ระบบถุงลมนิรภัย Airbag

  

ถุงลมนิรภัยคือถุงบรรจุแก๊สที่จะพองตัวอย่างรวดเร็วออกมาจากตรงกลางพวงมาลัยใน กรณีที่เกิดอุบัติเหตุพุ่งชนด้านหน้า เพื่อปกป้องผู้ขับจากแรงปะทะในกรณีชนประสานงา โดยมีการออกแบบถุงลมนิรภัยเพื่อลดอาการบาดเจ็บ ด้วยการป้องกันส่วนศีรษะและหน้าอกของผู้ขับไม่ให้ชนกับพวงมาลัย แดชบอร์ด หรือด้านบนของกระจกหน้ารถ ถุงลมจะพองตัวเฉพาะในกรณีที่ชนด้านหน้าอย่างแรง เมื่อคนขับที่คาดเข็มขัดนิรภัยต้องการการปกป้องร่างกายส่วนบนเป็นพิเศษ ซึ่งถุงลมนิรภัยทำงานโดยเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งอยู่ในตัวถังของรถจะตอบสนองต่อ แรงปะทะที่แน่นอนบางชนิด และกระตุ้นการทำงานของถุงลมนิรภัย เครื่องอัดลมจะส่งแก๊สไนโตรเจนร้อนจำนวนมากมาที่ตัวถุงลมนิรภัย ทำให้ถุงลมนิรภัยพองตัวภายในเวลาแค่เสี้ยววินาที ม่านจากถุงลมนิรภัยจะทำให้ส่วนศีรษะและร่างกายส่วนบนของผู้ขับหยุดเคลื่อน ไหว และอีกไม่กี่วินาทีต่อมา แก๊สจะระเหยไปอย่างรวดเร็วผ่านรูขนาดเล็กมากในถุงลมนิรภัย เพื่อทำให้ถุงลมนิรภัยยุบตัวลง โดยหากต้องการให้ถุงลมนิรภัยทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ท่านต้องคาดเข็มขัดนิรภัยเสมอ ถุงลมนิรภัยถูกออกแบบขึ้นมาให้ทำงานร่วมกับเข็มขัดนิรภัย ไม่ใช่นำมาใช้แทนเข็มขัดนิรภัย

ตั้งแต่อดีตจนปัจจุบันนั้น Air Bag จะใช้สารสร้างก๊าซที่เป็นส่วนผสมของโซเดียมเอไซด์ (Sodium Azide) ซึ่ง เป็นสารเคมีที่เป็นพิษจึงได้มีการ วิจัยและพัฒนาเทคนิคทางด้านวัตถุระเบิด โดยมุ่งเน้น ไปยังสารสร้างก๊าซชนิดใหม่ที่มีอันตรายน้อยกว่า

เมื่อรถยนต์ได้รับแรงกระแทกจากภายนอกSensor(A) จะตรวจสอบแรงกระแทกนั้น แลั้วเครื่องตรวจวัดแรงกระแทกจทำการส่งสัญญาณไปยัง ตัวจุดฉนวนของเครื่องสร้างก๊าซInflator(B) สารสร้างก๊าซจะจุดระเบิด เกิดการเผาไหม้ โดยก๊าซที่เกิดขึ้นมาเป็นจำนวนมากจะเข้าไปพองตัวในถุงลมที่ติดไว้ที่พวงมาลัยหรือส่วนคอนโซหน้าของผู้นั่งข้างคนขับถุงลมที่ พองตัวนี้ จะป้องกันการกระแทกระหว่างตัวผู้โดยสารกับพวงมาลัยและกระจกหน้ารถ โดยขั้นตอนทั้งหมดตั้งแต่เกิดการชนจนถึงเวลาถุงลมพองตัวนี้ จะต้องคำนวณให้การทำงานเป็นไปอย่างแน่นอนและใช้เวลาที่ สั้นที่สุดโดยเวลาตั้งแต่สารสร้างก๊าซเผาไหม้จนกระทั่งถุงลมพองตัวได้อย่างสมบูรณ์จะใช้เวลาประมาณ 50ถึง 60msซึ่งนับเป็นเสี้ยวเวลาที่สามารถทำให้ถุงที่พองตัวรองรับกับการกระแทกที่รุนแรงได้ทันเวลาพอดี

เครื่องสร้างก๊าซมีโครงสร้างดังต่อไปนี้

 

Enlarged fragmentary view of Gas forming device (Inflator)

         คุณสมบัติของเครื่องมือนี้คือ ทำการเผาไหม้สร้าง ก๊าซได้ในระยะเวลาอันสั้น แล้วใช้ก๊าซที่เกิดขึ้นมานี้ ทำการ พองถุงลมนิรภัย

สารสร้างก๊าซ (Gas Generating Agents)
                สารสร้าง ก๊าซที่ใช้ในอดีตนั้นจะมีส่วนผสมของโซ เดียมเอไซด์ (NaN3)อยู่ เมื่อมีสถาวะการเผาไหม้ที่เหมาะ สมNaN3จะสลายตัวดังสมการต่อไปนี้

2NaN3(s)→2Na(s)+3N2(g)

                โซเดียม เอไซด์นั้นในสภาวะก๊าซ จะผลิตก๊าซ ไนโตรเจน(N2)ที่ไม่เป็นพิษ เมื่อผสมกับตัวออกซิไดซ์ แล้วจะมีอัตราเร็วในการเผาไหม้ที่เหมาะสม ทั้งยังมี สภาพการทนต่อความร้อนที่ดี จึงถูกนำมาใช้เป็นสาร สร้างก๊าซที่เหมาะสม แต่เนื่องจากตัวสารโซเดียม เอไซด์เองมีคุณสมบัติเป็นพิษจึงมีแนวโน้มที่จะเกิด อันตรายในขั้นตอนของ การผลิต การใช้งาน การขนส่ง การแปรรูป รวมทั้งการกำจัดของเสีย เมื่อตัวสาร โซเดียมเอไซด์นี้สัมผัสกับโลหะหนักจำพวก ทองแดง หรือตะกั่ว จะเกิดการทำปฏิกิริยาเป็นวัตถุที่ไวต่อการ ระเบิด หรือเมื่อเกิดการสลายตัวแล้ว ยังมีปัญหาสำคัญ ในเรื่องอันตรายของโซเดียมที่เกิดขึ้น ในการจัดหาสถานที่จัดเก็บหรือระบบ การจัดการที่มีความปลอดภัยเพื่อป้องกันอันตรายเหล่านี้นับว่าเป็น ปัญหาใหญ่ที่จำเป็นในการแก้ไข ดังนั้น องค์ประกอบ ของสารสร้างก๊าซที่จะนำมาใช้แทนโซเดียมเอไซด์ จึงจำเป็นที่จะต้องพิจารณาถึงสารที่ให้ปริมาณของก๊าซ ไนโตรเจนที่มากโดยไม่มีอันตราย 

เตตะซอลย์ (Tetrazole)

 

1H-Tetrazole

เตตะซอลย์เป็นสารที่ออกแบบโดย J.A.Bladin นักวิทยาศาสตร์ ชาวสวีเดนในปี 1885 ในปัจจุบันถูกนำ ไปผสมเป็นสารอื่นๆ(Derivative)ได้มากกว่า300ชนิด โดยโครงสร้างพื้นฐานของเตตะซอลย์นั้นเป็นวงกลม 5เหลี่ยมประกอบด้วยไนโตรเจน4ตัวและคาร์บอน1ตัว ซึ่งวงกลม5เหลี่ยมนี้จะมีพันธะคู่อยู่2พันธะเตตะซอลย์ ที่ใช้ในการทดลองครั้งนี้จะผสมกับอะมิโนกัวนิดินด้วยอัตราส่วน 1:2 ซึ่งมีสูตร โครงสร้างดังที่แสดงในรูป

5,5’-Azobis-Tetrazolel:Amino Guanidine (1:2)

สารเตตะซอลย์นี้จะนำมาผสมเข้ากับสารอ๊อกซิไดส์และทำการทดสอบหาคุณสมบัติการ เผาไหม้ต่อไป ในทดสอบความเหมาะสมกับการนำมาใช้เป็นสารสร้างก๊าซปัจจุบัน พบว่าสารเตตะซอลย์นี้จะให้ความร้อนที่เหมาะสม และอัตราเร็วในการเผาไหม้ที่รวดเร็วเมื่อผสมกับสารอ๊อกซิไดส์ KClO₄ จึงมีความเป็นไปได้ที่จะนำมาใช้ทำเป็นสารสร้างก๊าซในอนาคต.