JP2001226189A - ガス発生剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼時に燃焼温度が低く、発熱量が小さく、
ガス発生器自体の小型化が可能なガス発生剤組成物の提
供。 【解決手段】 ニトログアニジンと、(a) アルカリ金属
またはアルカリ土類金属の硝酸塩あるいは亜硝酸塩、
(b) 銅、コバルト、鉄、マンガン、ニッケル、亜鉛、モ
リブデンまたはビスマスから選ばれた金属の酸化物また
は複酸化物、あるいはこれらの混合物からなる酸化剤と
を必須成分として含有するガス発生剤組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、航空機等
に搭載される人体保護のために供せられるエアバッグシ
ステムにおいて、作動ガスとなるガス発生剤組成物に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、自動車、航空機等のエアバッグシ
ステムに用いられているガス発生剤としてアジ化ソーダ
が公知である。アジ化ソーダを用いたガス発生剤はその
燃焼特性に関して特に問題がなく、広く実用に供せられ
ている。しかし、アジ化ソーダは本質的に好ましくない
欠点を有しており、例えば、分解爆発に対する危険性、
重金属との反応による爆発性化合物の生成、大量廃棄時
に心配される環境汚染問題等、当該分野の多数の特許で
指摘されている。

【０００３】また、これらの問題を解決する手段として
アジ化ソーダに替わる化合物が検討されている。例え
ば、特公平６−５７６２９号にはテトラゾール、トリア
ゾールの遷移金属錯体を含むガス発生剤組成物が開示さ
れている。また、特開平５−２５４９７７号にはトリア
ミノグアニジン硝酸塩を含むガス発生剤組成物が、特開
平６−２３９６８３号にはカルボヒドラジドを含むガス
発生剤組成物が、特開平７−６１８８５号には酢酸セル
ロースとニトログアニジンを含む窒素含有非金属化合物
を含有するガス発生剤組成物が開示されている。更に、
ＵＳＰ５１２５６８４号では15〜30％のセルロース系バ
インダーと共存するエネルギー物質としてニトログアニ
ジンの使用が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】含窒素有機化合物は一
般的に燃焼において、化学当量分、すなわち化合物分子
中の炭素、水素、その他の元素の燃焼に必要な量の酸素
を発生させるだけの酸化剤を用いる際、アジド系化合物
に比べて発熱量が大きく、燃焼温度が高いという欠点を
有している。エアバッグ用インフレータシステムとして
はガス発生剤の性能だけでなく、そのシステム自体が自
動車の通常の運転に際して邪魔にならない程度の大きさ
であることが必須であるが、ガス発生剤の燃焼時の燃焼
温度が高いことや発熱量が大きいことは、ガス発生器を
設計する場合、除熱のための付加的な部品を必要とし、
ガス発生器自体の小型化が不可能である。つまり、ガス
発生剤は燃焼時に燃焼温度が低く、発熱量が小さいとい
う特性を持つものの方が優秀である。従って、上記のよ
うな公知のガス発生剤組成物はエアバッグシステムへの
応用としては未だ満足すべきものとは言えない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は前記した問
題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成
するに至った。即ち、本発明は、下記(1) 〜(5) に示す
ガス発生剤組成物を提供するものである。

【０００６】(1) ニトログアニジンと、下記(a) 、(b)
またはこれらの混合物からなる酸化剤とを必須成分とし
て含有することを特徴とするガス発生剤組成物。 (a) アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硝酸塩ある
いは亜硝酸塩 (b) 銅、コバルト、鉄、マンガン、ニッケル、亜鉛、モ
リブデンまたはビスマスから選ばれた金属の酸化物また
は複酸化物 (2) ニトログアニジンの含有量が20〜80重量％、酸化剤
の含有量が80〜20重量％である上記(1) 記載のガス発生
剤組成物。 (3) 更に、結合剤を、組成物全量に対し５重量％以下含
有することを特徴とする上記(1) 又は(2) 記載のガス発
生剤組成物。

【０００７】(4) 酸化剤が酸化銅である上記(1) 〜(3)
のいずれかに記載のガス発生剤組成物。 (5) ニトログアニジンを25〜40重量％、酸化銅を75〜60
重量％含有する上記(4)記載のガス発生剤組成物。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【０００９】本発明のガス発生剤組成物中のニトログア
ニジンの含有量は酸化剤の種類及び酸素バランスにより
その含有量は異なるが、好ましくは20〜80重量％、更に
好ましくは20〜60重量％である。最も好ましくは例えば
酸化剤として酸化銅を用いた時燃焼温度として2200Ｋ以
下となり、発生ガス量が1.2mol/100ｇ以上となる25〜40
重量％である。

【００１０】本発明において、酸化剤としては、上記
(a) 、(b) またはこれらの混合物が用いられる。(a) の
アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硝酸塩あるいは
亜硝酸塩としては、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝
酸マグネシウム、硝酸ストロンチウムなどの硝酸のアル
カリ金属塩またはアルカリ土類金属塩、亜硝酸ナトリウ
ム、亜硝酸カリウム、亜硝酸マグネシウム、亜硝酸スト
ロンチウムなどの亜硝酸のアルカリ金属塩またはアルカ
リ土類金属塩が挙げられる。また、(b) の銅、コバル
ト、鉄、マンガン、ニッケル、亜鉛、モリブデンまたは
ビスマスから選ばれた金属の酸化物または複酸化物とし
ては、具体的には、ＣｕＯ、Ｃｕ₂Ｏ、Ｃｏ₂Ｏ₃ 、Ｃｏ
Ｏ、Ｃｏ₃Ｏ₄ 、Ｆｅ₂Ｏ₃ 、ＦｅＯ、Ｆｅ₃Ｏ₄、ＭｎＯ
₂ 、Ｍｎ₂Ｏ₃、Ｍｎ₃Ｏ₄、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＭｏＯ₃、
ＣｏＭｏＯ₄、Ｂｉ₂ＭｏＯ₆、Ｂｉ₂Ｏ₃等が挙げられ
る。これらの酸化剤の中では酸化銅が最も好ましい。

【００１１】本発明に用いられる酸化剤は上記のものを
どのように組み合わせて用いても良いが、ガス発生剤組
成物中の酸化剤の含有量は好ましくは80〜20重量％、更
に好ましくは80〜40重量％である。最も好ましくは例え
ば酸化剤として酸化銅を用いた時、燃焼温度として2200
Ｋ以下となり、発生ガス量が1.2mol/100ｇ以上となる75
〜60重量％である。

【００１２】本発明のガス発生剤組成物は更に結合剤を
含有していてもよい。本発明に用いられる結合剤として
はシリカ、アルミナ、二硫化モリブデン等の無機結合
剤、または微結晶性セルロース、ポバール、高分子オリ
ゴマー等の有機結合剤が挙げられる。本発明のガス発生
剤組成物中の結合剤の含有量は５重量％以下であること
が好ましい。

【００１３】ニトログアニジンと上記酸化剤とを含有す
る本発明のガス発生剤組成物は、これまでに開示された
ガス発生剤組成物と比較すると全体的に燃焼温度が低
く、総発熱量が小さい傾向が見られる。特に、ニトログ
アニジンとＣｕＯを組み合わせた組成はこれらの点で非
常に優れており、最も重要な組成である。また、この組
成は酸素バランスを変化させることにより、燃焼速度、
圧力指数を変化させることができる。ここで圧力指数と
は、燃焼速度ｒ(mm/sec)＝ａ×ｐⁿ （ここで、ａはガス
発生剤を構成する物質と初期温度に依存する定数、ｐは
測定圧力(kgf/cm²）を示す）で表した時の指数ｎを意味
する。上記組成は酸素バランスをプラス側に変化させる
に従い、ｎの値が０に近づいて行くという性質を有して
おり、これは燃焼の安定性という観点から見て特に好ま
しいものである。

【００１４】本発明のガス発生剤組成物は好ましくは粉
末状で混合することにより得られ、混合は必要により水
等の存在下湿式法で行うこともできる。また本発明のガ
ス発生剤組成物は必要により顆粒状、ペレット状、ディ
スク状等の適当な形状に成型して使用することができ
る。また、燃焼速度の遅い組成においては押出成型法に
より成型して使用することもできる。

【００１５】本発明のガス発生剤組成物は自動車、航空
機等に搭載される人体保護のために供せられるエアバッ
グシステム用のガス発生剤組成物として特に有用であ
る。本発明のガス発生剤組成物に含まれるニトログアニ
ジンはエアバッグシステムに要求される長期経時安定性
を有し、且つ燃焼特性も優れている。

【００１６】

【実施例】以下に実施例及び比較例をあげて本発明を具
体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定
されるものではない。

【００１７】実施例１〜５及び比較例１〜７ 表１に、本発明の実施例としてニトログアニジンを含む
ガス発生剤組成物の理論燃焼温度を示した。また、比較
例として、特公平６−５７６２９号に開示された５−ア
ミノテトラゾール（５−ＡＴ）の遷移金属錯体を含むガ
ス発生剤組成物（比較例１、２）、特開平５−２５４９
７７号に開示されたトリアミノグアニジン硝酸塩を含む
ガス発生剤組成物（比較例３）、特開平６−２３９６８
３号に開示されたカルボヒドラジドを含むガス発生剤組
成物（比較例４）、特開平７−６１８８５号に開示され
た酢酸セルロースと窒素含有非金属化合物を含むガス発
生剤組成物（比較例５、６、７）の理論燃焼温度を示し
た。

【００１８】

【表１】

【００１９】実施例６〜１４ ニトログアニジンとＣｕＯを含むガス発生剤組成物はそ
の混合比を変えることで燃焼温度、燃焼速度、ガス発生
剤組成物ペレットの密度、発生ガス量を変化させること
ができた。表２にそのデータを示した。燃焼速度は70kg
f/cm² の圧力下で測定した。

【００２０】

【表２】

【００２１】以上の結果が示す通り、本発明のガス発生
剤組成物はこれまでに開示されたガス発生剤組成物に比
べて、燃焼温度において特に優れており、ガス発生器を
小型化し、エアバッグシステムへ適用する道が開かれ
た。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ニトログアニジンと、下記(a) 、(b) ま
   たはこれらの混合物からなる酸化剤とを必須成分として
   含有することを特徴とするガス発生剤組成物。 (a) アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硝酸塩ある
   いは亜硝酸塩 (b) 銅、コバルト、鉄、マンガン、ニッケル、亜鉛、モ
   リブデンまたはビスマスから選ばれた金属の酸化物また
   は複酸化物
2. 【請求項２】 ニトログアニジンの含有量が20〜80重量
   ％、酸化剤の含有量が80〜20重量％である請求項１記載
   のガス発生剤組成物。
3. 【請求項３】 更に、結合剤を、組成物全量に対し５重
   量％以下含有することを特徴とする請求項１又は２記載
   のガス発生剤組成物。
4. 【請求項４】 酸化剤が酸化銅である請求項１〜３のい
   ずれか一項に記載のガス発生剤組成物。
5. 【請求項５】 ニトログアニジンを25〜40重量％、酸化
   銅を75〜60重量％含有する請求項４記載のガス発生剤組
   成物。