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低密度浆料桥混合物的制作方法.docx

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低密度浆料桥混合物的制作方法.docx

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专利名称:低密度浆料桥混合物的制作方法
发明背景本发明一般涉及一种桥混合物(bridgemix),诸如用在引发器中的桥混合物,所述引发器例如用于可充气约束系统的充气装置。更具体地,本发明涉及一种更容易粘附到桥线上的低密度浆料桥混合物。
众所周知,例如在车辆发生撞击而突然减速时,用缓冲垫或袋,例如用气体膨胀或展开的″安全气囊垫″保护车辆乘客。这种安全气囊约束系统通常包括一个或多个安全气囊垫,这些安全气囊以未充气的折叠状态保存使其空间需要最小;安装在车辆的车架或车体上的用来检测车辆突然减速的一个或多个撞击传感器;由撞击传感器电子触发的激活系统;和产生或向安全气囊垫提供气体使其膨胀的充气装置。在车辆发生突然减速时,在不过几毫秒内,撞击传感器触发激活系统,激活系统又触发充气装置,充气装置开始向安全气囊垫充气。
本领域已揭示了许多类型为一个或多个可充气约束系统的气囊垫充气的充气装置。这些充气装置通常包括点火器组合件或引发器;多种可燃性烟火组合物;和用来包含所述引发器和一种或多种烟火组合物的外壳。引发器通常包括具有一个或多个导电销(pin)的集管(header),所述销与桥线相连,形成闭合电路。桥线与装在或保持在焊接金属套管或料容器
(chargeholder)内的可以电引燃的引发器装料(initiatorcharge)或桥混合物料容器保持紧密接触。在发生碰撞时,激活系统通过引发器的导电销将电流输送到桥线上。桥线引燃引发器装料或桥混合物,它们又引燃与其相关联的如点火剂组合物或气体生成组合物之类的烟火组合物,开始产生充气气体,从而使相关联的或相应的气囊垫膨胀。
目前,有供应的汽车引发器通常包括玻璃对金属密封的集管或桥、接地装置表面(groundsurface)上的焊接桥线或其它如薄膜电阻器或半导体桥之类的耐热装置,以及金属氧化剂烟火混合物或桥混合物。使用在此类汽车引发器中的典型的桥线具有相当细的直径,例如,大约为15微米至40微米。此类引发器通常还包括连接在集管上的金属套管或料容器,用以容纳金属氧化剂桥混合物。
已经使用在此类汽车引发器中的一种金属氧化剂桥混合物包含烟火组合物和聚合物粘合剂,所述烟火组合物含有金属锆和高***酸钾的混合物,这种桥混合物一般称为ZPP混合物或组合物。为了使此类ZPP混合物适当地起作用,通常将混合物以颗粒粉末或浆料形式沉积在桥上,然后压密到相对于理论密度非常高的密度,例如,约80%至95%的理论密度。一般来说,高***酸锆/钾或ZPP混合物之所以要被压密到相对于理论密度如此高的密度,是因为低密度的ZPP混合物不能足够迅速地传导桥所产生的热量以符合严格的工业引发器灵敏度要求,从而可能无法可靠地引燃相关联的烟火组合物以起动对相关联的安全气囊
进行充气。
通常,目前可得到的汽车引发器是通过将料容器焊接到包括焊接桥线的集管,将ZPP混合物装入到位于桥线上方的料容器中,然后再将ZPP混合物挤压或压缩到桥线上来制造。为了在挤压和压密的过程中保护和支撑桥线,集管通常要被磨平,使其平整度达到桥线直径的百分数(withinasmallfractionofthediameterofthebridgewire)。桥线顶着该平表面被压,也会造成传导吸热,从而降低了引发器的灵敏度。一般来说,汽车安全约束系统工业内存在竞争,使得需要生产此类成本低于现有设计产品的引发器,特别是对于座位安全带拉伸器市场。但是,提供料容器并将料容器焊接到集管上、恰当地磨集管以支撑和保护相对易碎的桥线以及将桥混合物压密到所需的密度,这些制造或生产步骤,却增加了制造工艺的费用。
根据上述的观点,有必要也需要开发一种引发器,其能够比现有引发器商品更成本有效地制造。具体地,有必要或需要开发一种用在此类引发器中的低密度浆料桥混合物,该混合物能够有效地进行重复,并且可以可靠地引燃相关联的烟火组合物。更有必要或需要开发一种低密度浆料桥混合物,该混合物可以更容易粘附在凸起的桥线上,从而避免了需要提供料容器并需要将料容器焊接到集管上,该集管已经被磨过,用来提供对桥线的支撑和吸热。
发明内容
本发明的一般目的是提供一种改进的桥混合物和能够成本有效地进行制造的引发器。
本发明更具体的一个目的是克服上述的一个或多个问题。
本发明的一般目的至少可以部分地通过低密度浆料桥混合物来实现,所述的桥混合物包含金属锆、热传导增强剂、高***酸钾和粘合剂材料,所述的桥混合物的干密度为理论密度的约45%至约65%。
现有技术一般尚无法提供一种ZPP桥混合物,该混合物具有可重复性,并且可以可靠地引燃相关联的烟火组合物,而不需要将桥混合物压密或压缩到干密度超过理论密度的约80%。此外,现有技术一般无法提供一种低密度的桥混合物,该混合物可以负载或粘附到凸起的桥线上,从而不需要提供料容器和/或提供用来对桥线提供足够的支撑已磨过的集管作为引发器的一部分。
本发明还包括一种引发器,该引发器包括凸起的桥线、低密度浆料桥混合物,所述的桥混合物含有金属锆、热传导增强剂、高***酸钾氧化剂和丙烯酸粘合剂材料,其中低密度浆料桥混合物粘附在凸起的桥线上。
本发明还包括一种低密度浆料桥混合物,该桥混合物具有胶粘性质,能够有效地使低密度浆料桥混合物粘附到相关联的桥线上。低密度浆料桥混合物含有占组合物约
25重量%至约35重量%的金属锆;占组合物约10重量%至约20重量%的金属铝热传导增强剂;占组合物约48重量%至约65重量%的高***酸钾;%至约5重量%的丙烯酸粘合剂,其中所述的低密度浆料桥混合物的干密度为理论密度的约45%至约60%。有利的是,低密度浆料桥混合物可含有占组合物约10重量%至约20重量%的金属氧化物辅助氧化剂,诸如氧化铜。
文中所述的“浆料”应理解为是指细小的、不溶的固体材料的可注射悬浮液,或是在粘性液体基质中的多种材料的混合物。
文中所述的“全火(AF)”标准应理解为是指在-40℃至+23℃对一种材料、混合物或组合物施加2毫秒的直流电流时,能够以95%%的时间里引燃该材料、混合物或组合物所施加的直流电流的值。可根据美国军用标准(MIL-STD)331B,试验D2(射弹引信解除保险距离(ProjectileFuzeArmingDistance))揭示的Bruceton法对特定的材料、混合物或组合物评定AF级别。通常,施加于材料、。
文中所述的“无火(NF)”标准应理解为是指在+23℃至+85℃对一种材料、混合物或组合物施加10秒的直流电流时,不能以95%%的时间里引燃该材料、混合物或组合物所施加的直流电流的值。可根据美国军用标准
(MIL-STD)331B,试验D2(射弹引信解除保险距离(ProjectileFuzeArmingDistance))揭示的Bruceton法对特定的材料、混合物或组合物评定NF级别。一般来说,施加于材料、混合物或组合物的最大直流电流不应该超过400毫安。
此外,文中所述的“理论密度”应理解为是指可通过压缩或压缩得到的材料、混合物或组合物的最大理论干密度。
文中所述的“共沸混合物”应理解为是指能够以恒定比例蒸发的液体混合物,诸如水和醇的混合物。
结合所附权利要求
书和附图,阅读以下具体描述之后,其它的目的和优点对本领域技术人员将是显而易见的。
附图是包括本发明的低密度浆料桥混合物和凸起的桥线的单销引发器的横断面视图。
发明详述本发明提供一种低密度浆料桥混合物,诸如用在引发器中的桥混合物,所述引发器用于可充气约束系统的充气装置。此类低密度浆料桥混合物通常包含金属锆、热传导增强剂、高***酸钾氧化剂和粘合剂材料,其干密度为理论密度的约45%至约60%。
将会看到,本发明可体现在各种不同的结构中。参考附图,图中显示了一个单销引发器,一般用参数10表示。单销引发器
10包括一个集管12,集管12形成一个有中心孔的眼孔(eyelet)14,通过这个中心孔,沿着单销引发器10的中心轴A的至少一部分安装着销16。销16通过如绝缘玻璃套管之类的绝缘密封装置18被固定在眼孔14内。集管12较好是未磨过的,例如,对集管进行磨光对于实施本发明是不需要的。
单销引发器10还包括凸起的桥线20,桥线22从集管22的边端部分24跨越或延伸出去,与销16的顶端部分24相接触,从而使销16和集管12之间发生电连接。期望但不是必需的,凸起的桥线20适合使用常规的如电阻焊接之类的物理连接方式连接到销的顶端部分24的上表面26上。
单销引发器10还包括引发器罐28,该引发器罐28通过使用合适的如激光焊接之类的机械连接方式连接到集管12上。引发器罐28形成或者以其它方式构成了一个储存腔30,烟火引发器装料材料32可储存在储存腔30内。烟火引发器装料材料32可含有任何合适的材料,诸如本领域技术人员所知道的并受本文所述所引导的材料,此类装料材料一般是可燃的或可引燃的,以产生输出气体。例如,烟火引发器装料材料32可包含高***酸锆/钾(ZPP)混合物,该混合物是以浆料形式装载的,并且是干燥且被压缩过的。
依据本发明,引发器还包括一种低密度浆料桥混合物34,该桥混合物34有利地设置在储存腔30内,使得其与桥线20
能够紧密的接触。期望桥线20被低密度浆料桥混合物34包裹或以其它形式围绕。有利地,低密度浆料桥混合物34粘附在桥线20和/或集管20上,从而能支撑并保护桥线,并使桥线和桥混合物能够紧密的接触。也合适的是低密度的浆料混合物34设置在与烟火引发器装料材料32靠近的位置并与其紧密接触,以促进引发器10的引燃或点火。
一般期望在生产引发器和相关的桥混合物时,能够最大程度地节约成本和劳力。但是,如上所述,制造现有技术的引发器通常包括对集管进行磨光,平整度达到相关联桥线直径的百分数、提供料容器并将其固定或焊接到磨过的集管上,并且将桥混合物压缩到集管和桥线上。一般来说,磨光集管以及固定料容器是为了在压缩的过程中支撑桥线。如前所述,含有锆和高***酸钾的桥混合物(ZPP混合物)通常被压缩到其干密度超过理论密度的约80%,因为未压缩的ZPP混合物的多孔性降低了该混合物有效传导桥线所产生的热量,以及可靠地点燃ZPP混合物,以符合如全火(AF)和无火(NF)标准之类的工业引发器灵敏度要求的能力。
如上所定义的,全火(AF)标准或电平是指在-40℃至+23℃对一种材料、混合物或组合物施加2毫秒的直流电流时,能够以95%%的时间里引燃该材料、混合物或组合物所施加的直流电流的值。因此,对于特定混合物,AF级别的提高可以测量能够在如上定义的参数范围内引起可靠引燃的、施加于混合物的电流的值
所增加的百分数。
如上所定义的,无火(NF)标准或电平是指在+23℃至+85℃对一种材料、混合物或组合物施加10秒的直流电流时,不能以95%%的时间里引燃该材料、混合物或组合物所施加的直流电流的值。因此,对于特定混合物,NF级别的提高可以测量在如上定义的参数范围内不会引起可靠引燃的、施加于混合物的电流的值所增加的百分数。有利的是,施加于材料、混合物或组合物的最大直流电流一般期望超过400毫安。
迄今为止,符合如全火(AF)和无火(NF)标准之类的工业引发器灵敏度要求的、含有金属锆和高***酸钾氧化剂的低密度浆料桥混合物一般来说还是未知的。而且,以未压缩的状态使用在集管有凸起桥线而没有料容器的集管未磨过的引发器中的低密度浆料桥混合物一般来说也是未知的。但是,已经发现,在低密度浆料桥混合物中包含热传导增强剂,弥补了通常与上述多孔ZPP混合物的密度下降相关联的热传导性的损失。因此,ZPP混合物中包含一些热传导增强剂可以有效地将未压缩的ZPP混合物的热扩散系数提高到与先前已知的、高度压缩的ZPP混合物(例如,压缩到密度超过理论密度的约80%)可比的程度。而且,出乎意料地发现,ZPP混合物中包含此类热传导增强剂会成比例地提高NF级别,而不会出现不期望发生的AF级别的提高。先前的经验已经表明,包含此类热传导增强剂会导致
AF级别和NF级别提高几乎相同的百分数。例如,与未压缩的且不含有热传导增强剂的ZPP混合物相比,包含如金属铝之类的有效的(energetic)热传导增强剂的低密度浆料桥混合物能使NF级别提高35%,%。
另外,已经发现,包含热传导增强剂的此类低密度浆料桥混合物可以与不那么敏感、不那么昂贵且更结实的凸起的桥线一起使用,从而不需要使用磨过的集管。
依据本发明,低密度的桥混合物34期望含有金属锆、热传导增强剂、高***酸钾氧化剂和粘合剂材料。有利的是,低密度浆料桥混合物的干密度为理论密度的约45%至约65%。如上所定义的,理论密度指压缩的混合物、组合物或化合物的最大干密度。
合适地,低密度浆料桥混合物包含占组合物约25重量%至约35重量%的金属锆和占组合物约45重量%至约65重量%的高***酸钾。
一般来说,本发明的低密度浆料桥混合物优选包含至少一种热传导增强剂。合适的热传导增强剂的例子包括,但不限于,热传导且高放热的金属,诸如铝、镁、钨和它们的组合,以及热传导的金属氧化物,诸如氧化铜、金的氧化物、银的氧化物和钯的氧化物和它们的组合。
通常,本发明的低密度浆料桥混合物包含热传导增强剂,其含量能够使该桥混合物具有与不含有热传导增强剂的高压缩的高***酸锆