pyrotechnischen Treibsatz. Es weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen etwa kreuzförmigen Querschnitt auf. Der Polymerbinder ist unter Einsatz von Strahlung am fertigen Formteil 1 vernetzt, was ihm im Vergleich zu einem Formteil mit einem unvernetzten, aber ansonsten identischen Polymerbinder eine erhöhte Temperaturbeständigkeit verleiht.

[0035] In Fig. 2 ist ein strangförmiger Gasgenerator dargestellt, dessen Treibsatz von dem Formteil 1 gemäß Fig. 1 gebildet ist und welcher z. B. als Zündschnur oder als Gasgenerator für Gaskissen (Airbags) Verwendung findet. Der Treibsatz 1 besteht aus einer nicht detonierenden Mischung aus partikulären Treib-, Explosivstoffen und/oder Oxidatoren und einem vernetzten Polymerbinder. Der Gasgenerator weist eine den Treibsatz 1 umgebende Folie 2 auf, die an ihrer dem Treibsatz 1 zugewandten Seite mit einem Anzündmittel beschichtet ist. Die Folie 2 ist von einer schlauchförmigen Hülle 3 aus einer vernetzten Polymermatrix umgeben, die mit Verstärkungsfasern versetzt sein kann. Durch den etwa kreuzförmigen Querschnitt des Treibsatzes 1 sind im Innern der Hülle 3 durchgängige Gaskanäle 4 für die beim Zünden des Gasgenerators erzeugte Stoßwelle gebildet.

[0036] Zur Herstellung des Gasgenerators wird die Hülle 3 beispielsweise extrudiert und abgelängt. Anschließend wird eine Folienbahn 2 mit einem Klebstoffilm beschichtet und ein feinpartikuläres Anzündmittel aufgebracht. Der Treibsatz 1 wird auf die mit dem Anzündmittel beschichtete Seite der Folienbahn 2 aufgelegt und mit der Folienbahn unter Bildung eines den Treibsatz umschließenden und die Gaskanäle 4 bildenden Hohlzylinders umhüllt, wobei die Längsränder der Folie 2 miteinander verbunden, z. B. verklebt werden. Sodann wird der Treibsatz 1 mit der Folie 3 in der schlauchförmigen Hülle 3 angeordnet und endseitig fixiert. Schließlich werden sowohl der Polymerbinder des Treibsatzes 1 als auch die Polymermatrix der Hülle mittels Elektronenstrahlen oder hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung vernetzt. Alternativ kann der Treibsatz 1 auch unmittelbar in der insbesondere innenseitig mit einem Anzündmittel beschichteten Hülle 3 angeordnet und der derart gebildete Gasgenerator anschließend bestrahlt werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen (1) aus pyrotechnischen Treibsätzen, indem Treib-, Explosivstoffe und/oder Oxidatoren mit wenigstens einem thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymerbinder in plastifizierter oder gelöster Form gemischt und die Mischung zu dem Formteil (1) geformt wird, wobei der Polymerbinder unter Einsatz von Strahlungsenergie vernetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsenergie zur Vernetzung des Polymerbinders in das fertige Formteil (1) mit dem Treibsatz eingekoppelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerbinder des Formteils (1) mittels β-Strahlung vernetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerbinder des Formteils (1) mittels elektromagnetischer Strahlung vernetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der elektromagnetischen Strahlung zwischen 10⁶ Hz und 10²² Hz gewählt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das fertige Formteil zwischen 3 und 20 min bestrahlt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das fertige Formteil zwischen 5 und 15 min bestrahlt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vernetzungsgrad durch die Strahlungsintensität und/oder die Strahlungsart und/oder die Bestrahlungsdauer gesteuert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Doppelbindungen aufweisende Polymerbinder eingesetzt und diese unter Einsatz von Strahlung intermolekular miteinander vernetzt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzstoffe, wie Verarbeitungshilfsmittel oder dergleichen, zugesetzt und diese zumindest teilweise unter Einsatz von Strahlung mit dem Polymerbinder vernetzt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerbinder aus der Gruppe Polyolefine, insbesondere Polyethylen und/oder Polypropylen und/oder deren Derivate, Polyamide, Polyester, Polyether, Polytetrahydrofurane, Alkylenvinylacetate, insbesondere Ethylenvinylacetate, Cellulose und/oder deren Derivate, Copolymere aus den vorgenannten Komponenten gewählt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Massenverhältnis der Treib-, Explosivstoffe und/oder Oxidatoren zu dem Polymerbinder zwischen 50:50 und 95:5 eingestellt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Massenverhältnis der Treib-, Explosivstoffe und/oder Oxidatoren bezogen auf den Polymerbinder zwischen 75:25 und 90:10 eingestellt wird.

13. Verfahren zur Herstellung eines strangförmigen Gasgenerators mit einer schlauchförmigen Hülle (3) aus wenigstens einem gegebenenfalls faserverstärkten Polymer und wenigstens einem innenseitig der Hülle (3) angeordneten Formteil (1) aus einem pyrotechnischen Treibsatz, indem Treib-, Explosivstoffe und/oder Oxidatoren mit wenigstens einem thermoplastischen und/oder thermoplastischen Polymerbinder in plastifizierter oder gelöster Form gemischt, die Mischung zu dem Formteil (1) geformt und das Formteil (1) unter Bildung zumindest eines zwischen Hülle (3) und Formteil (1) angeordneten durchgehenden Gaskanals (4) in der Hülle angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in das fertige Formteil (1) mit dem Treibsatz Strahlungsenergie zur Vernetzung des Polymerbinders eingekoppelt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerbinder des Formteils (1) zugleich mit dem Polymer der Hülle (3) durch Einkopplung von Strahlungsenergie vernetzt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerbinder des Formteils (1) und gegebenenfalls das Polymer der Hülle (3) mittels β-Strahlung vernetzt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerbinder des Formteils (1) und gegebenenfalls das Polymer der Hülle (3) mittels elektromagnetischer Strahlung vernetzt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der elektromagnetischen Strahlung zwischen 10⁶ Hz und 10²² Hz gewählt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Doppelbindungen aufweisende Polymerbinder und/oder Doppelbindungen aufweisende Polymere der Hülle (3) eingesetzt werden und diese unter Einsatz von Strahlung intermolekular miteinander vernetzt werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzstoffe, wie Verarbeitungshilfsmittel oder dergleichen, zugesetzt und diese zumindest teilweise unter Einsatz von Strahlung mit dem Polymerbinder und/oder mit dem Polymer der Hülle (3) vernetzt werden.

20. Gasgenerator mit einer schlauchförmigen Hülle (3) aus wenigstens einem gegebenenfalls faserverstärkten Polymer und wenigstens einem innenseitig der Hülle (3) angeordneten Formteil (1) aus einem pyrotechnischen Treibsatz mit wenigstens einem thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymerbinder und in diesen eingemischten Treib-, Explosivstoffen und/oder Oxidatoren, wobei das Formteil (1) unter Bildung zumindest eines zwischen Hülle (3) und Formteil (1) angeordneten durchgehenden Gaskanals (4) in der Hülle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerbinder des Formteils (1) strahlungsvernetzt ist.

21. Gasgenerator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer der Hülle (3) strahlungsvernetzt ist.

22. Gasgenerator nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzstoffe, wie Verarbeitungshilfsmittel oder dergleichen, zumindest teilweise mit dem Polymerbinder und/oder dem Polymer der Hülle (3) vernetzt sind.

Zeichnung