JP2002541049A - ガス発生組成物を処方する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 好ましいガス発生組成物は５−アミノテトラゾール硝酸塩と酸化剤の結合剤を含んでいる。その酸化剤は非金属と金属の硝酸塩、亜硝酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、過塩素酸塩および酸化物を含むグループから選択してもよい。５−アミノテトラゾール硝酸塩は酸素リッチな燃料として特徴があり、従って、自己爆燃性燃料であると考えられている。しかしながら、ある種の用途では酸素バランスを設定するために、酸化剤の使用が好ましい。組成物の処方方法も記載されている。これらの組成物は搭乗員抑制装置の中のエアバグのインフレーションとシートベルトプリテンショナーに特に適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の背景 発明の分野 本発明は燃焼させたときに自動車内で車両搭乗員抑制システムを作動させるた
めに有用であるガスを急速に発生させる無毒のガス発生組成物に関し、特に本発
明は認容可能な燃焼速度と持続燃焼を有するのみならず、認容可能な火炎温度で
固体粒子に対して比較的高いガス体積比率を有する熱的に安定な非アジ化物系の
ガス発生剤に関する。

【０００２】 アジ化物系を原料とするガス発生剤から非アジ化物系ガス発生剤への展開は先
行技術中の文献によく登場する。アジ化物系のガス発生剤と比較した時に非アジ
化物系のガス発生剤組成物の利点は特許文献に広範囲に記載されている。例えば
、ＵＳ特許、4,370,181、4,909,549、4,948,439、5,084,118、5,139,588、5,035
,757、 5,386,775および5,827,329 を参照すること、その討議事項を参考文献の
形で本件に組み込む。

【０００３】 燃料成分に加えて、発火用の非アジ化物系ガス発生剤はしばしば急速な燃焼の
ために必要な酸素を提供する酸化剤のような成分を含有しており、発生した毒性
ガスの量、炭素と窒素の毒性酸化物を無害なガスに転換することを促進する触媒
の量、更に燃焼中および燃焼直後に出来た固体および液体生成物を濾過可能なク
リンカー様の粒子に会合させるスラグ形成成分の量を低減する。燃焼速度強化剤
または発射調節剤および発火助剤のような他の選択的添加物もガス発生剤の発火
可能性と燃焼特性を制御するために使用する。

【０００４】 公知の非アジ化物系ガス発生組成物の欠点の一は燃焼中に生じた固体残留物の
量とその物性である。燃焼の結果として生じた固体を濾過しなくては成らなく、
そうでなければ、車両搭乗員との接触から遠ざけなければならない。従って、極
めて少ない固体粒子を生成するが、許容できる速度で安全装置をインフレートす
るのに十分に大量の非毒性のガスを発生させる組成物を開発することは極めて望
ましい。

【０００５】 相安定化した硝酸アンモニウムの使用は好ましく、その理由はこの物質が燃焼
中に豊富な非毒性ガスと極めて少ない固体を生ずるからである。しかしながら、
使用するためには、自動車に使用するためのガス発生剤は熱的に安定でなくては
成らない。

【０００６】 相安定化したまたは純粋の硝酸アンモニウムを取り入れたガス発生組成物はし
ばしば熱安定性が不足し、しかも可塑剤および結合剤のような関連する添加物の
組成によって変動するが、受容できない高い濃度の毒性ガス、例えばＣＯおよび
ＮＯｘを発生する。加えて、硝酸アンモニウムは発火させにくく、燃焼速度が遅
く、しかも性能の変化を付けにくい。この問題を解決するために硝酸アンモニム
を取り込んだ種々の公知のガス発生組成物はＢＫ(ＮＯ_３）_４のようなよく知ら
れた点火助剤を使用している。しかしながら、ＢＫ(ＮＯ_３）_４の様な発火助剤
の添加は好ましくなく、その理由はこの物質が極めて不安定であって、高エネル
ギーを持つ化合物であり、更に、熱不安定性および固体の生成量の増加に効果を
示すからである。

【０００７】 硝酸アンモニウムを含むある種のガス発生組成物は熱的に安定であるが、しか
しガスインフレーター中での使用には所望よりも低い燃焼速度を有する。乗客保
護インフレーターに使用するためには、ガス発生組成物は一般的には少なくとも
０．４インチ／秒（ｉｐｓ）または１０００ｐｓｉよりも大きい燃焼速度を必要
とする。０．４０ｉｐｓ、１０００ｐｓｉより 少ない燃焼速度を有するガス発
生剤は信頼できるようには点火せず、かつしばしばインフレーター中で「火炎な
し」と言う結果になる。

【０００８】 指摘しなくては成らないその他の問題はＵ．Ｓ．輸送局（ＤＯＴ）規則がガス
発生剤にキャップテスト（ｃａｐ ｔｅｓｔｉｎｇ）を要求していることである
。硝酸アンモニウムと同時にしばしば使用される燃料の爆発の危険性故に、硝酸
アンモニウムを取り込んだ大抵の推進火薬は大きなディスクに加工しない限り、
キャップテストを通過できなく、このことは逆にインフレーターの設計の柔軟性
を低下させている。

【０００９】 Ｐｏｏｌｅに与えられているＵ．Ｓ．特許５，０３５，７５７に記載されてい
る組成物は十分な機能を果たしうるが、かなり大量の固体の燃焼生成物を生ずる
現行技術としてのガス発生組成物を例として示している。その結果として、生成
したガスは現行技術による 「煙の出ない」ガス発生剤より生じたガスよりも少
ない。従って、多量のガス発生剤と大きな濾過要求はエアバグインフレーターの
操作を促進することを要求している。

【００１０】 他方、Ｂｕｒｎｓ等に与えられたＵ．Ｓ．特許５，８７２，３２９に記載され
ている組成物は現行の技術として「煙の出ない」ガス発生剤の例を示している。
燃焼生成物は主にガスであって、さらに極めて少量の固体が発生する。その利点
は必要とするガス発生剤の量の低減を含み、かつ低い濾過要求を包含する。しか
しながら、Ｂｕｒｎｓが記載したある種の組成物は低い燃焼速度およびガス発生
剤の燃焼を維持する欠点によって不利になっていることもある。これらの不利を
克服するために、インフレーターの操作圧力を増大する、およびそれによってガ
ス発生剤の燃焼を改善するように、より強い、かつより強力なインフレーターが
しばしば要求されている。

【００１１】 従って、現行技術として「煙の出ない」ガス発生剤を例に示したよりもより多
くのガスおよびより少ない固体を発生する能力を有しながら、Ｕ．Ｓ．特許５，
０３５，７５７に記載されている化合物のガス発生剤の燃焼特性を提供すること
が現行技術の中の改良であろう。

【００１２】発明の概要 本発明は一般的には自動車事故の際に車両搭乗員抑制システムを作動させるた
めに有用なガス発生組成物に関する。車両搭乗員抑制システム内部での使用はシ
ートベルトのプリテンショナー（pretensioner）および／またはエアバッグのイ
ンフレーションの作動を含む。ガス発生を要求するその他の使用も期待されてお
り、例えばその中には航空機中の火災抑止システムと浮遊装置のインフレーター
を含む。

【００１３】 上記の引用問題を全組成物の約２５−１００重量％を燃料として５ーアミノテ
トラゾール硝酸塩（５ＡＴＮ）を含む組成物が解決する。酸化剤は相安定化した
硝酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、硝酸カリウム、硝酸ストロンチム、二酸
化銅および塩基性硝酸銅を含む化合物群から選択する。その他の現行技術で公知
の酸化剤も考慮する。これらは一般的にはアルカリおよびアルカリ土類金属の硝
酸塩、亜硝酸塩、塩素酸塩、亜塩素酸塩、過塩素酸塩および酸化物等の無機酸化
剤を含むが、これらに限定されるものではない。 標準的な結合剤、スラグ形成剤および冷却剤も所望により、含んでいても良い。

【００１４】 本発明に即する組成物は５ＡＴＮを２５−９５重量％、酸化剤を５−７５％含
有する。より好ましい組成物は５５−８５％の５ＡＴＮおよび２０−４５％のＰ
ＳＡＮから成る。 本発明の組成物を処方する方法は過剰量の硝酸（好ましくは１５．９Ｍまたはそ
れ以下、好ましくは０−２０℃に冷却する）を用意し、その後に、適当量の５−
アミノテトラゾールの様な硝酸塩化可能な燃料と少なくとも１種の酸化剤をその
硝酸に添加することを含む。このスラリーを湯気が生ずるまでまたは湿った糊状
物が生成するまで攪拌する。その糊状物をその後に所望の形態に形成し、乾燥す
る。

【００１５】好適な態様の説明 現行技術のガス発生剤と比較した時に本発明のガス発生剤はより簡単に発火し
、極めて少ない固体を発生し、改善なった燃焼速度、熱安定性を示し、低い圧で
の燃焼を持続する。

【００１６】 使用方法によって変動するが、本発明に即して、５−アミノテトラゾール硝酸
塩（５−ＡＴＮ）をガス発生組成物の２５−１００重量％で提供する。５−ＡＴ
Ｎは硝酸塩基の中の酸素に帰することが出来る酸素リッチ燃料として特徴がある
。従って、再び使用方法によっては変動するが、ガス発生組成物内での５−ＡＴ
Ｎの使用はほとんどまたは全く追加の酸化剤を要さない。５−ＡＴＮをより好ま
しくはガス発生組成物の３０−９５重量％、最も好ましくは５５−８５重量％で
提供する。

【００１７】 当初の装置製造者の毒性要求が要求しているように一酸化炭素（ＣＯ）と窒素
酸化物（ＮＯｘ）の低下濃度に適応するためには、ある種の使用では、酸素バラ
ンスを目指さなくてはならない。例えば、車両搭乗員抑制システム内でのガス発
生物の燃焼後に発生するガスはこれらの毒性のガスの発生を極めて少なくまたは
除去しなくてはならない。したがって、５−ＡＴＮに酸化剤を添加するならば、
ガス発生剤をエアバグインフレーターの中で使用する場合には、約−４．０ない
し＋４．０の酸素バランスが望ましいことが一般的には理解されている。５−Ａ
ＴＮの好ましい百分率はこの特性を反映している。

【００１８】 １種または2種以上の酸化物を例えば、非金属の、アルカリ金属の、およびア
ルカリ土類金属の硝酸塩、亜硝酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩および亜塩素酸塩を
含むグループから選択しても良い。現行技術の公知の他の酸化物も使用してもよ
い。これらは例えば、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物および遷移
金属酸化物を包含する。好ましい酸化剤は相安定化アンモニウム硝酸塩（ＰＳＡ
Ｎ）、硝酸アンモニウム、硝酸カリウムおよび硝酸ストロンチウムを含む。酸化
剤をガス発生組成物の５−７０重量％で、より好ましくは酸化剤の２０−４５重
量％で提供する。

【００１９】 結合材、スラグ形成剤、燃焼速度調節剤および冷却剤の様な標準的な添加物も
所望により、加えても良い。不活性成分も含んでもよく、クレー、シリコン、珪
酸塩、ケイソウ土並びにガラス、シリカ、アルミナおよびチタニアの様な酸化物
を含む群から選択する。珪酸塩はタルクの様な層状構造を有する珪酸塩およびク
レーの珪酸アルミニウムおよび雲母、アルミノ珪酸塩、硼珪酸塩並びに珪酸ナト
リウムおよび珪酸カリウムの様なその他の珪酸塩を含むが、これに限るものでは
ない。不活性成分は、約０．１−２０重量％、一層好ましくは約０．１−８重量
％、最も好ましくは０．１−３重量％で存在する。 最も好ましい態様は７３．１２％の５−ＡＴＮと２６．８８％のＰＳＡＮ１０
（１０％の硝酸カリウムで安定化した硝酸アンモニウム）を含む。本発明を以下
の例で更に例示する。

【００２０】 例１ ５ＡＴＮを以下の方法に従って製造した。氷浴中で無水の５−アミノテトラゾ
ール２０ｇ（０．２３５モル）と濃硝酸２２ｍｌ（０．３５０モル）を約１時間
攪拌し、そのスラリーに水約７０ｍｌを直接添加し、全混合物を速やかに沸騰す
るまで加熱した。熱溶液を真空濾過し、攪拌しながら周囲条件において冷却させ
た。冷却中に得られた白色結晶を真空濾過し、冷水で洗浄し、その後にＮｏ．１
４メッシュのふるいを通過させて、粒状物を作成した。湿った材料を１時間周囲
条件で乾燥し、十分流動性のある粒状物質を得た。 ＴＧＡによって求めたところ、この周囲条件で乾燥した５ＡＴＮは約１．０重
量％の水分を含んでいた。ＢＯＥ衝撃試験器で検査したところ、この物質は２５
インチ（約２３１ｋｐ．ｃｍに相当）までの積極火炎（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｆｉ
ｒｅ）を示さなかった。

【００２１】 例２ 例１で製造した５ＡＴＮ粒状物質を、すべての残留水分を除去するために、１
０５℃で４時間乾燥した。炭素、水素および窒素についての元素分析は炭素８．
３６％、水素２．７１％、窒素５６．７１％を示した。重量による理論値は炭素
８．１１％、水素２．７２％、窒素５６．７５％、酸素３２．４１％であった。 ＢＯＥ衝撃試験器でのテストでは、この物質は約４インチ（約３７ｋｐ．ｃｍ
に相当）で積極火炎を示した。このことは完全に乾燥した場合には、いかにして
５ＡＴＮが衝撃感度を上昇させるかを示している。

【００２２】 乾燥した５ＡＴＮを１分間あたり１０℃の加熱速度でＤＳＣを使用してテスト
した。その５ＡＴＮは１５６．８℃で融解し、その後に１７７．２℃で発熱分解
を開始し、１８２．５℃で熱分解のピークを示した。その５ＡＴＮを１分間あた
り１０℃の加熱速度でＴＧＡを使用してテストし、約４５０℃までに８９．３重
量％のガス転換率、約１９４℃までに６７．５重量％のガス転換率を有すること
を発見した。ＤＳＣおよびＴＧＡデータは５ＡＴＮは約１８０℃で大量のエネル
ギーを放出しながら自然発火する事を示している。

【００２３】 例３ 例１で製造した湿った５ＡＴＮ粒状物質を１０トンの力で０．５インチの鋳型
の中で約０．１インチの高さに加圧成形した。約半分のペレットを全ての水分を
除去するために４時間７０℃で乾燥した。約１．０重量％の重量ロスは全ての水
分を除去したことを確認させた。 湿ったＳＡＴＮペレットと乾燥したＳＡＴＮペレット両者を以下の手順を使って
ブースター材料としてテストした。各ペレットを４分割し、各断片を小さいアル
ミニウム容器に入れた。このアルミニウム容器をその後に過塩素酸亜鉛カリウム
（ＺＰＰ）１１０ｍｇを含む標準的なエアバッグ開始剤にクリンプした。点火器
としてよく知られた全装置を４０ｃｍ^３ の体積を有する閉鎖型ボンベの中で点
火した。４０ｃｍ^３ ボンベには長時間にわたって圧上昇を測定する圧力変換器
が備えられていた。

【００２４】 図３はそのテストの結果を示す。他の対照テストも５ＡＴＮを含む発火剤に比
較するために行った。試験物７と８（開始剤）は開始剤にクリンプした空のアル
ミニウム容器から成る発火剤である。試験物９と１０は自然発火材料とＵ．Ｓ．
特許５，０３５，７５７に記載されている標準的な非アジ化物系組成物のペレッ
ト８個両者を含む対照発火物である。試験物１１は、自然発火材料と同一の非ア
ジ化物系組成物の１４個のペレットを除いて、試験物９と１０に類似した他の対
照発火剤である。試験物１２は未乾燥の５ＡＴＮペレット断片約０．７ｇを含む
発火剤である。試験物１３は未乾燥の５ＡＴＮペレット断片約１．０ｇを含む発
火剤である。全ての場合に、５ＡＴＮを含む発火剤は容易に発火し、実際上対照
発火剤よりも早くにピーク圧力に達した。試験物１１と１３両者では、アルミニ
ウム容器の容積は完全に一杯であった。図３に示すように、その材料の同体積あ
たりでは、５ＡＴＮ発火剤（１３）の出力は現行技術の推進剤（１１）を含む対
照発火剤の約２倍である。

【００２５】 例４ ５ＡＴＮ７７．７７重量％、硝酸ストロンチウム２２．２３重量％を含む組成
物を製造した。例１で製造した様な５ＡＴＮと乾燥した硝酸ストロンチウムを合
計して全重量０．７１ｇとなし、その後にこれを混合し、乳鉢と乳棒で粉砕した
。その組成物をＤＳＣで１分あたり５℃の加熱速度でテストし、１５５．３℃で
融解し、その後に大量の発熱を伴って分解した（１７５．６℃開始、１７９．４
℃ピーク）ことが見出された。その組成物を１分あたり１０℃の加熱速度で Ｔ
ＧＡテストし、９５０℃までに９１．７重量％のガス転換率、約１９６℃までに
７４．１重量％のガス転換率を有することを発見した。ＢＯＥ衝撃テスト機器に
よるテストでは、組成物は約３インチ（約２８ｋｐ．ｃｍに相当）の積極火炎を
示した。この組成物はプロパン火炎で点火したら、激しく燃焼した。

【００２６】 例５ ５ＡＴＮを６５．０５重量％と酸化銅（ＩＩ）を３４．９５重量％含有する組
成物を製造した。全体質量０．５２ｇを作成するように、例１の中で製造した通
りの５ＡＴＮと乾燥済み酸化銅を合体し、その後に混合し、乳鉢と乳棒で粉砕し
た。その組成物を１分間あたり１０℃の加熱速度でＤＳＣで測定し、約１７５℃
で大きな発熱のピークを伴って分解することを発見した。この組成物を１分間あ
たり１０℃の加熱速度でＴＧＡで測定し、４００℃までに８３．４重量％、約１
８３℃までに８０．６重量％のガス転換率を有する事を発見した。ＢＯＥ衝撃試
験器で測定したところ、この組成物は約３インチ（約２８ｋｐ．ｃｍに相当）で
積極火炎を示した。この組成物はプロパン火炎で点火したら、激しく燃焼した。

【００２７】 例６ ５ＡＴＮを６５．０５重量％と酸化銅（ＩＩ）を３４．９５重量％を含有する
組成物を製造した。全質量１．００ｇを作成するように、例１の中で製造した通
りの５ＡＴＮと乾燥済み酸化銅を合体した。十分な水を加えてスラリーを形成し
、その後にその成分を混合し、乳鉢と乳棒で粉砕した。混合物を７０℃に維持す
ることによって水を蒸発させた。最終的に完全乾燥に伴って極めて堅くなった粘
着性のある、ポリマー様の物質が生じた。その組成物を１分間あたり１０℃の加
熱速度でＤＳＣで測定し、約１３７℃で始まる多重発熱を示すことを発見した。
この組成物はプロパン火炎で点火すると、激しく燃焼した。この例はいかにして
５ＡＴＮが乾燥混合または湿った混合によって共通の酸化剤と結合することが出
来るかを示している。

【００２８】 例７ ５ＡＴＮを６７．０１重量％とＰＳＡＮ１０（１０重量％ＫＮで安定化したＡ
Ｎ相）３２．９９重量％を含有する組成物を製造した。全体質量０．２４ｇを作
成するように、例１の中で製造した通りの５ＡＴＮと乾燥済みＰＳＡＮ１０を合
体し、その後に混合し、乳鉢と乳棒で粉砕した。図４は１３２℃の融点と１５３
℃の分解点を示す。曲線１７参照。種々の成分を個別に分析した。曲線１４−１
６参照。

【００２９】 例８ 図１が示すように、曲線１で示す様に本発明のガス発生剤は周囲圧力およびそ
れ以上では受容できる燃焼速度有し、現行技術の「煙の出ない」ガス発生剤に比
べてかなり高い燃焼速度を持っている（曲線２）。曲線１は５−ＡＴＮを７３．
１２％と相安定化した硝酸アンモニウム（１０％の硝酸カリウムで安定化）を２
６．８８％含んでいることを示している。曲線２は相安定化した硝酸アンモニウ
ム（１０％の硝酸カリウムまたはＰＳＡＮ１０で安定化）を６５．４４％、５，
５’−ビ−１Ｈ−テトラゾールのジアンモニウム塩２５．８０％、硝酸ストロン
チウム７．４６％、クレー１．３０％を含むガス発生剤の比較である。本発明の
圧力べき指数０．７１は曲線２の現行技術の「煙の出ない」ガス発生剤の圧力べ
き指数０．８１よりも小さい。図５に示すように、典型的な態様は１４７℃で自
然発火する。曲線２１参照。単独で使用された時にはガス発生剤成分は０−４０
０℃の自然発火を示さない。

【００３０】 例９ 図２は例８の中の曲線１と同じように同じ燃料を含む好ましい態様間の比較を
示している。曲線３および４参照。曲線５および６は例８の曲線２の中で示した
ものと同じ「煙の出ない」ガス発生剤に対応する。曲線３および５が示すように
、好ましい態様の燃焼の結果発生した室内圧力は２６ＭＰａであって、現行技術
の「煙のでない」ガス発生剤の室内圧力は３７ＭＰａである。一方、曲線４と６
に示すように、６０lタンク内圧力は同じインフレーターに示す様にほぼ同等で
ある。このデータは本発明の組成物は低い圧力を要するが、優れた燃焼速度を維
持し（図１参照）、従ってエアバグにはほぼ同等のインフレーション圧力を提供
することが可能であることを示すと解釈できる。その結果として、弱い発火源を
有する頑丈でないインフレーターを本発明の組成物の中に使用してもよい。図３
と例３の中で使用した発火剤を比較すること。

【００３１】 例１０ ２種の組成物を製造し、テストした。燃焼速度は１０００ｐｓｉの一定圧力で
閉鎖型ボンベ内で圧縮スラグを点火して測定した。処方物の発火可能性を周囲圧
力でプロパン火炎で試料を点火することを試みて求めた。独自の分析の結果は以
下の通り：火炎が試料に接触後に自主継続燃焼に達するまでに要した時間、火炎
を除いたときに試料が燃焼を継続するその容易さ。

【００３２】 処方１は５−ＡＴＮの７３．１２％とＰＳＡＮ１０の２６．８９％であった。
試料はプロパン火炎の火炎と接触したら直ちに発火し、火炎を除いた時に激しく
燃えることを継続した。１０００ｐｓｉでのこの処方物の燃焼速度は毎秒０．６
９インチ（ｉｐｓ）である事を測定した。ＣＯまたはＮＯｘの発生を最小に押さ
えるために、−２．０重量％酸素の酸素バランスを持つようにこの組成物を処方
した。

【００３３】 処方２はアゾビスフォルマミジン二硝酸塩の６２．２１％とＰＳＡＮ１０の３
７．７９％であった。プロパン火炎の火炎と接触した時には、試料は数秒間は発
火しなかった。自主継続燃焼が開始したとみられた後に火炎を除去し、試料は消
火した。試料を再度発火させた後に、試料は徐々に最後まで燃焼した。１０００
ｐｓｉでのこの処方物の燃焼速度は０．４７ｉｐｓであることを測定した。ＣＯ
またはＮＯｘの発生を最小に押さえるために、０．０重量％酸素の酸素バランス
を持つようにこの組成物を処方した。

【００３４】 硝酸塩化した５−ＡＴ燃料がより容易に発火し、以下の理由でより早く燃焼す
ることが信じられている。 １） ５−ＡＴ基礎燃料はアゾビスフォルマミジン基礎燃料（負の生成熱）より
も多くのエネルギー（正の生成熱）を有している。 ２） 硝酸塩化した５−ＡＴは高い酸素含有量を有し、従ってＰＳＡＮ酸化剤の
少ない量の使用を可能にする。ＰＳＡＮの高い濃度が発火性と多くの推進剤組成
物の燃焼速度に負の効果を及ぼすことはよく知られている。

【００３５】 例１１ 典型的な非アジ化物系燃料をＰＳＡＮと結合した時に、表１は熱安定性の問題
を示している。

【表１】 例１１では、「分解した」は与えられた処方のペレットが脱色し、膨脹し、砕
けおよび／または互いに接着した（溶融したことを示す）ことを示し、このこと
はエアバグインフレーター内での使用を不適切にしている。一般的に、１１５℃
より低い融点を持ついかなるＰＳＡＮ非アジ化物系燃料混合物は１０７℃で経時
変化させると、分解する。上記のように公知の非アジ化物系燃料とＰＳＡＮを含
有する多くの組成物はその貧弱な熱安定性故にインフレーター内での使用には適
切ではない。図４の曲線１７で示すように、好ましい態様の融点は１１５℃（１
３２℃）より高く、従って５−ＡＴＮをＰＳＡＮと合体させることは推進薬の安
定性には大した効果を及ぼさない事を示している。

【００３６】 例１２ ５−ＡＴＮを７３．１２％とＰＳＡＮ１０を２６．８８％含有する組成物をそ
の感度のためにテストした。その結果は以下の通り。 衝撃（ＢＯＥ装置） ４８ｋｐ・ｃｍ 摩擦（ＢＡＭ装置） １２０Ｎ 静電放電 ＞９００ｍＪ

【００３７】 好ましい組成物をニトロセルロース、標準的なシートベルトプリテンショナー
のためのガス発生剤に比較した。ガス収量、ガス転換率、自然発火温度、固体生
成、燃焼温度および密度はほぼ同等であった。シートベルトリトラクター（ｒｅ
ｔｒａｃｔｏｒ）テストはほぼ同等の性能結果を示した。ニトロセルロースに比
較して以下のデータが得られた。 衝撃（ＢＯＥ装置） ２９ｋｐ・ｃｍ 摩擦（ＢＡＭ装置） ＞３６０Ｎ 静電放電 適用せず 好ましい態様はＣＯ０．０％、水素２．４％、窒素、二酸化炭素および水分を
含む好ましいガス９７．６％を含む燃焼ガスを生じた。一方、ニトロセルロース
はＣＯ２９．２％、水素１９．７％、窒素、二酸化炭素および水分を含む好まし
いガス５１．１％を含む燃焼ガスを生じた。 従って、本発明の組成物はニトロセルロースに類似の性能を示すが、熱安定性
、衝撃感度およびプリテンショナーガス発生剤として使用したならば、流出ガス
の内容の改善効果を示すことを結論することが出来る。

【００３８】 例１３ ５−ＡＴＮ１００％を含有する組成物は酸素−１０．８０重量％の酸素バラン
スを示すにもかかわらず、プリテンショナーガス発生剤として使用した。プリテ
ンショナーの中で使用したガス発生剤の量は十分に小さく（約１ｇ）、ＣＯの禁
止濃度がない過剰の負の酸素バランスを可能にするほどである。

【００３９】 例１４ 表２に示すように、本発明の他の組成物は−１１．０から＋１１．０の範囲内
の酸素バランスを示すガス発生剤を含む。酸素バランスは、よく知られた理論的
計算により容易に決定することができる。約＋４．０ないし−４．０％の酸素バ
ランスは主たるガス発生剤として車両搭乗者抑制システム内で使用する組成物に
は好ましい。この範囲外の酸素バランスを示す組成物はインフレーター内での自
然発火化合物または発火化合物として有用であり、プリテンショナーガス発生剤
として、火炎抑制メカニズム内で、インフレート可能な船または飛行機の移動タ
ラップ用のガス発生剤として有用であり、またはＣＯおよびＮＯｘの様な毒性ガ
スの濃度が所望の使用に決定的でない場合には、有用である。

【表２】

【００４０】 酸素バランスとは推進薬の化学量論的燃焼を生ずることに必要な酸素重量％で
ある。５−アミノテトラゾール硝酸塩は典型的な非アジ化物系燃料よりも低い負
の酸素バランスを有しており、自己爆燃性があると考えられている。このことは
より容易に発火し、以前に公知であった煙の出ないガス発生剤よりも低いインフ
レーター操作圧力で燃焼するかなり少ない量のＰＳＡＮ（または他の酸化剤）を
有する組成物を示している。本質的には、これらの組成物はＰｏｏｌｅに与えら
れたＵ．Ｓ．特許５，０３５，７５７（高い燃焼速度、容易な発火性、低いイン
フレーター操作圧）で例示した典型的なハイソリッド非アジ化物系ガス発生剤の
利点をＢｕｒｎｓ等に与えられたＵ．Ｓ．特許５，８７２，３２９（９０−１０
０％ガス転換率、極めて少ない固体）の中で例示したＰＳＡＮを原料とする煙の
出ない非アジ化物系ガス発生剤の利点を結合している。その結果は小型、軽量、
安価、簡単な設計であるインフレーターである。その他の公知のガス発生剤成分
は本発明に即して使用してもよい。例えば、本発明の背景内記載事項参照。

【００４１】 本発明の他の面において、５−ＡＴＮを含有するガス発生剤組成物を処方する
方法、または他の何らかの硝酸塩化した基礎燃料を記載する。硝酸塩化可能な基
礎燃料（即ち硝酸塩化前の基礎燃料）はニトロ尿素、５−アミノテトラゾール、
ジアミノトリアゾール、尿素、アゾジカルボンアミド、ヒドラゾジカルボンアミ
ド、セミカルバジド、カルボヒドラジド、ビウレット、３，５−ジアミノ−１，
２，４−トリアゾール、ジシアンジアミドおよび３−アミノ−１，２，４−トリ
アゾールを含むが、これに限るものではない。これらの各基礎燃料は硝酸塩化し
てもよく、また１種または2種以上の酸化剤と合体させてもよい。従って、５−
ＡＴＮと１種または2種以上の酸化剤を含むガス発生剤組成物を作成する方法は
いかなる硝酸塩化した基礎燃料および１種以上の酸化剤を含むガス発生剤組成物
の製造を以下に記載するように例示したが、これに限定するものではない。

【００４２】 ガス発生剤組成物の成分全てを当業者の公知の供給会社から得てもよい。一般的
に基礎燃料（５ＡＴ）と少なくとも１種の酸化剤を過剰量の濃硝酸に添加し、水
分を含んだ糊状物が形成されるまで攪拌する。この糊状物をその後に篩を通じて
押し出すかまたは強圧することによって顆粒に加工する。湿った顆粒をその後に
乾燥する。この方法は硝酸塩化した燃料を成形するだけではなく、特に酸化剤を
溶液中で添加する時に完全な混合物を形成することも見いだされた。こうして生
成した結晶は均一な５−ＡＴ硝酸塩／酸化剤固溶体を示している。

【００４３】 均一な顆粒が望ましい時に、これは特に有利である。その理由は顆粒濃度の均
一でない混合の確率を実質的に低減出来るからである。別な言い方では、固溶体
から作成した顆粒は実際に均一な溶液を示し、他方例えば乾燥混合から作成して
得られた顆粒は時々燃料または酸化物いずれかを主に含んでいる事もあり、しか
し両者を含んでいることはない。その性能および燃焼速度はしたがって不利にな
ることもある。

【００４４】 その製造方法も「１回バッチ」方法を含む。例えば、５−ＡＴ硝酸塩およびＰ
ＳＡＮを含む組成物が望ましいならば、５−ＡＴ、硝酸アンモニウムおよび硝酸
カリウムを濃硝酸溶液中で結合すれば、５−ＡＴ硝酸塩およびＰＳＡＮを含有す
る組成物が生ずる。かくして、５−ＡＴ硝酸塩とＰＳＡＮ両者を作成するために
、２種の異なった方法は必要ではなく、しかもその組成物は両結果の固有の利点
を得ている。関連する利点は単純な加工と製造コストの低減を含んでいる。

【００４５】 硝酸は標準試薬等級（１５．９モル、ＨＮＯ_３ ７０重量％）であることもで
きるか、または５ＡＴの一硝酸塩を形成するに十分な硝酸が存在するかぎり、濃
度が薄くてもよい。５ＡＴが濃厚スラリー中で分解しないことを確実にするため
に、硝酸は好ましくは５ＡＴおよび酸化剤を添加する前に事前に０−２０℃に冷
却する。しかしながら、操作時間を短縮することは５ＡＴの分解を阻害する。５
ＡＴと酸化剤を硝酸媒体中で混合する時には、使用する適確な混合装置は重要で
はない。しかしながら、全ての成分を完全に混合することと過剰の硝酸を蒸発さ
せることは必要である。酸を使用するいかなる方法でも、腐食を防ぐために、構
造物の材料は適宜選択しなくてはならない。通常の安全実務に加えて、酸の蒸気
の十分な換気と処理が重要である。

【００４６】 上記のように湿った糊状物を作成後に、顆粒を作成するために数種の方法を使
用することが出来る。その糊状物を所望の直径の穴を有するスクリュー供給型押
し出し機の中に置き、その後に所望の長さに切断する。所望の大きさの顆粒を作
成するために、振動式顆粒器を使用してもよい。安全上の問題点を極力少なくす
るために、全ての加工工程中を通して材料を湿らせたままにしなければならない
。最終顆粒を周囲圧力または真空中で乾燥することもできる。約３０℃で−１２
ｐｓｉｇ真空で材料を乾燥する事が最も好ましい。例１５はその方法を示してい
る。

【００４７】 例１５ 濃硝酸１００ｍｌ（１５．９モル、アルドリッチ（Ａｌｄｒｉｃｈ）社の試薬
等級）をガラス引きの、攪拌中の、ジャケット付き容器に加え、０℃に冷却した
。乾燥した５ＡＴ１００ｇ（ニッポンカーバイド（Ｎｉｐｐｏｎ Ｃａｒｂｉｄ
ｅ））、乾燥ＡＮ５８ｇ（アルドリッチ ＡＣＳ等級）および乾燥ＫＮ６．５ｇ
（アルドリッチＡＣＳ等級）を添加し、硝酸中でスラリーを作成した。その混合
物を攪拌しながら、過剰の硝酸を蒸発させ、硝酸５ＡＴ１７４ｇ、ＰＳＡＮ１０
を６４．５ｇおよび少量の硝酸の均一な混合物から成る柔らかい糊状物が残留し
た。この材料をその後に低圧型押し出し成型器を通過させ、長い「うどん」状物
を作成し、その後に円柱状の顆粒にするように切断した。これら顆粒はその後に
３０℃、−１２ｐｓｉｇ真空において真空炉中に一夜乾燥放置した。乾燥後に顆
粒を篩い、Ｎｏ．４メッシュの篩いを通過したが、Ｎｏ．２０メッシュの篩い通
過しなかった顆粒を保存する。

【００４８】 ５−アミノテトラゾール硝酸塩と相安定化硝酸アンモニウムを含むガス発生組
成物を処方する好ましい方法を例１６に記載する。通常の知識を有する人は以下
の記載が記載成分の明確な量に成分を混合することを単に例示するのみであり、
これを限定するものではない事を容易に理解するであろう。例えば、他の酸化剤
もＰＳＡＮの代わりに使用してもよい。

【００４９】 例１６ ７０重量％硝酸溶液１００ｍｌは硝酸９９．４ｇ（１．５８モル）と水４２．
６ｇ（２．３６モル）に等しい。その溶液を５−ＡＴ１．１８モル、乾燥硝酸ア
ンモニウム（ＡＮ）５８ｇ、硝酸カリウム（ＫＮ）６．５ｇ（全ＡＮ＋ＫＮの１
０％）に等しい乾燥５−アミノテトラゾール（５−ＡＴ）１００ｇの中に攪拌し
ながら混合する。添加の順序は問題ではない。

【００５０】 混合が起こったときに、５−ＡＴは硝酸塩に転換している。 ５−ＡＴ（１．１８モル＝１００ｇ）＋ＨＮＯ_３ （１．１８モル＝７４．４ｇ
）＝５−ＡＴ・ＨＮＯ_３ＡＮとＫＮは存在する水に溶解する。過剰のＨＮＯ_３（
９９．４ｇ−７４．４ｇ＝２５ｇ）とＨ_２Ｏ （４２．６ｇ）は混合物の攪拌中
に蒸発する。これが起こっている間に、ＡＮ（５８ｇ）とＫＮ（６．５ｇ）が共
沈し、ＰＳＡＮ１０（６４．５ｇ）を生ずる。暫時経過後に、攪拌中に生じた５
−ＡＴ・ＨＮＯ_３ をＰＳＡＮ１０と完全に混合する。混合完了後に、最終結果
は少量のＨＮＯ_３とＨ_２Ｏを有する５−ＡＴ・ＨＮＯ_３１７４ｇとＰＳＡＮ１０
の６４．５ｇの完全混合物であり、その混合物は柔らかいまたは糊状形態を維持
している。硝酸カリウムを硝酸アンモニウムを安定化するために使用したが、硝
酸アンモニウムを過塩素酸カリウムまたはその他のカリウム塩の様な他の公知の
安定化剤で安定化しても良いが、これらに限るものでないことを当業者は容易に
理解するだろう。

【００５１】 顆粒またはペレットをその後に当業者に公知の方法で糊状物から作成する。顆
粒またはペレットはその後に乾燥し、残留しているいかなるＨＮＯ_３とＨ_２Ｏも
除去する。最終製品は５−ＡＴ・ＨＮＯ_３約７３重量％＋ＰＳＡＮ１０約２７重
量％を含む組成物の乾燥顆粒またはペレットから成る。 上記の成分の種々の量をガス発生組成物の燃焼および発射特性を変化させるた
めに変更できることを当業者は容易に理解するだろう。

【００５２】 本発明の成分を無水形態で記載しているが、本件で教示していることは水和物
も同様に包含することを理解できる。今までの例は本発明の使用を記載し、説明
しているが、ここで示すいくつかの好ましい実施態様の中で記載されているよう
に本発明を限定するものではない。従って、上記の教示および関連技術の習熟お
よび／または知識に相応した変更または修正は本発明の範囲内にある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい態様に比較した現行の「煙の出ない」ガス発生剤の
燃焼速度を示す。

【図２】現行の「煙の出ない」ガス発生剤と本発明の好ましい態様の燃焼から
生じた６０lタンク圧とチャンバー圧力を示している。

【図３】現行技術の組成物、本発明の好ましい態様および対照組成物を比較し
た４０ｃｃタンク内での圧力対時間の比較を示す。

【図４】本発明による好ましい態様の融点と分解温度を示し、さらに好ましい
態様のそれぞれの成分を別個に比較する関連するデータを示す。

【図５】本発明の好ましい態様の自然発火温度を示している。

【図６】５−ＡＴ，ＡＮ，ＫＮおよび５−ＡＴ・ＨＮＯ_３ ／ＰＳＡＮ１０混
合物の赤外線分光スキャンを示しており、組成物をここに記載した様に処方した
ときに、強い硝酸塩ピークとＮ−Ｈピークのシフトの存在は５−ＡＴ・ＨＮＯ_３ の生成を確証している。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年３月２３日（２００１．３．２３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０６Ｂ 31/02 Ｃ０６Ｂ 31/02 31/28 31/28 43/00 43/00 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ Ｆターム(参考） 3D018 MA00 3D054 DD21 4G068 DA08 DB13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス発生組成物を処方する方法であって、 硝酸塩化可能な基礎燃料を過剰量の硝酸に添加し、これによって混合物を作成し
   、 少なくとも１種の酸化剤をその混合物に添加し、 その混合物を攪拌して、均一な湿った糊状物を作成し、 その糊状物を所望の形態に形成し、 その形成した糊状物を乾燥する工程を含む、前記方法。
2. 【請求項２】 硝酸塩化可能な基礎燃料の添加前に、硝酸を０−２０℃に冷
   却する請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 硝酸塩化可能な燃料はニトロ尿素、５−アミノテトラゾール
   、ジアミノトリアゾール、尿素、アゾジカルボンアミド、ヒドラゾジカルボンア
   ミド、セミカルバジド、カルボヒドラジド、ビウレット、３，５−ジアミノ−１
   ，２，４−トリアゾール、ジシアンジアミドおよび３−アミノ−１，２，４−ト
   リアゾールから成るグループから選択される請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 少なくとも１種の酸化剤は非金属、アルカリ金属およびアル
   カリ土類金属の硝酸塩、亜硝酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩および亜塩素酸塩並び
   にアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、遷移金属酸化物から成るグル
   ープから選択される請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 少なくとも１種の酸化剤は相安定化した硝酸アンモニウム、
   硝酸アンモニウム、硝酸カリウムおよび硝酸ストロンチウムから成るグループか
   ら選択される請求項３に記載の方法。
6. 【請求項６】 過剰の硝酸が１５.９Ｍまたはそれ以下のモル濃度を有する
   請求項１に記載の方法。
7. 【請求項７】 糊状物が顆粒、ペレットまたは円柱状のうどん状物に形成さ
   れる請求項１に記載の方法。