JP2000086378A - ガス発生剤組成物及びその成形物並びに成形物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 適度な燃焼速度を有し、実質的に一酸化炭素
を生成せず、感度が適正で取扱いが容易であるととも
に、安価なガス発生剤組成物及びその成形物並びにガス
発生剤成形物を所定形状に容易に、しかも効率良く製造
することができるガス発生剤成形物の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 ガス発生剤組成物は、酸化剤及び粉末状
微結晶炭素を含有する。酸化剤として硝酸アンモニウム
が好ましく、粉末状微結晶炭素として活性炭が好まし
い。酸化剤成分の含有量は９３〜９９重量％、粉末状微
結晶炭素の含有量は１〜７重量％が望ましい。また、酸
化剤成分の平均粒子径は１〜１０００μｍ、粉末状微結
晶炭素の平均粒子径は１〜５００μｍで、比表面積は５
〜１６００ｍ² ／ｇが好ましい。さらに、ＲＤＸ等の高
エネルギ−物質を含有することが望ましい。このガス発
生剤組成物はプリテンショナ−装置用として好適であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば車両に搭
載され、乗員保護のエアバックを膨張させるためのガス
発生装置（以下、単にガス発生器という）又はシ−トベ
ルトを巻き上げるためのプリテンショナ−装置に装填さ
れるガス発生剤組成物及びその成形物並びに成形物の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からエアバックを膨らませるために
用いられるガス発生剤として、アジ化ナトリウムと各種
酸化剤とを主成分とするものが知られている。

【０００３】しかし、アジ化ナトリウムの強い毒性や取
扱い性の悪さから、最近ではアジ化ナトリウムを使用し
ないガス発生剤が求められている。また、さらに好まし
いガス発生剤としては、適度な燃焼速度を有し、一酸化
炭素及び燃焼残査が発生せず、取扱い性に優れ、しかも
生成ガス量が多く、安価なものである。

【０００４】こうした要求に応じるために、硝酸アンモ
ニウムを主成分とするガス発生剤が多方面で研究されて
いる。例えば、特公平６−６９９１６号公報には、硝酸
アンモニウム、アジド基を発生する有機結合剤及び活性
可塑剤からなるガス発生剤が開示されている。

【０００５】また、特開平７−２１５７９０号公報に
は、硝酸アンモニウム、熱可塑性エラストマ−である結
合剤、グリシジルアジドの重合生成物である可塑剤から
なるガス発生剤が開示されている。

【０００６】さらに、特開平１０−７２２７３号公報に
は、硝酸アンモニウム、還元剤及び燃焼調整剤からなる
ガス発生剤が開示されている。また、米国特許第３９５
４５２８号公報には、硝酸アンモニウム等の酸化剤、ト
リアミノグアニジンナイトレ−ト及び結合剤からなるガ
ス発生剤が開示されている。

【０００７】加えて、米国特許第５５３１９４１号公報
には、硝酸アンモニウム及びトリアミノグアニジンナイ
トレ−トからなるガス発生剤が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特公平６−６９９１６号及び特開平７−２１５７９０号
の各公報に記載のガス発生剤は、燃焼速度が遅く、さら
に一酸化炭素が発生するという問題があった。

【０００９】また、特開平１０−７２２７３号公報に記
載のガス発生剤は、還元剤として使用する原材料が高価
であるため、製造されたガス発生剤も高価になるという
問題があった。

【００１０】さらに、米国特許第３９５４５２８号及び
第５５３１９４１号公報に記載のガス発生剤は、原材料
にトリアミノグアニジンナイトレ−トを使用しているた
め、衝撃等による感度が高く、取扱いが困難になるとい
う問題があった。

【００１１】この発明は、このような従来技術に存在す
る問題点に着目してなされたものである。その目的とす
るところは、適度な燃焼速度を有し、実質的に一酸化炭
素を生成せず、感度が適正で取扱いが容易であるととも
に、安価なガス発生剤組成物及びその成形物を提供する
ことにある。また、そのようなガス発生剤成形物を所定
形状に容易に、しかも効率良く製造することができるガ
ス発生剤成形物の製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明のガス発生剤組成物は、酸化剤及び粉末
状微結晶炭素を含有するものである。

【００１３】第２の発明のガス発生剤組成物は、第１の
発明において、酸化剤成分の含有量が９３〜９９重量
％、粉末状微結晶炭素の含有量が１〜７重量％のもので
ある。第３の発明のガス発生剤組成物は、第１又は第２
の発明において、酸化剤成分の平均粒子径が１〜１００
０μｍ、粉末状微結晶炭素の平均粒子径が１〜５００μ
ｍであり、比表面積が５〜１６００ｍ² ／ｇのものであ
る。

【００１４】第４の発明のガス発生剤組成物は、第１か
ら第３のいずれかの発明において、酸化剤が硝酸アンモ
ニウムである。第５の発明のガス発生剤組成物は、第１
から第３のいずれかの発明において、酸化剤が相転移抑
制硝酸アンモニウムである。

【００１５】第６の発明のガス発生剤組成物は、第１か
ら第５のいずれかの発明において、さらに高エネルギ−
物質を含有するものである。第７の発明のガス発生剤組
成物は、第１から第６のいずれかの発明において、さら
に結合剤及び不揮発性溶剤を含有するものである。

【００１６】第８の発明のガス発生剤成形物は、酸化剤
及び粉末状微結晶炭素を含有するガス発生剤組成物を所
定形状に成形したものである。第９の発明のエアバック
用ガス発生剤成形物は、第１から第７のいずれかの発明
のガス発生剤組成物を外径５〜４０ｍｍ及び薬長５〜４
０ｍｍの柱状に成形し、その内部に軸線方向に延びる７
個若しくは１９個の貫通孔をほぼ均等距離をおいて穿設
し、その貫通孔の内径を１〜１０ｍｍ、表面から貫通孔
までの厚みを３ｍｍ以下となるように構成するか、又は
外径３〜１０ｍｍ及び薬長２〜１０ｍｍの柱状に成形
し、その中心に軸線方向に延びる１個の貫通孔を穿設
し、その貫通孔の孔径を１〜８ｍｍ、表面から貫通孔ま
での厚みを３ｍｍ以下となるように構成したものであ
る。

【００１７】第１０の発明のプリテンショナ−装置用ガ
ス発生剤成形物は、第１から第７のいずれかの発明のガ
ス発生剤組成物を外径０. ５〜５ｍｍ及び薬長０. ５〜
５ｍｍの柱状に成形し、その中心に軸線方向に延びる１
個の貫通孔を穿設し、その貫通孔の孔径を０. １〜４ｍ
ｍ、表面から貫通孔までの厚みを１ｍｍ以下となるよう
に構成したものである。

【００１８】第１１の発明のガス発生剤組成物の製造方
法は、第１から第７のいずれかの発明のガス発生剤組成
物に有機溶剤を加えて塊状体とし、その塊状体を押出装
置により所定形状に押出し成形するものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て順次詳細に説明する。ガス発生剤組成物は、酸化剤及
び還元剤として粉末状微結晶炭素を含有する。酸化剤と
しては特に限定されず、ガス発生剤として使用可能なも
ののいずれもが使用できる。具体的には、例えば硝酸
塩、亜硝酸塩、オキソハロゲン酸塩等が挙げられる。

【００２０】硝酸塩としては、例えば、硝酸アンモニウ
ム等のアンモニウム塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム
等のアルカリ金属塩、硝酸バリウム、硝酸ストロンチウ
ム等のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。それらのう
ち、硝酸アンモニウム等のアンモニウム塩が好ましい。

【００２１】亜硝酸塩としては、例えば亜硝酸ナトリウ
ム、亜硝酸カリウム等のアルカリ金属塩、亜硝酸バリウ
ム、硝酸ストロンチウム等のアルカリ土類金属塩等が挙
げられる。

【００２２】オキソハロゲン酸塩としては、例えばハロ
ゲン酸塩、過ハロゲン酸塩等が挙げられる。ハロゲン酸
塩の具体例としては、例えば塩素酸カリウム、塩素酸ナ
トリウム等のアルカリ金属塩、塩素酸バリウム、塩素酸
カルシウム等のアルカリ土類金属塩、塩素酸アンモニウ
ム等のアンモニウム塩が挙げられる。

【００２３】過ハロゲン酸塩の具体例としては、例えば
過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム等のアルカリ金
属塩、過塩素酸バリウム、過塩素酸カルシウム等のアル
カリ土類金属塩、過塩素酸アンモニウム等のアンモニウ
ム塩が挙げられる。

【００２４】これらの酸化剤の中でも、ナトリウム塩や
カリウム塩のようにガス発生剤燃焼後に燃焼残査を生じ
ない硝酸や過塩素酸のアンモニウム塩が好ましく、さら
にガス発生剤燃焼後に発生する生成ガスを考慮すれば硝
酸アンモニウムが特に好ましい。

【００２５】酸化剤は混合性と燃焼性から粉末であるこ
とが望ましい。その平均粒子径は１〜１０００μｍの範
囲であることが好ましく、ガス発生剤成形物の機械的物
性及び燃焼性能を考慮すれば１〜５００μｍの範囲であ
ることがさらに好ましい。この平均粒子径は、１〜２０
０μｍの範囲であることが特に好ましい。

【００２６】その平均粒子径が１μｍ未満の場合、製造
が困難である。一方、平均粒子径が１０００μｍを越え
ると、バインダーと混合しにくいため、成形物の機械的
物性が悪くなる傾向にあり、しかも燃焼速度が遅くなる
傾向にある。

【００２７】また、酸化剤として特に好ましいものは硝
酸アンモニウムである。温度により結晶構造が変化する
のを抑制した相転移抑制硝酸アンモニウムも使用でき
る。この相転移抑制硝酸アンモニウムは、次のようにし
て得られる。まず、所定の温度に加熱した溶融槽内にて
溶融させた硝酸アンモニウムに、例えば酸化亜鉛、酸化
ニッケル、臭化カリウム又は硝酸カリウム等を加えて混
合する。

【００２８】次いで、この混合物を溶融槽内で撹拌しな
がら冷却させることにより得られる。あるいは、溶融槽
内で前記原料を混合した後、圧縮機からの圧縮空気で溶
融物を噴霧させることにより得られる。

【００２９】一般的に、結合剤の使用量が２〜３重量％
と少ない圧縮成型における成形物は、温度により硝酸ア
ンモニウムの結晶構造が変化し、ガス発生剤の粉化が生
じるため、相転移抑制硝酸アンモニウムの使用が望まし
い。

【００３０】一般的に、結合剤を１０重量％程度使用す
る押出成型における成形物は、結合剤が硝酸アンモニウ
ムの表面を十分に覆っている。そのため、温度により生
じる硝酸アンモニウムの結晶構造の変化を結合剤が吸収
するため、ガス発生剤の粉化を防止することができる。

【００３１】従って、押出成型にて成形する場合には、
相転移抑制硝酸アンモニウムの使用も可能であるが、ガ
ス発生器内のフィルタ−の簡略化及びガス発生器の小型
化を図ることのできる燃焼残査を発生しない通常の硝酸
アンモニウム、すなわち前記相転移抑制硝酸アンモニウ
ムではない硝酸アンモニウムを使用することがさらに望
ましい。

【００３２】また、硝酸アンモニウムは著しい吸湿性も
有している。そのような吸湿性を抑制するために、表面
を被覆（コーティング）処理した硝酸アンモニウムを使
用することが望ましい。

【００３３】このコ−ティングした硝酸アンモニウム
は、次のようにして得られる。まずは、有機溶剤とコー
ティング剤を容器内に入れ、有機溶剤の温度が７０〜８
０℃となるまで加熱してコーティング剤を有機溶剤に溶
解する。その後その容器内へ硝酸アンモニウムを入れて
撹拌しながら、混合物の温度を常温となるまで下げるこ
とによりコーティングした硝酸アンモニウムを得られ
る。

【００３４】コ−ティング剤としては、硝酸アンモニウ
ムの表面をコーティングし、吸湿を防止できるものであ
れば全て使用できる。例えば、ポリエチレングリコール
等のポリグリコール系ポリマー、ポリビニル系ポリマー
及びパラフィンワックス等が挙げられる。これらのう
ち、硝酸アンモニウムの吸湿を防止するコーティング剤
としての効率を考慮すれば、ポリエチレングリコールが
最も好ましい。

【００３５】また、ポリエチレングリコール自身の吸湿
性を考慮すれば、分子量６０００〜２００００のポリエ
チレングリコールを使用することがさらに好ましい。コ
ーティング処理を行うことにより硝酸アンモニウムの吸
湿が防止でき、そのため硝酸アンモニウムの取扱いが容
易となる。さらに、コーティング処理された硝酸アンモ
ニウムは、バインダーとの相溶性も改善されるため、成
形物の機械的物性も向上する。

【００３６】酸化剤の配合量は、酸化剤及び粉末状微結
晶炭素の総量に対して、９３〜９９重量％の範囲が好ま
しく、ガス発生剤の生成ガス量及び生成ガス中に一酸化
炭素が実質的に生成しないように考慮すれば９４〜９８
重量％の範囲がさらに好ましい。この酸化剤の配合量
は、９４〜９６重量％の範囲が特に好ましい。

【００３７】この配合量が９３重量％未満では生成ガス
量が低下し、さらに生成ガス中に一酸化炭素が生成する
傾向にある。また９９重量％を越えると燃焼速度が遅く
なり、さらに低圧での燃焼が維持できなくなる傾向にあ
る。

【００３８】この明細書で、一酸化炭素が実質的に生成
しない条件とは、生成ガス中に占める一酸化炭素の濃度
が５０００ｐｐｍ以下であることを意味する。次に、粉
末状微結晶炭素について説明する。粉末状微結晶炭素と
は、二次元的には黒鉛に類似して網平面が平行、等間隔
に積み重なっているが、層平面は垂直方向に関して完全
には配向しておらず、層が不規則に積み重なっているも
の、及び炭素六角形が不規則な交差連結をした空間格子
からなるもので、黒鉛表面にゆがみがあるもの、すなわ
ち黒鉛に比べて構造の完全性に欠ける黒鉛系の微結晶の
集合体を意味する。

【００３９】この粉末状微結晶炭素が還元剤として機能
する。この粉末状微結晶炭素は、活性炭、コークス、木
炭、獣炭、骨炭、アセチレンブラック及びカ−ボンブラ
ック等であれば特別に制限されるものではないが、ガス
発生剤の燃焼性能を向上させるために活性炭が好まし
い。この活性炭を製造するための出発原料としては、や
し殻、石炭、木炭等が挙げられ、それらの出発原料であ
れば特別に制限されるものではない。活性炭として好ま
しくは細孔径の小さいやし殻系のものである。

【００４０】また、活性炭を作製するための賦活方法
は、水蒸気、二酸化炭素及び空気などによるガス賦活法
と塩化亜鉛及び塩化カルシウムなどによる薬品賦活法が
あり、それらの賦活方法であれば特別に制限されるもの
ではない。活性炭の好ましい賦活方法は、細孔径の小さ
くなるガス賦活法である。

【００４１】粉末状微結晶炭素の平均粒子径は０. １〜
５００μｍの範囲であることが好ましく、ガス発生剤成
形物の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば１〜１００
μｍの範囲であることがさらに好ましい。この平均粒子
径は、３〜５０μｍの範囲が特に好ましい。平均粒子径
が５００μｍを越えると燃焼速度が遅くなる傾向にあ
る。一方、平均粒子径が０. １μｍ未満では製造性が悪
くなる傾向にある。

【００４２】また、粉末状微結晶炭素の比表面積は５〜
１６００ｍ² ／ｇの範囲であることが好ましく、ガス発
生剤成形物の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば１０
〜１５００ｍ² ／ｇの範囲であることがさらに好まし
い。この比表面積は、５０〜１３００ｍ² ／ｇの範囲が
特に好ましい。比表面積が１６００ｍ² ／ｇを越えると
製造性が悪くなる傾向にある。一方、比表面積が５ｍ²
／ｇ未満では、燃焼速度が遅くなる傾向にある。

【００４３】また、粉末状微結晶炭素の配合量は、酸化
剤及び粉末状微結晶炭素の総量に対して、１〜７重量％
の範囲が好ましく、燃焼性能を向上させ、しかも生成ガ
ス中に一酸化炭素を実質的に生成しないようにするには
２〜６重量％の範囲がさらに好ましい。この粉末状微結
晶炭素の配合量は、４〜６重量％の範囲が特に好まし
い。配合量が１重量％未満では、燃焼速度が遅くなり、
さらに低圧での燃焼が維持できなくなる傾向にある。逆
に、７重量％を越えると生成ガス中に一酸化炭素が生成
する傾向にある。

【００４４】次に、ガス発生剤の燃焼速度をさらに向上
させるためには、高エネルギ−物質を配合することが好
ましい。そのような高エネルギ−物質としては、ＲＤＸ
（トリメチレントリニトロアミン）、ＨＭＸ（テトラメ
チレンテトラニトロアミン）、ＰＥＴＮ（ペンタエリス
リト−ルテトラナイトレ−ト）、ＴＡＧＮ（トリアミノ
グアニジンナイトレ−ト）、ＨＮ（硝酸ヒドラジン）等
が挙げられる。これらのうち、酸化剤との反応性を考慮
すればＲＤＸが最も好ましい。

【００４５】また、高エネルギ−物質の平均粒子径は１
〜５００μｍの範囲であることが好ましく、ガス発生剤
成形物の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば１〜１０
０μｍの範囲であることがさらに好ましい。この平均粒
子径は、１〜３０μｍの範囲が特に好ましい。平均粒子
径が１μｍ未満では製造が困難である。一方、平均粒子
径が５００μｍを越えると、バインダーとの混ざりが悪
いため成形物の機械的物性が悪くなる傾向にあり、また
燃焼速度向上の効果が発揮されない傾向にある。

【００４６】高エネルギ−物質の配合量は、ガス発生剤
組成物中において、１〜１５重量％の範囲が好ましく、
取扱い性及び燃焼性能を向上させ、しかも生成ガス中に
一酸化炭素が実質的に生成しないようにするには１〜１
０重量％の範囲がさらに好ましい。高エネルギ−物質の
添加量は１〜５重量％の範囲が特に好ましい。配合量が
１重量％未満では燃焼速度向上の効果が発揮されない傾
向にある。一方、配合量が１５重量％を越えると衝撃等
の感度が高くなるため取り扱いが困難となる。

【００４７】次に、ガス発生剤の粒状化（グレイン化）
を行うために結合剤を配合することが好ましい。そのよ
うな結合剤としては、酢酸セルロ−ス、酢酸酪酸セルロ
ース、ポリエステル、ポリエーテル、ポリウレタン、ニ
トロセルロ−ス、 ポリビニルアルコ−ル、グリシジル
アジドポリマ−、熱可塑性エラストマ−類、熱硬化性エ
ラストマ−類等が挙げられる。また、これらの混合物も
使用可能である。

【００４８】結合剤の配合量は、ガス発生剤組成物中に
おいて、５〜２５重量％であることが好ましく、ガス発
生剤成形物の機械的物性及び燃焼速度を向上させ、しか
も生成ガス中に一酸化炭素が実質的に生成しないように
するには８〜２０重量％がさらに好ましい。この結合剤
の配合量は、１０〜１５重量％が特に好ましい。結合剤
の配合量が５重量％未満では硝酸アンモニウムの粉体成
分を完全に被覆することができず、成形物の機械的物性
が悪くなり、また成形が困難になる傾向にある。一方、
２５重量％を越えるとガス発生剤成形物の機械的物性は
向上するが、他の組成の配合比率が低下するため燃焼性
が悪くなり、また生成ガス中に一酸化炭素が生成し、さ
らに燃焼速度が遅くなる傾向にある。

【００４９】次に、ガス発生剤組成物には可塑性を付与
し、成形性を向上させるために不揮発性溶剤を配合する
ことが好ましい。そのような不揮発性溶剤としては、結
合剤と相溶性の良いものであれば全て使用できる。例え
ば、ジブチルフタレート、ジメチルフタレート、ジエチ
ルフタレート等のフタル酸ジエステル可塑剤、リン酸エ
ステル、トリアセチン、アセチルトリエチルサイトレー
ト等の脂肪酸エステル可塑剤、トリメチロ−ルエタント
リナイトレ−ト、ジエチレングリコ−ルジナイトレ−
ト、トリエチレングリコ−ルジナイトレ−ト、ニトログ
リセリン、ビス−２, ２−ジニトロプロピルアセタ−ル
／ホルマ−ル等のニトロ可塑剤、グリシジルアジド可塑
剤等が挙げられる。

【００５０】不揮発性溶剤の添加量は、ガス発生剤組成
物中において０．５〜５重量％の範囲が好ましく、生成
ガス中に一酸化炭素が実質的に生成しないようにするに
は０．５〜４重量％の範囲がさらに好ましい。さらにこ
の不揮発性溶剤の添加量は、０．５〜４重量％の範囲が
特に好ましい。

【００５１】不揮発性溶剤の添加量が０．５重量％未満
では成形性を向上させる効果が少なくなる傾向にある。
一方、５重量％を越えると不揮発性溶剤としての効果は
多大となるが、他の成分の配合比率が低下するため燃焼
性が悪くなり、また生成ガス中に一酸化炭素が生成する
傾向にある。

【００５２】次に、ガス発生剤組成物中にニトロセルロ
ース又はニトロ可塑剤が配合されている場合には、自然
分解を抑制するための安定剤を配合することが好まし
い。そのような安定剤としては、一般に用いられるニト
ロセルロース又はニトロ可塑剤の自然分解を抑制する安
定剤を全て使用することができる。例えば、ジフェニル
アミン、２−ニトロジフェニルアミン、エチルセントラ
リット、レゾルシノール等が挙げられる。このような安
定剤を添加することにより、ガス発生剤成形物の安定性
が増し、ニトロセルロース又はニトロ可塑剤の自然分解
を抑制でき、ガス発生剤の長期にわたる使用が可能とな
る。

【００５３】次に、有機溶剤を用いた押出成形法による
ガス発生剤成形物の製造方法について説明する。まず最
初に、酸化剤、粉末状微結晶炭素及び必要により高エネ
ルギー物質、結合剤及び不揮発性溶剤を所定量計量す
る。

【００５４】押出成形法で用いられる有機溶剤として
は、結合剤を完全に溶解するものが全て使用可能であ
る。例えば、アセトン、エチルアルコール、酢酸エチル
等の有機溶剤が挙げられる。これらの混合溶液も使用可
能である。例えば、アセトンとエチルアルコールの混合
溶液における混合割合は、重量比でアセトン／エチルア
ルコール＝９０／１０〜２０／８０の範囲が好ましい。
ガス発生剤組成物の成形性を考慮すれば、重量比でアセ
トン／エチルアルコール＝８０／２０〜４０／６０の範
囲がさらに好ましい。なぜならば、アセトンのみでは蒸
発速度が速いため製造が困難となり、逆にエチルアルコ
ールのみでは結合剤を完全に溶かすことが困難となるか
らである。

【００５５】その後、全ての原材料を捏和機内に入れ、
それに前記有機溶剤液を適量混和機内に加えて均一な混
合物を調整する。そして、均一に混合された混合物を押
出装置に装填し、所定の圧力を加え、ダイスを通しなが
ら押し出すことによりガス発生剤は所定の形状及び大き
さに成形される。

【００５６】すなわち、図１に示すように、ガス発生剤
成形物１の形状は図１（ａ）に示すような円柱体２、図
１（ｂ）に示すような軸線方向に延びる貫通孔３を有す
る円柱体２、図１（ｃ）に示すような７個の貫通孔３を
有する円柱体２、図１（ｄ）に示すような１９個の貫通
孔３を有する円柱体２が挙げられる。さらに、図１
（ｅ）に示すような７個の貫通孔３を有する異形柱体
４、図１（ｆ）に示すような１９個の貫通孔３を有する
異形柱体４、図１（ｇ）に示すような７個の貫通孔３を
有する六角柱体５、図１（ｈ）に示すような１９個の貫
通孔３を有する六角柱体５が挙げられる。

【００５７】図１（ｃ）〜（ｈ）に示すガス発生剤成形
物１では、周囲の貫通孔３の中心を結ぶ形状はいずれも
正六角形をなし、隣接する３つの貫通孔３の中心を結ぶ
形状は全て正三角形をなしている。従って、各貫通孔３
間の距離は全て等距離となっている。

【００５８】また、このガス発生剤成形物１の形状と大
きさは、用途により大きく異なるが、一般的には外径が
０．５〜５０ｍｍ、長さ（以下、薬長という）０．５〜
５０ｍｍ程度である。例えば、自動車が衝突した時、極
短時間での作動、具体的には５〜２０ｍｓで燃焼が完了
することを要求されるプリテンショナー用ガス発生剤等
には、外径０．５〜５ｍｍ、内孔径０．１〜４ｍｍ、薬
長０．５〜５ｍｍ程度の図１（ｂ）に示すような貫通孔
３を有する円柱体２が使用される。

【００５９】なお、プリテンショナー装置とは、自動車
用シ−トベルトに装着され、衝突時にガス発生剤が点火
されて燃焼し、その際発生する圧力によりシ−トベルト
を巻き上げて、体が前方に押し出されるのを防止する装
置である。

【００６０】成形性及びガス発生速度を考慮すれば、ガ
ス発生剤成形物１の寸法で好ましいのは外径０．５〜２
ｍｍ、内孔径０．２〜１ｍｍ、薬長０．５ｍｍ〜２ｍｍ
である。成形物の表面から内孔までの厚みが０．１ｍｍ
以下または長さが０．５ｍｍ未満では成形が困難となる
傾向にある。また、厚さが１ｍｍを越える場合または長
さが５ｍｍを越える場合、ガス発生速度が遅く、ガス発
生剤としての性能を十分に発揮できない傾向にある。

【００６１】例えば、プリテンショナー用ガス発生剤ほ
ど速くないガス発生速度、具体的には２５〜５５ｍｓで
燃焼が完了することを要求されるエアバック用のガス発
生剤成形物１には、外径５〜４０ｍｍ、内孔径１〜１０
ｍｍ、薬長５〜４０ｍｍ程度の図１（ｃ）から図１
（ｈ）に示すもの、又は外径３〜１０ｍｍ、内孔径１〜
８ｍｍ、薬長２〜１０ｍｍ程度の図１（ｂ）に示すもの
が使用される。ただし、厚さが３ｍｍを越えた場合、ガ
ス発生速度が遅く、ガス発生剤としての性能を十分に発
揮できない傾向にある。

【００６２】また、アセトン、エチルアルコール、酢酸
エチル等の有機溶剤がガス発生剤中に多く含有されてい
ると燃焼性能の低下がみられるため、有機溶剤をできる
限り取り除くことが好ましい。乾燥終了時の有機溶剤分
は通常０．５重量％、水分は１．０重量％以下が好まし
く、成形後の取扱いを考慮すれば有機溶剤分０．３重量
％以下、水分０．５重量％以下がさらに好ましい。この
乾燥終了時の有機溶剤分は０．１重量％以下、水分０．
２重量％以下が特に好ましい。有機溶剤分が０．５重量
％又は水分が１．０重量％を越える場合、ガス発生剤の
ガス発生速度や機械的物性が低下する傾向がある。

【００６３】さて、自動車などの車両が高速で衝突した
際の衝撃を感知した後、瞬時に電気的又は機械的手段に
より点火剤が点火し、この火炎によりガス発生剤が着火
燃焼される。この着火方法により着火されたガス発生剤
の燃焼速度は、１ｍｍ／秒〜５００ｍｍ／秒程度であ
る。１ｍｍ／秒未満の燃焼速度の場合、エアバック内の
圧力上昇が遅いため望ましくない。一方、５００ｍｍ／
秒を越える燃焼速度の場合、エアバック内の圧力が急激
に上昇し、エアバックが破れる等の問題が生じるため、
ガス発生剤としての性能を十分に発揮できない傾向にあ
る。

【００６４】以上のような実施形態により発揮される効
果について以下に記載する。 ・ 実施形態のガス発生剤組成物によれば、酸化剤と還
元剤としての粉末状微結晶炭素が効率良く反応すること
から、適度な燃焼速度を発揮でき、さらにガス発生剤の
単位重量当たりの生成ガス量を多くすることができる。

【００６５】・ 実施形態のガス発生剤組成物によれ
ば、ガス発生剤の生成ガス量を多くすることができるた
め、ガス発生器内に装填するガス発生剤の量を低減させ
ることができる。

【００６６】・ 実施形態のガス発生剤組成物によれ
ば、ガス発生剤の量を少なくできるため、ガス発生器の
小型化を図ることができる。 ・ 実施形態のガス発生剤組成物によれば、酸化剤とし
て硝酸アンモニウムを使用した場合、さらに燃焼残査の
発生を抑制でき、それにより燃焼残査を捕集するための
フィルタ−を簡略化することができる。

【００６７】・ 実施形態のガス発生剤組成物によれ
ば、ガス発生剤の量を少なくでき、しかも燃焼残査を捕
集するフィルタ−を簡略化できることから、ガス発生器
をさらに小型化することができる。

【００６８】・ 実施形態のガス発生剤組成物によれ
ば、ガス発生剤組成物にはアジ化ナトリウムが含有され
ていないため、腐食性のナトリウムやナトリウム化合物
を生成するおそれはなく、さらに衝撃等の感度の高い原
材料も使用しないことから取扱いが容易である。

【００６９】・ 実施形態のガス発生剤組成物によれ
ば、酸化反応に必要な酸素を酸化剤により確保できるこ
とから、実質的に一酸化炭素の生成を抑制できる。 ・ 実施形態のガス発生剤組成物によれば、還元剤であ
る粉末状微結晶炭素は、安価な物質であることから、安
価なガス発生剤が供給できる。

【００７０】・ 実施形態のガス発生剤組成物によれ
ば、以上のような効果が得られるため、ガス発生剤組成
物及びその成形物はガス発生剤として最適である。 ・ 実施形態のガス発生剤成形物によれば、目的に応じ
て前記のようなガス発生剤組成物を円柱状、貫通孔を有
する円柱状、角柱状、貫通孔を有する角柱状等の形状に
賦形できる。このため、ガス発生器に容易に装填でき
て、ガス発生剤としての効果を有効に発揮させることが
できる。

【００７１】・ 実施形態のガス発生剤成形物によれ
ば、所定の外径及び長さの柱状に形成し、その中心に所
定の孔径を有する１個の貫通孔を穿設することにより、
プリテンショナー装置用に好適なものとすることができ
る。

【００７２】・ 実施形態のガス発生剤成形物によれ
ば、例えば押出成形法により、所定形状のガス発生剤成
形物を容易に、しかも効率良く製造することができる。

【００７３】

【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて、前記実
施形態のガス発生剤について具体的に説明する。 （実施例１）平均粒径１５μｍの硝酸アンモニウム９
４. ０重量％、比表面積約９５０ｍ²／ｇの活性炭６.
０重量％の割合になるように混合した後、この混合物を
ロ−タリ−式打錠機を使用して直径７mm×厚さ４. ５mm
の円柱状成形物を調整した。このガス発生剤組成物を用
いて、図２に示す密閉ボンブ試験装置により燃焼時の生
成ガス中の一酸化炭素濃度、燃焼残渣及び燃焼速度を求
めた。さらに、このガス発生剤組成物を用いて衝撃着火
感度も求めた。 （一酸化炭素、燃焼残渣及び燃焼速度の測定方法）ま
ず、密閉ボンブ試験装置について説明する。図２に示す
ように、ボンブ本体６内には一定容積を有する燃焼室７
が設けられ、その燃焼室７にはガス発生剤成形物１が装
填される。ボンブ本体６の一端側には燃焼室７内にガス
発生剤成形物１を装填したり、密閉したりするための栓
体８が装着され、ボルト９により着脱可能になってい
る。同じくボンブ本体６の一端側には、接続配線１０を
介して点火装置１１が接続されている。

【００７４】燃焼室７内における栓体９の内端面には一
対の電極１２が取り付けられて、一方の電極１２には前
記一方の接続配線１０が接続され、他方の電極１２はボ
ンブ本体６に接続されている。両電極１２には接続線を
介して点火玉１３が取り付けられている。そして、点火
装置１１を作動させることにより接続配線１０、電極１
２などを経て点火玉１３が点火し、燃焼室７のガス発生
剤成形物１を着火させて燃焼させるようになっている。

【００７５】ボンブ本体６の側面には、ガス抜き用バル
ブ１４が取り付けられており、サンプリング管１５を介
して燃焼室７と連通されている。このガス抜き用バルブ
１４から燃焼室７内のガスをサンプリングし、その燃焼
特性を評価できるようになっている。

【００７６】なお、ボンブ本体６の他端面には圧力変換
器１６が取り付けられ、連通管１７を介して燃焼室７と
連通されている。この圧力変換器１６から試料が燃焼し
た際の燃焼時間と燃焼圧力との関係を求めることができ
るようになっている。

【００７７】そして、栓体８を抜いた状態で燃焼室７内
にガス発生剤成形物１を装填比重０．１ｇ／ｃｃで装填
する。次いで、栓体８を閉めた後、点火装置１１にて燃
焼室７のガス発生剤成形物１を着火する。ガス発生剤成
形物１の燃焼後、ガス抜き用バルブ１４から生成ガスを
採取する。採取された生成ガスについて、ガスクロマト
グラフィ−を用いて一酸化炭素濃度を求めた。また、ガ
ス発生剤成形物１の燃焼後に栓体８を抜いて燃焼室７に
残った燃焼残査を捕集し、燃焼残査量を求めた。

【００７８】さらに、ガス発生剤成形物１が燃焼した際
の燃焼時間と燃焼圧力との関係を圧力変換器１６を介し
てオシロスコ−プにて計測し、燃焼圧力２１０kgf/cm²
時での燃焼速度を求めた。 （衝撃着火感度の測定方法）ＪＩＳＫ４８１０−７９の
「火薬類性能試験方法」の落槌感度試験により衝撃着火
感度を求めた。

【００７９】これらの試験結果を表１に示した。 （実施例２〜６）表１に示した組成で、実施例１と同様
の方法によりガス発生剤組成物を各々製造し、各々の特
性を実施例１と同じ方法で評価した。それらの結果を表
１に示した。 （実施例７）平均粒径１５μｍの硝酸アンモニウム８
２. ９重量％、比表面積約９５０ｍ²／ｇの活性炭３.
６重量％、ニトロセルロ−ス１２. ５重量％、ジフェニ
ルアミン１. ０重量％の割合になるように調整した混合
物に対し、酢酸エチルを５０重量％加え、いわゆるウェ
ルナ−混和機で均一に混合した。なお、ウェルナ−混和
機は、横方向に延びる回転軸に支持された撹拌羽根によ
り撹拌、混合する装置である。

【００８０】次いで、この混合物を押出装置に装填し
た。押出装置には予め３ｍｍのダイスが取り付けられて
おり、ガス発生剤の成形物は圧力をかけることにより、
このダイスを通りながら押出され円柱状に成形される。
この成形物を１．５ｍｍの長さに裁断し、乾燥すること
により粒状のガス発生剤組成物を得た。

【００８１】そして、その粒状ガス発生剤成形物につい
て、実施例１と同じ方法で各特性を評価した。それらの
結果を表１に示した。 （実施例８〜１５）表１及び表２に示した組成で、実施
例７と同様の方法によりガス発生剤組成物を各々製造
し、各々の特性を実施例７と同じ方法で評価した。それ
らの結果を表１及び表２に示した。 （実施例１６〜２８）表３及び表４に示した組成で、実
施例７と同様の方法によりガス発生剤組成物を調製し
た。次いで、この混合物を押出装置に装填した。押出装
置には予め目的とする成形物の形状になるダイスを取付
け、このダイスを通して１個の貫通孔を有する単孔薬を
成形した。得られた単孔薬を１．５ｍｍの長さに裁断
し、乾燥することにより粒状のガス発生剤組成物を得
た。

【００８２】各実施例とも成形物の製造性及びそのガス
発生剤組成物を用いた際の密閉ボンブ試験装置による燃
焼完了時間を求めた。その結果を表３及び表４に示し
た。 （比較例１及び２）それぞれ表２に示した組成で、比較
例１は実施例１、また比較例２は実施例７と同様の方法
によりガス発生剤組成物を製造し、各々の特性を実施例
１と同じ方法で評価した。それらの結果を表２に示し
た。

【００８３】

【表１】

【００８４】

【表２】

【００８５】

【表３】

【００８６】

【表４】

【００８７】表１及び表２に示したように、実施例１と
比較例１の比較から、粉末状微結晶炭素として活性炭を
使用した場合の燃焼速度は約２９mm／ｓであり、グラフ
ァイトを使用した場合の燃焼速度である約２mm／ｓに比
べて燃焼速度が非常に速かった。

【００８８】また、硝酸アンモニウムの配合量が、硝酸
アンモニウム及び粉末状微結晶炭素の総量に対して９４
〜９６重量％である各実施例においては成形が容易であ
り、また生成ガス中の一酸化炭素濃度は１０００ｐｐｍ
以上になることはない。

【００８９】一方、硝酸アンモニウムの配合量が硝酸ア
ンモニウム及び粉末状微結晶炭素の総量に対して９３重
量％未満になった場合（実施例２）には、燃焼残査、燃
焼速度及び成形物の機械的物性については良好である
が、生成ガス中の一酸化炭素濃度が５０００ｐｐｍ程度
に上昇することがわかった。

【００９０】さらに、硝酸アンモニウムの配合量が硝酸
アンモニウム及び粉末状微結晶炭素の総量に対して９９
重量％を越えた場合（実施例３）には、生成ガス中の一
酸化炭素濃度、燃焼残査及び成形物の機械的物性につい
ては良好であるが、燃焼速度が低下することがわかっ
た。

【００９１】従って、硝酸アンモニウム及び粉末状微結
晶炭素の総量に対して硝酸アンモニウムの配合量が９３
〜９９重量％で、粉末状微結晶炭素の配合量が１〜７重
量％の範囲であれば製造が容易であり、また燃焼速度も
適度であり、しかも生成ガス中の一酸化炭素濃度が１０
００ｐｐｍ以上になることはなく、好ましいことがわか
った。

【００９２】また、高エネルギ−物質を配合した場合は
燃焼速度がさらに向上することがわかった。ただし、Ｒ
ＤＸの配合量が１５重量％を越えた場合（実施例５）に
は、生成ガス中の一酸化炭素濃度、燃焼残査及び成形物
の機械的物性については良好であるが、燃焼速度が向上
し、さらに衝撃着火感度が高くなることがわかった。ま
た、結合剤を配合した場合には成形物の機械的物性が向
上し、取り扱いが容易となることがわかった。

【００９３】ただし、ニトロセルロ−スの配合比が２５
重量％を越えた場合（実施例８、１１）及びジメチルフ
タレートの配合比が５重量％を越えた場合（実施例１
４）、いずれも燃焼残査及び成形物の機械的物性につい
ては良好であるが、燃焼速度が低下し、生成ガス中の一
酸化炭素濃度が５０００ｐｐｍ近くとなった。

【００９４】また、表３及び表４に示したように、実施
例１６から２８の結果より、表面から内孔までの厚みで
ある薬厚が０．２〜０．４ｍｍであれば、使用する硝酸
アンモニウムが通常の硝酸アンモニウム又は相転移抑制
硝酸アンモニウムのどちらでもプリテンショナー用ガス
発生剤としての効果を充分に発揮できることがわかっ
た。

【００９５】これに対し、薬厚が０．１ｍｍ以下の場合
（実施例１７及び２２）、燃焼性能は良好であるが、製
造がやや低下することがわかった。また、薬厚が０．５
〜３．０ｍｍの場合（実施例１８、１９、２５及び２
８）、エアバッグ用ガス発生剤としての効果を充分に発
揮できることがわかった。さらに、ＲＤＸのような高エ
ネルギー物質を配合した場合、燃焼速度が向上し、燃焼
完了時間が短くなることがわかった。そのため、薬厚を
厚くすることができ（実施例２５及び２８）、製造性が
向上することがわかった。

【００９６】なお、前記実施形態より把握される技術的
思想について以下に記載する。 ・ ５〜２０ミリ秒（ｍｓ）で燃焼が完了するものであ
る請求項１０に記載のプリテンショナ−装置用ガス発生
剤成形物。

【００９７】このように構成した場合、ガス発生剤成形
物は極短時間で燃焼し、プリテンショナ−装置を有効に
作動させることができる。 ・ 前記硝酸アンモニウムは、その表面を吸湿性の少な
いコ−ティング剤で被覆処理したものである請求項４か
ら請求項７のいずれかに記載のガス発生剤組成物。

【００９８】このように構成した場合、硝酸アンモニウ
ムの吸湿性を効果的に抑制することができる。 ・ 前記粉末状微結晶炭素は活性炭である請求項１から
請求項７のいずれかに記載のガス発生剤組成物 このように構成した場合、ガス発生剤組成物の燃焼性能
を向上させることができる。

【００９９】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれば
次のような優れた効果を奏する。第１の発明のガス発生
剤組成物によれば、酸化剤と粉末状微結晶炭素が効率良
く反応することから、適度な燃焼速度を有し、実質的に
一酸化炭素を生成せず、感度が適正で取扱いが容易であ
るとともに、コストの低減を図ることができる。

【０１００】第２の発明のガス発生剤組成物によれば、
第１の発明の効果に加え、実質的に一酸化炭素の生成を
抑制することができる。第３の発明のガス発生剤組成物
によれば、第１又は第２の発明の効果に加え、製造性を
向上させ、成形物の機械的特性も向上させることができ
る。

【０１０１】第４の発明のガス発生剤組成物によれば、
第１から第３のいずれかの発明の効果に加え、燃焼残査
の発生がないため、燃焼残査を捕集するためのフィルタ
−を簡略化することができるとともに、ガス発生剤の量
を少なくでき、ガス発生器の小型化を図ることができ
る。

【０１０２】第５の発明のガス発生剤組成物によれば、
第１から第３のいずれかの発明の効果に加え、温度によ
る硝酸アンモニウムの結晶構造の変化を防止でき、ガス
発生剤の粉化を抑制することができる。

【０１０３】第６の発明のガス発生剤組成物によれば、
第１から第５のいずれかの発明の効果に加え、ガス発生
剤成形物の燃焼速度を向上でき、大きな形状設計とする
ことが可能となるためにガス発生剤成形物の製造を容易
にすることができる。

【０１０４】第７の発明のガス発生剤組成物によれば、
第１から第６のいずれかの発明の効果に加え、ガス発生
剤成形物の機械的物性が向上し、さらにガス発生剤成形
物の製造を容易にすることができる。

【０１０５】第８の発明のガス発生剤成形物によれば、
目的に応じて適宜の形状に賦形でき、ガス発生器に容易
に装填できて、ガス発生剤としての効果を有効に発揮さ
せることができる。

【０１０６】第９の発明のエアバック用ガス発生剤成形
物によれば、エアバック用に適した形状に賦形でき、ガ
ス発生器に容易に装填できて、エアバック用ガス発生剤
としての効果を有効に発揮させることができる。

【０１０７】第１０の発明のプリテンショナ−装置用ガ
ス発生剤成形物によれば、プリテンショナ−装置用に適
した形状に賦形でき、ガス発生器に容易に装填できて、
プリテンショナ−装置用ガス発生剤としての効果を有効
に発揮させることができる。

【０１０８】第１１の発明のガス発生剤成形物の製造方
法によれば、所定形状のガス発生剤組成物を容易に、し
かも効率良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）〜（ｈ）は、ガス発生剤成形物の形状
例を示す斜視図。

【図２】 ガス発生剤の燃焼測定用の密閉ボンブ試験装
置を示す断面図。

【符号の説明】

１・・・ガス発生剤成形物。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化剤及び粉末状微結晶炭素を含有する
   ガス発生剤組成物。
2. 【請求項２】 酸化剤成分の含有量が９３〜９９重量
   ％、粉末状微結晶炭素の含有量が１〜７重量％である請
   求項１に記載のガス発生剤組成物。
3. 【請求項３】 酸化剤成分の平均粒子径が１〜１０００
   μｍ、粉末状微結晶炭素の平均粒子径が１〜５００μｍ
   であり、比表面積が５〜１６００ｍ² ／ｇである請求項
   １又は請求項２に記載のガス発生剤組成物。
4. 【請求項４】 酸化剤が硝酸アンモニウムである請求項
   １から請求項３のいずれかに記載のガス発生剤組成物。
5. 【請求項５】 酸化剤が相転移抑制硝酸アンモニウムで
   ある請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス発生
   剤組成物。
6. 【請求項６】 さらに高エネルギ−物質を含有する請求
   項１から請求項５のいずれかに記載のガス発生剤組成
   物。
7. 【請求項７】 さらに結合剤及び不揮発性溶剤を含有す
   る請求項１から請求項６のいずれかに記載のガス発生剤
   組成物。
8. 【請求項８】 酸化剤及び粉末状微結晶炭素を含有する
   ガス発生剤組成物を所定形状に成形したガス発生剤成形
   物。
9. 【請求項９】 請求項１から請求項７のいずれかに記載
   のガス発生剤組成物を外径５〜４０ｍｍ及び長さ５〜４
   ０ｍｍの柱状に成形し、その内部に軸線方向に延びる７
   個若しくは１９個の貫通孔をほぼ均等距離をおいて穿設
   し、その貫通孔の内径を１〜１０ｍｍ、表面から貫通孔
   までの厚みを３ｍｍ以下となるように構成するか、又は
   外径３〜１０ｍｍ及び長さ２〜１０ｍｍの柱状に成形
   し、その中心に軸線方向に延びる１個の貫通孔を穿設
   し、その貫通孔の孔径を１〜８ｍｍ、表面から貫通孔ま
   での厚みを３ｍｍ以下となるように構成したエアバック
   用ガス発生剤成形物。
10. 【請求項１０】 請求項１から請求項７のいずれかに記
    載のガス発生剤組成物を外径０. ５〜５ｍｍ及び長さ
    ０. ５〜５ｍｍの柱状に成形し、その中心に軸線方向に
    延びる１個の貫通孔を穿設し、その貫通孔の孔径を０.
    １〜４ｍｍ、表面から貫通孔までの厚みを１ｍｍ以下と
    なるように構成したプリテンショナ−装置用ガス発生剤
    成形物。
11. 【請求項１１】 請求項１から請求項７のいずれかに記
    載のガス発生剤組成物に有機溶剤を加えて塊状体とし、
    その塊状体を押出装置により所定形状に押出し成形する
    ガス発生剤成形物の製造方法。