CN102574750A - 气体产生剂组成物及其成型体、以及使用其的气体产生器 - Google Patents

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Abstract

一种涉及包括季戊四醇、过氯酸盐及水溶性高分子粘合剂的气体产生剂组成物。该气体产生剂组成物可提供耐热性能及耐吸湿性能优异的气体产生剂。填充有该气体产生剂组成物的气体产生器可合适地用作使设置在车辆室外的车辆安全装置启动的气体产生器，并可谋求提升该车辆安全装置的可靠性。

Description

气体产生剂组成物及其成型体、以及使用其的气体产生器
技术领域
本发明涉及一种用于车辆安全性装置用气体产生器的气体产生剂组成物、其成型体及其制造方法，尤其涉及一种耐热性、耐吸湿性优异的气体产生剂组成物、使用其的气体产生剂组成物的成型体、其制造方法及其用途。进而，涉及一种使用该气体产生剂组成物的气体产生器及发动机罩上升装置。
背景技术
作为提高针对汽车的碰撞事故的安全性的对策，在汽车等上配备有利用将火药作为原动力的气体产生器的各种安全装置。关于该安全装置，气囊装置或座椅安全带预紧装置作为车辆碰撞时的搭乘者保护装置而为人所知，并广泛普及。气囊装置或座椅安全带预紧装置的运作原理如下：利用传感器探测车辆的碰撞，并通过电信号来使点火器运作，而使气体产生器中所填充的气体产生剂组成物燃烧，由此生成气体，并通过其气体压力来使各安全装置机构运作。即，在气囊装置的情况下，通过气体压力来使气囊在乘客与车体内壁之间展开，另一方面，在座椅安全带预紧装置的情况下，通过气体压力来使座椅安全带卷取机构运作，利用座椅安全带束紧乘客，由此可保护乘客。
将火药作为原动力的气体产生器的装置机构是：接收来自传感器的电信号，表现出以几十毫秒的时间使其生成气体达到最大压力的性能，而可将电信号迅速地转换成压力能量。因此，在要求迅速的反应性的安全装置中，将利用火药的气体产生器用作启动装置的安全装置机构的反应性或运作力非常优异，而得到广泛使用。
另外，先前的利用火药的车辆安全性装置为了保护其车辆搭乘者不受到与车辆室内壁的猛烈碰撞，而将该安全装置设置在作为乘车空间的车辆室内。
然而，近年来，针对汽车的碰撞事故的安全性对策对象正在扩大，而开始考虑该车辆安全性装置的多种多样的使用场合。例如，正在考虑搭载针对行人或二轮车的搭乘者的碰撞冲击缓冲装置、或者被碰撞者触倒在车辆上时的冲击缓冲装置、车辆翻滚时的防碾压装置(辊条(roll bar))、或二轮车的倾翻冲击缓冲用气囊等。
这些冲击缓冲装置等安全装置与先前设置的安全装置不同，设想将其设置在车辆室外，例如设置在车辆前后部保险杠附近、发动机罩内侧或发动机室、车辆上部等暴露在外部环境中的位置，或者如靠近发动机等热源、湿气滞留般的更严酷的温湿度环境部位。
因此，为了使这些安全装置启动而安装的气体产生器需要比先前的气体产生器更优异的耐环境性及耐热性。
此处，气体产生剂组成物通常是将燃料成分与氧化剂成分的混合组成物作为主成分，并添加粘合剂来制备规定了燃烧特性的成型体而获得，进而一并混合燃烧调节剂、造渣剂等各种添加剂来制备。作为燃料成分，最近含氮有机化合物代替以前使用的叠氮化金属化合物而成为主流，正在使用将该含氮有机化合物与无机和/或有机氧化剂组合而成的非叠氮系气体产生剂组成物。利用这些气体产生剂组成物所制备的先前的气体产生剂适用于设置在车辆室内的气囊展开用气体产生器、或座椅安全带预紧用气体产生器中，关于其耐环境性，通过107℃、400小时的严酷试验来保证其耐热老化稳定性。
但是，当设想将该气体产生器设置在暴露于室外温度及湿度环境的部位时，气体产生器中所填充的气体产生剂组成物有可能因热和/或湿气而出现物性及品质劣化。气体产生剂组成物的物性及品质劣化会对车辆安全装置的迅速且可靠的反应性造成非常大的影响，因此所述品质保证基准并不充分，而需要在作为更高温的条件的120℃、400小时，更优选130℃、400小时的严酷试验中保证耐热老化稳定性的气体产生剂组成物。
因此，为了将气体产生器设置在车辆室外，必须开发一种不受热和/或湿气的影响的耐环境性及耐热性能优异的气体产生剂组成物。
即，期望气体产生剂组成物的性能超过先前的气囊展开用气体产生器、或座椅安全带预紧用气体产生器中所使用的气体产生剂组成物的耐热及耐吸湿老化性能。
作为与先前产品不同的气体产生剂组成物，例如在专利文献1中揭示有一种车辆安全装置用可燃性组成物作为排气特性优异的气体产生剂组成物，该车辆安全装置用可燃性组成物含有作为燃料成分的季戊四醇、氧化剂及作为粘合剂的氟化弹性体。向该气体产生剂组成物中添加丙酮并进行机械混合后，向其中添加正己烷，然后利用共沉淀法来制备颗粒粉末体，从而制成规定形状的气体产生剂成型体。
但是，专利文献1中所记载的车辆安全装置用可燃性组成物在制造含有强力氧化剂的爆破产品时，由于强迫使用作为可燃性液体的丙酮或正己烷等进行混合来制造，因此在制造安全方面不优选。另外，将由共沉淀法所产生的废溶剂排出的制造方法伴有会导致含有爆破产品的可燃性废溶剂排出的危险性。进而，由于出现排出溶剂，因此称不上考虑到环境的制造方法。此外，该气体产生剂组成物是以颗粒粉末体的形态来使用，难以获得所需形状的成型体，且难以通过设计成型体形状来控制燃烧速度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第6,136,111号说明书
发明内容
发明要解决的技术课题
因此，本发明涉及一种用于车辆安全装置用气体产生器的气体产生剂组成物，并提供一种可在高温环境及高湿度环境的严酷环境下使用的耐热性、耐吸湿性优异的气体产生剂组成物，使用其的气体产生剂组成物的成型体，其用途及其制造方法。进而，本发明提供一种在气体产生剂组成物的制造步骤中具有作为气体产生剂组成物的要求性能的高安全性的气体产生剂组成物，即通过不使用大量的可燃性有机溶剂的制造步骤而获得气体产生剂成型体的气体产生剂组成物及使用其的气体产生剂组成物的成型体。另外，作为其他观点，本发明提供一种表现出耐热耐湿性，在发动机盖内侧等的车辆室外设置用气体产生器中，气体产生特性的经时劣化变质少的车辆室外设置用气体产生器及发动机罩上升装置。
解决课题的技术手段
本发明人等人在解决所述课题时努力研究的结果，发现包括作为燃料成分的季戊四醇、作为氧化剂的过氯酸盐、及水溶性高分子粘合剂的气体产生剂组成物表现出明显优异的耐环境特性，并且在安全的制备步骤中表现出良好的成形性，所获得的成型体也表现出优异的耐环境性。
即，本发明如下。
(1)一种气体产生剂组成物，包括季戊四醇、过氯酸盐、水溶性高分子粘合剂。
(2)根据(1)所述的气体产生剂组成物，所述水溶性高分子粘合剂是选自由羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、羧甲基纤维素及其盐、以及这些化合物的两种以上的组合所组成的组群。
(3)根据权利要求1或2所述的气体产生剂组成物，所述季戊四醇的含有率为10质量％～30质量％，所述过氯酸盐的含有率为50质量％～89质量％，所述水溶性高分子粘合剂的含有率为1质量％～10质量％。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的气体产生剂组成物，还包括成形助剂。
(5)一种气体产生剂成型体，其是使根据(1)至(4)中任一项所述的气体产生剂组成物成形而获得。
(6)一种气体产生剂成型体，其是向根据(1)至(4)中任一项所述的气体产生剂组成物中添加水并进行混练，挤出成形后，进行热处理而获得。
(7)根据(6)所述的气体产生剂成型体，所述热处理是在50℃～120℃下进行10小时～30小时的热处理。
(8)一种车辆室外设置用气体产生器，使用根据(5)至(7)中任一项所述的气体产生剂成型体。
(9)根据(8)所述的车辆室外设置用气体产生器，其用于设置在汽车的发动机罩的下部、且使发动机罩上升的装置。
(10)一种发动机罩上升装置用的气体产生器，其使用根据(5)至(7)中任一项所述的气体产生剂成型体且设置在车辆室外。
(11)一种根据(5)至(7)中任一项所述的气体产生剂成型体的用途，其是应用于车辆室外设置用气体产生器。
(12)一种根据(5)至(7)中任一项所述的气体产生剂成型体的用途，其是应用于设置在车辆室外的发动机罩上升装置用的气体产生器。
(13)一种气体产生剂成型体的制造方法，是使根据(1)至(4)中任一项所述的气体产生剂组成物成形。
(14)根据(13)所述的气体产生剂成型体的制造方法，是向所述气体产生剂组成物中添加水并进行混练，挤出成形后，进行热处理。
(15)根据(14)所述的气体产生剂成型体的制造方法，所述热处理是在50℃～120℃下进行10小时～30小时的热处理。
(16)一种发动机罩上升装置，是通过根据(5)至(7)中任一项所述的气体产生剂成型体来使汽车的发动机罩上升。
发明的效果
本发明的气体产生剂组成物通过将不是火药也不是危险物的季戊四醇用作燃料成分，所以容易处理且可降低价格，并且通过使用水溶性高分子粘合剂，例如可向该气体产生剂组成物添加水并进行混练后挤出成形，与先前的使用有机溶剂的情况相比，可提升气体产生剂组成物的制造方面的安全性，进而可应用无废溶剂等废弃物、环境负荷已减少的制造方法。
另外，本发明的气体产生剂组成物在120℃、400小时，或者140℃、400小时的加热严酷试验环境下，该气体产生剂的重量减少率可为1.0％以下，且在常温、相对湿度93％、50小时的加湿试验环境下的该气体产生剂的重量变化可为1.0％以下，而可提供耐热性与耐吸湿性优异的气体产生剂组成物。
因此，可应用于设置在高温条件下、和/或高湿度条件下的严酷的环境下的气体产生器用的气体产生剂组成物。
附图说明
图1是本发明的气体产生器的形态的一例。
图2是本发明的气体产生器的其他形态的一例。
图3是本发明的小型气体产生器的形态的一例。
符号的说明
1、11、21：气体产生器
2、12：外罩
3、13、25：点火装置
4、14、22：气体产生剂成型体
5、15：冷却过滤器构件
6、16：气体放出孔
7、17：内筒体
8、18：引爆炸药
23：杯状物
24：支架
具体实施方式
以下，对本发明进行详细说明。
本发明的气体产生剂组成物的特征在于：包括季戊四醇、过氯酸盐、水溶性高分子粘合剂。
本发明的气体产生剂组成物中所应用的季戊四醇(pentaerythritol)相当于燃料成分，且主要是通过该气体产生剂组成物的燃烧来生成气体的成分。由于燃料成分的季戊四醇不含氮成分，因此单独使用季戊四醇不会导致产生气体中生成作为有毒气体成分的氮氧化物(NOx)，可抑制有害气体成分的排出而特优选。本发明中所使用的季戊四醇优选纯度为90％以上、羟基为45％以上、水分为1.0％以下，更优选纯度为95％以上、羟基为47％以上、水分为0.5％以下。
本发明的气体产生剂组成物中所应用的过氯酸盐相当于氧化剂成分，且是对含有燃料成分的燃烧性成分供给氧来促进燃烧的成分。就耐环境性能的观点而言，氧化剂成分特优选单独使用该过氯酸盐。
作为本发明中所使用的过氯酸盐，可列举碱金属或碱土金属的过氯酸盐、或者过氯酸铵。例如可列举过氯酸铵、过氯酸钠、过氯酸钾、或过氯酸镁、过氯酸钙、过氯酸钡、过氯酸锶等，更优选过氯酸钠、过氯酸钾、过氯酸铵，特优选过氯酸钾。所使用的过氯酸盐的粒径并无特别限定，但就燃烧性优异的观点而言，优选1微米～1000微米，更优选10微米～600微米。
在本发明的气体产生剂组成物中，就耐环境性能的观点而言，氧化剂成分优选单独使用所述过氯酸盐，但可将无损耐环境性作为条件而混用其他无机系氧化剂。作为可应用的无机系氧化剂，优选金属硝酸盐，可列举选自碱金属、碱土金属、铁、铜、钴、镍、锌等中的金属硝酸盐。
本发明的气体产生剂组成物所应用的水溶性高分子粘合剂作为结合剂发挥作用，该结合剂在使混合有燃料成分与氧化剂成分、及可任意添加的成形助剂、燃烧调节剂、造渣剂等添加剂成分的气体产生剂组成物成型时，保持其成形形状。
适合于本发明的水溶性高分子粘合剂是在将该气体产生剂组成物与水一同混练后，可挤出成形的水溶性高分子粘合剂。优选的水溶性高分子粘合剂是在该气体产生剂组成物的成形性方面优异的水溶性高分子粘合剂，具体为羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、羧甲基纤维素及其盐、以及这些化合物的两种以上的组合，更优选由羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素及其盐所例示的纤维素衍生物，特优选羟丙基甲基纤维素。或者，将所述纤维素衍生物作为主粘合成分，在其中混合使用少量的聚丙烯酰胺也优选。在此情况下，更优选使用羟丙基甲基纤维素与聚丙烯酰胺的混合物。
通过将水溶性高分子粘合剂应用于本发明的气体产生剂组成物中，所获得的成型体的机械强度优异，可维持其形状，因此，在该气体产生剂组成物的耐热性、耐吸湿性方面可长时间维持优异的特性，并且在制备成型体时可避免使用有机溶剂等可燃性介质，而将水用作介质。其结果，在制造需要慎重处理的气体产生剂组成物时，可赋予高安全性。
另外，通过添加水溶性高分子粘合剂，可制备具有容易的成形性且粘度适度的该组成物混合物，通过将其成形为所需的形状，可制备任意的形状的气体产生剂成型体。
尤其，通过使少量的聚丙烯酰胺作为水溶性高分子粘合剂包括在其他水溶性高分子粘合成分中来制成混合粘合剂，在气体产生剂组成物的湿状药块的性状方面，药块坚硬，在挤出成形时可改善成型体制造的困难性(挤出机的负荷高)、降低药块的粘度、提高流动性、容易地进行挤出成形时的成型体制造，因此特优选。
本发明的气体产生剂组成物可通过包括优选10质量％～30质量％的季戊四醇、50质量％～89质量％的过氯酸盐、1质量％～10质量％的水溶性高分子粘合剂，更优选15质量％～28质量％的季戊四醇、60质量％～80质量％的过氯酸盐、2质量％～8质量％的水溶性高分子粘合剂来制备。
本发明的气体产生剂组成物虽然包括季戊四醇、过氯酸盐、水溶性高分子粘合剂，但可进一步任意地添加成形助剂。
此种成形助剂是指如下的成形助剂：当将燃料成分、氧化剂成分、粘合成分混练(有时在添加水之后混练)时对混练物赋予某种程度的粘度，而提升成型体形成性。适合于本发明的成形助剂可列举水滑石、酸性白土、滑石、二硫化钼、膨润土、硅藻土、结晶性纤维素、石墨、硬脂酸镁、硬脂酸钙等。特优选水滑石、酸性白土、滑石。在该气体产生剂组成物中，成形助剂的含量优选0质量％～10质量％，更优选含有0.5质量％～7质量％，在提升成形性方面，优选在该范围内含有成形助剂。
本发明的气体产生剂组成物也可以进一步包括任意的添加剂。作为任意的添加剂，可列举润滑剂、燃烧调节剂、造渣剂。
作为润滑剂，具体可列举界面活性剂、偶联剂、石墨、二硫化钼等，通过添加这些润滑剂而可进一步提升成形性。
作为燃烧调节剂，可列举氧化铁、氧化铜、氧化锰、氧化钴等金属氧化物，氢氧化铜、氢氧化钴、氢氧化铝等金属氢氧化物，活性碳，碳黑等，通过添加这些燃烧调节剂而可调整该气体产生剂组成物的燃烧。
作为造渣剂，可列举氮化硅、碳化硅、二氧化硅、滑石、粘土、氧化铝等，通过添加这些造渣剂，可将该气体产生剂组成物的燃烧残渣成分转变成能够过滤捕获的微粒子。
这些添加剂可任意地添加至该气体产生剂组成物中，但这些添加剂的添加量通常分别优选0质量％～10质量％，更优选0.5质量％～5质量％。此处，若这些添加剂的添加量超过10％，则有可能会使气体产生剂组成物的气体产生量下降。
本发明的气体产生剂组成物可成形为适当的形状来制造气体产生剂成型体。成型体的形状并无特别限制，可列举颗粒状、碟状、球状、柱状、中空圆筒状、金平糖状、四脚体(tetrapod)状等，可以是无孔的成型体，也可以是有孔状的成型体。柱状体且将其两端压窄的形状是适合于提高对于气体产生器的填充性、达成气体产生器的小型化的形状。本发明的气体产生剂组成物通过成型体的形状调整，可调整气体产生剂成型体的充分的机械强度、或理想的燃烧速度。
另外，该气体产生剂组成物可通过挤出成形加工来制造成型体。挤出成型体与粉体或颗粒体的成型体相比，比表面积小，而可使体密度变大，因此每单位容积的气体产生剂组成物的填充量多，而可使气体产生器的气体产生剂组成物填充室小容积化，结果可达成该气体产生器的小型化、轻量化。
例如，挤出成形法首先利用V型混合机、或球磨机等将该气体产生剂组成物的季戊四醇、过氯酸盐、及水溶性高分子粘合剂、以及成形助剂等任意的添加剂混合。将所获得的混合物、水及视需要的有机溶剂投入至混练机中，对其进行混练而获得湿状的药块。通过将水用于混练介质，可确保气体产生剂组成物的制造方面的安全性。其后，利用挤出成形机将湿状的药块直接成形为任意的形状，由此可获得成型体。挤出成形后，在50℃～120℃的温度下对所获得的成型体进行10小时～30小时左右的热处理，由此可获得耐热性及耐湿性的经时变化少的气体产生剂成型体。热处理步骤可通过一阶段步骤来进行处理，但为了发挥优异的耐热耐湿性，更优选通过如下的二阶段步骤来进行：在50℃～90℃下进行5小时～15小时的热处理，其后，在80℃～120℃下进行5小时～15小时的热处理。在利用挤出成形的制造方法中，必须将水或有机溶剂从含有10质量％～20质量％的水分的湿状药块的成型体中去除。当制造气体产生剂成型体时，优选在该溶剂去除干燥步骤中于低温下长时间地进行热处理。当在热处理初期处理温度高时，水分的蒸发速度过快，因此在成型体内产生气泡，而成为所获得的气体产生剂成型体的强度不足、燃烧中的异常燃烧的原因。该气体产生剂组成物含有亲水性的水溶性高分子粘合剂，虽然经过添加水的成型体制备步骤，但所获得的气体产生剂组成物不表现出吸湿性。通过经由该热处理步骤，可制备成发挥所需的耐湿度特性的物性。即，为了获得具有充分的机械强度与耐热耐湿性能的气体产生剂成型体，气体产生剂成型体的制备中的热处理步骤特别重要。
另外，所述气体产生剂成型体优选应用于用以使车辆安全装置运作的车辆安全装置驱动用气体产生器，特优选应用于设置在车辆室外的气体产生器。
此处，所谓车辆室外，是指车辆前后部保险杠附近、发动机罩内部或发动机室、车辆上部等，且是指车辆搭乘者的乘车空间以外的暴露在外部环境中的部位。这些车辆室外部位是不仅直接受到外部气体环境的影响，而且暴露在发动机热或高湿气、进而暴露在振动中的特别严酷的设置环境。本发明的气体产生剂组成物表现出优异的耐热耐湿性能，并且作为气体产生剂成型体表现出充分的强度，装填有该气体产生剂组成物的气体产生器可特别合适地用作设置在严酷的环境中的气体产生器。
此种气体产生器只要是使用所述本发明的气体产生剂组成物的气体产生器，则其形状并无特别限制。若例示其形状，则可列举如图1、图2所示的气囊展开用气体产生器、或如图3所示的小型气体产生器。该小型气体产生器是组装入发动机罩上升装置、或辊条展开装置中来应用的小型气体产生器。
在这些气体产生器中，尤其设置在车辆室外的气体产生器在本发明的实施形态中可作为特优选的例来列举。即，所述气囊展开用气体产生器适合于作为以下装置来组装者：设置在汽车前部发动机罩下部挡风玻璃附近，用以在被碰撞者倒在车辆上部时进行保护而展开的气囊装置；或者设置在发动机罩内部，在碰撞事故时使气囊在发动机罩内展开的发动机罩上升装置。另外，所述小型气体产生器适合于组装入以下发动机罩上升装置的小型气体产生器，该发动机罩上升装置作为在碰撞事故时驱动使发动机罩上升或跳起的支臂机构的起动器，且设置在发动机罩下部。或者，适合于如下的气体产生器：作为将车辆翻滚时防止乘客的碾压的辊条设置在上方的驱动机构的起动器、且设置在车辆中央部B柱周边。
图1所示的气体产生器1是通过利用设置有多个气体放出孔6的金属制容器的外罩2来形成外壳，在其内部配备有点火装置3、冷却过滤器构件5。在其内部空间内填充有使本发明的气体产生剂组成物成型而成的气体产生剂成型体4。在接近所述点火装置3的部位设置有内筒体7，在通常的气体产生器构成的情况下，填充有将从点火装置3所产生的火焰传递至气体产生剂成型体4的引爆炸药8。该气体产生器1是以如下方式运作的气体产生器。即，点火装置3接收从碰撞感知传感器(未图示)所发出的电信号而启动，点燃点火装置内的起爆炸药(未图示)，使点火装置的外壳破裂而产生火焰。所产生的火焰点燃引爆炸药8，并从配置在内筒体上的传火孔喷出，而点燃该气体产生剂成型体4。气体产生剂成型体4因燃烧而生成气体，生成气体经由冷却过滤器构件5而从气体放出孔6排出。通过所排出的生成气体的压力而使规定的车辆安全性装置启动。
该构造的气体产生器通常用作车辆前座设置用气囊展开用途的气体产生器，但由于本发明的气体产生剂组成物的耐环境性优异，因此适合用作设置在车辆室外，特别是发动机罩或保险杠周边的车辆室外气囊展开用气体产生器、发动机罩上升用展开气囊用气体产生器、或二轮车搭载用气囊展开用气体产生器。
图2所示的长筒状的气体产生器11是通过利用设置有多个气体放出孔16的金属制容器的长筒状外罩12来形成外壳，在其内部配备有点火装置13、冷却过滤器构件15。在其内部空间内填充有使本发明的气体产生剂组成物成型而成的气体产生剂成型体14。在接近所述点火装置13的部位设置有内筒体17，在通常的长筒状气体产生器构成的情况下，填充有将从点火装置13所产生的点火焰传递至气体产生剂成型体14的引爆炸药18。该气体产生器11是以如下方式运作的气体产生器。即，点火装置13接收从碰撞感知传感器(未图示)所发出的电信号而启动，点燃点火装置内的起爆炸药(未图示)，使点火装置的外壳破裂而产生火焰。所产生的火焰点燃引爆炸药18，进一步的火焰使内筒体17破裂，而点燃该气体产生剂成型体14。气体产生剂成型体14因燃烧而生成气体，生成气体经由冷却过滤器构件15而从气体放出孔16排出。通过所排出的生成气体的压力而使规定的车辆安全性装置启动。
该构造的气体产生器通常用作车辆侧面碰撞用或前座下肢部保护用、或者座椅座面上升用气囊展开用途的气体产生器，但由于本发明的气体产生剂组成物的耐环境性优异，因此适合用作设置在车辆室外，特别是发动机罩或保险杠周边的车辆室外气囊展开用气体产生器、发动机罩上升用展开气囊用气体产生器、设置在车辆室外的辊条展开装置用气体产生器、或二轮车搭载用气囊展开用气体产生器。
图3所示的小型气体产生器21是通过金属制的杯状物23、及金属制的支架24来形成外壳，在其内部配置有点火装置25。在其内部空间内填充有使本发明的气体产生剂组成物成型而成的气体产生剂成型体22。该气体产生器21是以如下方式运作的气体产生器。即，点火装置25接收从碰撞感知传感器(未图示)所发出的电信号而启动，点燃点火装置内的起爆炸药(未图示)，使点火装置的外壳破裂而产生火焰。所产生的火焰点燃该气体产生剂成型体22。气体产生剂成型体22因燃烧而生成气体，使金属制的杯状物23破裂而排出生成气体。通过所排出的生成气体的压力而使规定的车辆安全性装置启动。
该构造的小型气体产生器通常用作座椅安全带预紧用小型气体产生器，但由于本发明的气体产生剂组成物的耐环境性优异，因此适合用作设置在发动机罩内部或发动机室内的发动机罩上升装置用气体产生器、设置在车辆室外的辊条展开装置用气体产生器。
此种气体产生器可应用于设置在车辆室外，特别是发动机室周边、发动机罩周边、保险杠周边等的车辆安全装置启动用气体产生器。作为特别合适的用途，可列举设置在汽车的发动机罩内部的发动机罩上升装置用的气体产生器。其是当行人与车辆碰撞时，将车辆前部发动机罩提起至规定高度的装置，其具有缓和行人与发动机罩碰撞的冲击，并且避免行人经由发动机罩而与内部所收纳的发动机等机械部分碰撞的功能。作为其具体的装置，可列举设置在发动机罩内部的装置，例如，如日本专利特开2002-370611号公报中所记载的利用通过气体产生器的气体压力而朝上方立起的杆将发动机罩提起升高的机构，如日本专利特开2005-200012号公报中所记载的通过气体产生器的气体压力来解除固定钩，使令发动机罩提起机构运作的发动机罩上升的装置，如日本专利特开2007-39027号公报中所记载的通过利用气体产生器使膨胀构件上升来使发动机罩上升的装置等。此种气体产生器具有适合于作为使这些装置启动的气体产生器而组装入该装置中来应用的性能。
以下，列举实例及比较例来更详细地说明本发明，但本发明并不限定于这些实例及比较例。
实例
实例1
相对于季戊四醇22质量份、过氯酸钾74质量份、羟丙基甲基纤维素3.2质量份、聚丙烯酰胺0.8质量份，添加酸性白土3.5质量份、Ekinen 3质量份、水12质量份，利用捏合机进行混练，其后通过螺旋式挤出机而成形为mm，并利用切割机切断成2.5mm长。利用热处理机，在55℃下对该气体产生剂组成物进行8小时热处理后，在110℃下进行8小时热处理，从而获得圆柱状气体产生剂成型体。
实例2
相对于季戊四醇26.4质量份、过氯酸钾69.6质量份、羟丙基甲基纤维素3.2质量份、聚丙烯酰胺0.8质量份，添加酸性白土3.5质量份、Ekinen 3质量份、水12质量份，利用捏合机进行混练，其后通过螺旋式挤出机而成形为
Figure BDA0000152693200000131
并利用切割机切断成2.5mm长。利用热处理机，在55℃下对该气体产生剂组成物进行8小时热处理后，在110℃下进行8小时热处理，从而获得圆柱状气体产生剂成型体。
实例3
相对于季戊四醇19.8质量份、过氯酸钾76.2质量份、羟丙基甲基纤维素3.2质量份、聚丙烯酰胺0.8质量份，添加酸性白土3.5质量份、Ekinen 3质量份、水12质量份，利用捏合机进行混练，其后通过螺旋式挤出机而成形为
Figure BDA0000152693200000132
并利用切割机切断成2.5mm长。利用热处理机，在55℃下对该气体产生剂组成物进行8小时热处理后，在110℃下进行8小时热处理，从而获得圆柱状气体产生剂成型体。
试验例1：10mL爆发器试验
作为评价气体产生器的输出特性的方法，采用10mL爆发器试验。在室温下，将供测试气体产生器固定在容积为10mL的SUS(不锈钢)制的罐内后，将罐密闭，并将电缆连接在气体产生器的点火器上。进而，将该电缆连接在外部点火电流产生装置上。接通点火电流产生装置的开关，将其作为触发器，并利用设置在罐内壁的压力传感器开始收集数据。将接通点火电流产生装置的开关的时间设为0，在0毫秒～150毫秒的时间内，利用数据记录器测定罐内的压力上升变化。再者，采样率为10kHz。对利用数据记录器所采样的数据进行数字信号处理，最终获得评价气体产生剂组成物的性能的曲线作为罐压力-时间(MPa/毫秒)曲线。此处，所谓点火时间(TTFG)，是指从接通点火电流产生装置的开关至罐内的压力开始上升为止所需要的时间。另外，所谓罐内最大压力(Pmax)，是指该罐燃烧试验中的SUS制罐内的最大压力。进而，到达最大压力为止的时间(Tpeak)、及根据到达罐内最大压力(Pmax)的过程中的随时间经过而产生的压力变化所求出的压力上升速度(dP/dt)也是构成气体产生器的输出特性的重要因素。
使用实例1～实例3的气体产生剂成型体450mg，制造3个图3所示的小型气体产生器。对其进行10mL爆发器试验，求出最大到达压力；Pmax、压力上升速度；dP/dt、点火时间；TTFG的平均值。将实例1～实例3的气体产生剂组成物的燃烧特性的评价(10mL爆发器试验)的试验结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0000152693200000141
实例1～实例3中，利用小型气体产生器的点火装置进行点火应答的时间；TTFG均为1.0毫秒以下，利用气体产生器的点火器的点火性为可满足的物性。进而，在最大到达压力；Pmax、压力上升速度；dP/dt方面表现出充分的燃烧特性。因此，作为以必需物性来要求迅速的点火反应性、及迅速且充分的压力特性的驱动车辆安全装置的小型气体产生器，表现出充分的性能。
试验例2：耐热性试验
精确称量约1g的实例1的气体产生剂成型体，将其放入至称量瓶中，然后投入至环境温度为120℃、130℃、140℃的各炉中400小时。其后，取出供测试试样，确认加热环境下的伴随时间经过的重量变化。将试验例2的气体产生剂成型体的经过400小时后的耐热性试验结果示于表2，该耐热性试验结果是各处理温度下的供测试试样的重量减少率的耐热性试验结果。
[表2]
  处理温度   120℃   130℃   140℃
  重量减少率   0.33％   0.53％   0.53％
可知实例1的气体产生剂成型体的各供测试试样的重量减少率在任何温度条件下均微小，几乎未分解。根据该结果，确认实例1的气体产生剂成型体的耐热性满足在120℃、400小时的加热严酷试验中的重量减少率为0.5质量％以下，且在140℃、400小时的加热严酷试验中的重量减少率为1.0质量％以下的耐热性试验规格。设置在车辆室外的气体产生器需要至少在120℃×400小时的严酷条件下的耐热试验中，看不到物性与初始值相比出现性能劣化。已明确本发明的气体产生剂组成物满足其耐热性要求性能，即便在更严酷的温度条件下，也看不到分解等品质劣化。
试验例3：吸湿性试验
在称量瓶中分别精确称量约1g的实例1的气体产生剂成型体，并放置在常温、调湿成相对湿度93％的环境下。经时地测定试样重量，并根据重量变化率算出吸湿率。将试验例3的各时间经过后的依据吸湿性试验结果的重量变化率示于表3。
[表3]
  处理时间   24小时   30小时   50小时
  重量变化率   0.90％   0.90％   0.95％
基本上未看到实例1的气体产生剂成型体的常温、相对湿度93％下的经时的重量增加，而几乎未表现出吸湿性。爆破产品的吸湿不仅成为点火性下降或燃烧特性不良的原因，而且也成为由气体产生剂组成物各成分的水解等所引起的化学品质劣化的原因，因此是欲回避的课题。本发明的气体产生剂组成物的常温、相对湿度93％的加湿试验环境下的该气体产生剂成型体的重量变化为1.0质量％以下，耐吸湿性优异。因此，本发明的气体产生剂组成物是可应用于设置在高湿度条件的严酷的环境下的气体产生器的气体产生剂组成物。
其次，在试验例4～试验例6中，通过10mL爆发器试验来实施填充有实例1中所制备的气体产生剂成型体的小型气体产生器的耐环境试验。
试验例4：(初始值)10mL爆发器试验
使用实例1的气体产生剂成型体450mg，制造10个图3所示的小型气体产生器。对该小型气体产生器进行试验例1中所记载的10mL爆发器试验，求出TTFG、Tpeak及Pmax的平均值与其标准偏差(σ)。将试验结果汇总于表4中。
试验例5：(高温环境试验)10mL爆发器试验
使用实例1的气体产生剂成型体450mg，制造10个图3所示的小型气体产生器。将其在105℃的高温槽内放置900小时。其后，进行试验例1中所记载的10mL爆发器试验，求出TTFG、Tpeak及Pmax的平均值与其标准偏差(σ)。将试验结果汇总于表4中。
试验例6：(高温高湿环境试验)10mL爆发器试验
使用实例1的气体产生剂成型体450mg，制造10个图3所示的小型气体产生器。将其在80℃、相对湿度95％的高温高湿槽内放置144小时。其后，进行试验例1中所记载的10mL爆发器试验，求出TTFG、Tpeak及Pmax的平均值与其标准偏差(σ)。将试验结果汇总于表4中。
[表4]
Figure BDA0000152693200000161
若将试验例4(初始值)与试验例5(105℃/900小时)的结果加以比较，则在TTFG、Tpeak、Pmax的各个值方面，平均值几乎无差别。另外，在各试验例中，标准偏差值(σ)也无大的差异。由此可知，实例1的气体产生剂成型体在长时间暴露在高温下后，也保持其燃烧特性。因此，使用其气体产生剂组成物所制造的气体产生器也可以保持性能。
若将试验例4(初始值)与试验例6(80℃、相对湿度95％、144小时)的结果加以比较，则在TTFG、Tpeak、Pmax的各个值方面，平均值几乎无差别。另外，在各试验例中，标准偏差值(σ)也无大的差异。由此可知，本发明的气体产生剂组成物在长时间暴露在高温高湿环境下后，也保持其燃烧特性。因此，使用其气体产生剂组成物的气体产生器也可以保持性能。
另外，点火时间(TTFG)、罐内最大压力(Pmax)、最大压力到达时间(Tpeak)是作为车辆安全装置启动用气体产生器可应用的性能。
产业上的可利用性
本发明的气体产生剂组成物的耐热性能优异、且吸湿性低，由热或水分所引起的性能的变化也少，因此在汽车中，在置于车辆室外的严酷的环境下的用途，例如发动机罩上装置中，经时的性能劣化也比先前的气体产生剂组成物少，可谋求提升车辆安全用设备的可靠性。

Claims (16)

1.一种气体产生剂组成物，其特征在于：包括季戊四醇、过氯酸盐、及水溶性高分子粘合剂。
2.根据权利要求1所述的气体产生剂组成物，其特征在于：所述水溶性高分子粘合剂是选自由羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、羧甲基纤维素及其盐、以及这些化合物的两种以上的组合所组成的组群。
3.根据权利要求1或2所述的气体产生剂组成物，其特征在于：所述季戊四醇的含有率为10质量％～30质量％，所述过氯酸盐的含有率为50质量％～89质量％，所述水溶性高分子粘合剂的含有率为1质量％～10质量％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的气体产生剂组成物，其特征在于：还包括成形助剂。
5.一种气体产生剂成型体，其特征在于：其是使根据权利要求1至4中任一项所述的气体产生剂组成物成形而获得。
6.一种气体产生剂成型体，其特征在于：其是向根据权利要求1至4中任一项所述的气体产生剂组成物中添加水并进行混练，挤出成形后，进行热处理而获得。
7.根据权利要求6所述的气体产生剂成型体，其特征在于：所述热处理是在50℃～120℃下进行10小时～30小时的热处理。
8.一种车辆室外设置用气体产生器，其特征在于：使用根据权利要求5至7中任一项所述的气体产生剂成型体。
9.根据权利要求8所述的车辆室外设置用气体产生器，其特征在于：其用于设置在汽车的发动机罩的下部，且使所述发动机罩上升的装置。
10.一种发动机罩上升装置用的气体产生器，其特征在于：其使用根据权利要求5至7中任一项所述的气体产生剂成型体且设置在车辆室外。
11.一种根据权利要求5至7中任一项所述的气体产生剂成型体的用途，其特征在于：其应用于车辆室外设置用气体产生器。
12.一种根据权利要求5至7中任一项所述的气体产生剂成型体的用途，其特征在于：其应用于设置在车辆室外的发动机罩上升装置用的气体产生器。
13.一种气体产生剂成型体的制造方法，其特征在于：使根据权利要求1至4中任一项所述的气体产生剂组成物成形。
14.根据权利要求13所述的气体产生剂成型体的制造方法，其特征在于：向所述气体产生剂组成物中添加水并进行混练，挤出成形后，进行热处理。
15.根据权利要求14所述的气体产生剂成型体的制造方法，其特征在于：所述热处理是在50℃～120℃下进行10小时～30小时的热处理。
16.一种发动机罩上升装置，其特征在于：通过根据权利要求5至7中任一项所述的气体产生剂成型体来使汽车的发动机罩上升。
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