JP2002508297A - 過塩素酸アンモニウムをベースとする無毒なガスを発生する発火混合物 - Google Patents
過塩素酸アンモニウムをベースとする無毒なガスを発生する発火混合物Info
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Abstract
Description
焼ガスによってエアバッグを膨張させて自動車の乗客を保護する装置に使用れる
ガス発生方法に関するものである。 本発明は特に、自動車の安全上許容可能な温度で、窒素に富んだ無毒な「冷た
い」ガスとよばれる清浄なガスを発生する発火組成物に関するものである。
式性ガス発生器は清浄且つ無毒なガス(すなわち、エアバッグの壁に傷を付ける
恐れのあるホットスポットを形成しやすい固体粒子を含まず、しかも、酸化窒素
、一酸化炭素および塩素化物の含有率が低いガス)を約30ミリ秒の極めて短時間
に発生できるものでなければならない。そのために種々の発火組成物が開発され
ている。
。これらの組成物は必要に応じて結合剤を含むことができるが、いずれにせよ、
大きな欠点がある。 第1の欠点は組成物の燃焼時に多量の粉塵が出るため、かなり大きな濾過器で
濾過しなければならず、ガス発生器の重量とコストの両方が増大する点にある。
第2にの欠点はアジ化物は極めて有毒な化合物であり、しかも、起爆薬であるア
ジ化鉛または他の重金属のアジ化物を生じる危険性がある点にある。従って、こ
れらの組成物は自動車内に何年も満足な状態で保存しておくのが難しい。
成物である。これらの組成物は「ダブルベース粉末」ともよばれ、急速に燃焼し
、粉塵が出ないため極めて重要である。しかし、これらの組成物は経時的に完全
に安定ではない。この現象のため自動車内で組成物の効果が数年で低下するとい
う欠点がある。 第3の発火組成物群は基本的に有機結合剤と無機過塩素酸塩のような無機酸化
爆薬とで構成される「コンポジット」とよばれる組成物である。これらの組成物
は燃焼速度が速く、耐老化性に優れている点で極めて有効である。
)には内部塩素捕集剤としての硝酸ナトリウムの存在下で、結合剤がポリ塩化ビ
ニルで、酸化爆薬が過塩素酸アンモニウムである組成物が提案されている。しか
し、エネルギー発生剤の存在下で塩素化した結合剤を用いることは特に安全性お
よび発生したガスの毒性の観点から厄介な操作になる。
るコンポジット組成物も提案されている。この組成物は例えばフランス国特許第
FR-A-2,190,776号およびフランス国特許第FR-B-2,213,254号(またはその対応米
国特許第3,986,908号および米国特許第3,964,256号)に記載されている。しかし
、この組成物は自動車メーカーが望まない、酸素を非常に多く含むガスを発生す
るという欠点がある。
合物とからなる組成物が提案されている。この組成物は例えばフランス国特許第
2,728,562号(またはその対応する米国特許第5,610,444号)に記載されており、
窒素に富んだ無毒で清浄なガスを発生するが、燃焼温度が極めて高いという欠点
がある。 アジ化物または金属窒化物等の窒素化合物と混合した過塩素酸アンモニウムと
硝酸ナトリウムとをベースにした組成物も提案されている。しかし、例えば米国
特許第3,814,694号に記載されたこれらの組成物はアジ化物を含む組成物に関す る上記の欠点がある。 また、トリアゾールまたはテトラゾールの窒素化合物と組合せた過塩素酸アン
モニウムと硝酸ナトリウムとの混合物からなる組成物も提案されている。この組
成物は例えば米国特許第4,909,549号に記載されており、窒素に富んだ清浄なガ スを発生するが、このガスはかなり有毒で、使用するには自動車の安全上から空
気で希釈しなければならないという欠点がある。
動車の安全上許容可能な温度で発生する発火組成物が依然として求められている
。本発明の目的はこのような組成物を提供することにある。
発生用発火組成物であって、主酸化爆薬が硝酸ナトリウム、炭酸リチウムおよび
炭酸カリウムからなる群の中から選択される塩素捕集剤と過塩素酸アンモニウム
との少なくとも一つの混合物を含み、過塩素酸アンモニウム/塩素捕集剤の重量
比が5.0以下である組成物において、 上記結合剤の重量含有率が組成物の全重量の10%以下であり、主酸化爆薬の重
量含有率が組成物の全重量の50〜75%であり、上記添加剤が酸化銅(II)CuOお よび塩基性硝酸銅Cu(NO3)2・3Cu(OH)2からなる群の中から選択される少なくとも
1種の銅化合物を含み且つニトログアニジン、硝酸グアニジン、オキサミド(oxa
mide)、ジシアンジアミドC2H4N4および金属シアンアミドからなる群の中から選
択される少なくとも1種の有機窒素化合物を含むことを特徴とする組成物を提供 する。
、特にエポキシまたはヒドロキシ末端基を有するポリアクリルゴムからなる群の
中から選択される。結合剤の重量含有率は組成物の全重量の6〜10%であるのが
有利であり、主酸化爆薬の重量含有率は組成物の全重量の70〜75%であるのが有
利である。また、過塩素酸アンモニウム/塩素捕集剤の重量比は4.0以下、好ま しくは1.5以下であるのが有利である。
らなる。この共沈粒子は例えば過塩素酸アンモニウムと硝酸ナトリウムとの溶液
を噴霧し、得られた粒子に含まれる水を蒸発させて得られる。この噴霧および蒸
発操作は共沈塩の顆粒を得るのに通常用いられる装置を用いて行うことができる
。主酸化爆薬が硝酸ナトリウムに加えて他の塩素捕集剤を含む場合はそれも共沈
させることができる。
mである。 本発明の好ましい第4実施例では、過塩素酸アンモニウム/塩素捕集剤の重量 比は約0.95である。 本発明の好ましい第5実施例では、金属シアンアミドはナトリウムシアンアミ
ド、亜鉛シアンアミドおよび銅シアンアミドの中から選択される。亜鉛シアンア
ミドZnCN2が特に好ましい。
む。この場合には過塩素酸カリウムの爆薬の重量含有率は過塩素酸アンモニウム
の重量含有率の約1.7倍であるのが有利である。 本発明組成物は結合剤の含有率が低く、過塩素酸アンモニウムと塩素捕集剤と
をベースとする主酸化爆薬の他に反応性添加剤が存在するので、容易に発火し、
2200 K以下、多くの場合は2000 K以下の温度で燃焼し、窒素に豊む無毒で清浄な
ガスを発生するので、自動車の乗客を保護するエアバッグの膨張に極めて適して
いる。
合剤が既に固体状態である場合の本発明組成物の製造および成形は顆粒化(pasti
llage)によって行うのが有利である。この場合には組成物の各固体成分を10〜50
μmの粒径に個別に粉砕した後、乾燥混合する。こうして得られた混合物をホッ パを通して寸法を分類し、圧縮乾燥して顆粒または円盤にする。この架橋可能な
結合剤の重合は一般に100℃で2時間半または120℃で30分間加熱して行なう。
だけでなく、エポキシ樹脂をベースとするある種の結合剤のように、未架橋の状
態で結合剤が液体状態である場合の本発明組成物の製造および成形はいわゆる「
室温」すなわち約20℃での押出しによって行うのが有利である。この場合には溶
媒、一般にはトリクロロエチレン、メチルエチルケトンまたはトルエンに希釈し
た結合剤を温度制御された一軸スクリュー押出機へ導入し、次いで上記のように
粉砕した固体成分を添加し、得られたペーストを所望形状、例えば管状ストラン
ド、多孔質葉状リングまたは多孔質円筒形に押し出し、所望長さに切断し、溶媒
を乾燥除去した後に架橋可能な結合剤を加熱して重合させる。
も1種の塩素捕集剤とをベースとする主酸化爆薬と、反応性添加剤とを基本構成 とするコンポジット発火組成物の形をしている。 結合剤は架橋可能な還元性結合剤であり、重量含有率は組成物の全重量の10%
以下である。従って、本発明組成物は結合剤含有率が低い組成物である。この結
合剤の重量含有率は6〜10%であるのが好ましい。好ましい結合剤はエポキシ樹
脂をベースとするか、シリコン樹脂をベースとするか、ヒドロキシ末端基または
エポキシ末端基を有するポリアクリルゴムをベースとする還元性結合剤である。
固体状態にすることができる。液体状態の結合剤は押出し成形される組成物に適
しており、固体状態の結合剤は顆粒化成形される組成物に適している。 主酸化爆薬の重量含有率は組成物の全重量の50〜75%、好ましくは70〜75%で
ある。この主酸化爆薬は過塩素酸アンモニウムと、硝酸ナトリウム、炭酸リチウ
ムおよび炭酸カリウムからなる群の中から選択される塩素捕集剤との混合物で無
ければならない。塩素捕集剤は硝酸ナトリウムであることが多い。過塩素酸アン
モニウム/塩素捕集剤の重量比は5.0以下、好ましくは4.0以下である。酸化窒素
含有率を極めて低くし且つ燃焼温度を2200 K以下、多くの場合は約2000 Kにする
には、過塩素酸アンモニウム/塩素捕集剤の重量比を1.5以下、多くの場合は約0
.95にするのが好ましい。
捕集剤と共沈させた過塩素酸アンモニウムの粒子を使用するのが有利である(特 に塩素捕集剤が硝酸ナトリウムである場合)。 主酸化爆薬は、過塩素酸アンモニウムの他に、カリウムイオンの内部塩素捕集
剤を有する過塩素酸カリウムを含むことができる。
性を高めるために、本発明組成物は、主酸化爆薬に加えて、反応性添加剤を含む
。この反応性添加剤は酸化銅(II)CuOおよび塩基性硝酸銅Cu(NO3)2・3Cu(OH)2 からなる群の中から選択される銅化合物と、ニトログアニジン、硝酸グアニジン
、オキサミド、ジシアンジアミドおよび金属シアンアミドからなる群の中から選
択される有機窒素化合物とからなる。金属シアンアミドとしてはナトリウムシア
ンアミド、亜鉛シアンアミドおよび銅シアンアミドが好ましく、亜鉛シアンアミ
ドZnCN2が特に好ましい。
できる。押出成形される組成物の場合には、追加の添加剤として例えばシリコン
のミクロビーズを添加することができる。主酸化爆薬の各成分および本発明で使
用可能な各種添加剤は固体状態であり、一般に10〜50μmの粒径に微粉砕してか ら組成物の配合および成形に用いる。 以下、本発明の実施例を説明するが、本発明が下記実施例に限定されるもので
はない。
が7mmの顆粒にした。結合剤の粒径は20〜30μmに、過塩素酸アンモニウムの粒 径は10〜50μmに、硝酸ナトリウムおよび有機窒素化合物の粒径は約30μmに、 銅化合物の粒径は数μmにそれぞれ粉砕した。 過塩素酸アンモニウムと硝酸ナトリウムを共沈粒子の形で用いる場合には、予
備粉砕操作を行う必要はない。共沈粒子の粒径は10〜50μm、大抵は約20μmであ
る。
〔表2〕に示す。 表中の略号は下記のものを表す: Tc(K) =燃焼温度(ケルビン) CO(ppm) =(体積2.5m3当たりの)一酸化炭素ガスの含有量(ppm表記) NOx(ppm) =(体積2.5m3当たりの)酸化窒素ガスの全含有量(ppm表記) res@Tc =燃焼温度でのガス中の固体残留物の全含有率(%表記) res@1000 K =1000 Kでのガス中の固体残留物の全含有率(%表記)(1000 Kは ガス発生器の出口温度にほぼ等しい。
物の場合は固体残留物の全てが濾過前の燃焼室内で生成する。実施例32〜39 〔表3〕は本発明のさらに別の組成物とその理論評価値とを示している。 表中の略号は上記と同じものを表し、新たな略号「DCDA」はジシアンジアミド
を意味する。
器に充填した。これらのガス発生器を60リットル容の容器内に入れ、点火した。
実際の燃焼温度と、容器内のガスの一酸化炭素および酸化窒素の濃度とをドレー
ガー(DRAEGER)管を用いて測定した。 結果は以下の通り: 実施例11の顆粒からなる燃料: 燃焼温度:1735 K 酸化窒素濃度:1500〜2500 ppm 一酸化炭素濃度:400 ppm
Claims (12)
- 【請求項1】 架橋した還元剤の結合剤と、添加剤と、主酸化爆薬とを含む
ガス発生発火組成物であって、主酸化爆薬が、硝酸ナトリウム、炭酸リチウムお
よび炭酸カリウムからなる群の中から選択される塩素捕集剤と過塩素酸アンモニ
ウムとの混合物を少なくとも含み、過塩素酸アンモニウム/塩素捕集剤の重量比
が5.0以下である組成物において、 結合剤の重量含有率が組成物の全重量の10%以下であり、主酸化爆薬の重量含
有率が組成物の全重量の50〜75%であり、上記添加剤が酸化銅(II)CuOおよび 塩基性硝酸銅Cu(NO3)2・3Cu(OH)2からなる群の中から選択される少なくとも1種 の銅化合物を含み、かつニトログアニジン、硝酸グアニジン、オキサミド、ジシ
アンジアミドおよび金属シアンアミドからなる群の中から選択される少なくとも
1種の有機窒素化物を含むことを特徴とする組成物。 - 【請求項2】 結合剤が、シリコン樹脂をベースとする架橋可能な還元剤の
結合剤、エポキシ樹脂をベースとする架橋可能な還元剤の結合剤および反応性末
端基を有するポリアクリルゴムからなる群の中から選択される請求項1に記載の
組成物。 - 【請求項3】 結合剤の重量含有率が組成物の全重量の6〜10%である請求
項2に記載の組成物。 - 【請求項4】 主酸化爆薬の重量含有率が組成物の全重量の70〜75%である
請求項3に記載の組成物。 - 【請求項5】 過塩素酸アンモニウム/塩素捕集剤の重量比が4.0以下であ る請求項4に記載の組成物。
- 【請求項6】 過塩素酸アンモニウム/塩素捕集剤の重量比が1.5以下であ る請求項1に記載の組成物。
- 【請求項7】 主酸化爆薬が共沈させた過塩素酸アンモニウムと硝酸ナトリ
ウムとからなる請求項1に記載の組成物。 - 【請求項8】 共沈させた過塩素酸アンモニウムと硝酸ナトリウムとからな
る粒子の粒径が10〜50μmである請求項7に記載の組成物。 - 【請求項9】 過塩素酸アンモニウム/塩素捕集剤の重量比が約0.95である
請求項6に記載の組成物。 - 【請求項10】 金属シアンアミドがナトリウムシアンアミド、亜鉛シアン
アミドおよび銅シアンアミドの中から選択される請求項1に記載の組成物。 - 【請求項11】 金属シアンアミドが亜鉛シアンアミドZnCN2である請求項 10に記載の組成物。
- 【請求項12】 主酸化爆薬が過塩素酸カリウムをさらに含む請求項1〜1
1のいずれか一項に記載の組成物。
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