JP2009073676A - ガス発生剤組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 （Ｄ）リン酸塩及び（Ｅ）塩基性炭酸マグネシウム等を含有していることにより、燃焼時の温度が低くなり、有害な酸化リンの発生も抑制できる。
【解決手段】 （Ａ）燃料、（Ｂ）酸化剤、（Ｃ）バインダーを含有しており、更に（Ｄ）燃焼温度を低下させるためのリン酸塩と、（Ｅ）燃焼により前記（Ｄ）成分のリン酸塩に由来して発生する酸化リンと反応生成物を形成するための成分として塩基性炭酸マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムを含有しており、前記（Ｅ）成分の含有量（モル数）と前記（Ｄ）成分の合計量中のリン原子（Ｐ）数とマグネシウム原子（Ｍｇ）数がＭｇ数／Ｐ数≧１．５である、ガス発生剤組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明は、車両のエアバッグ装置用のインフレータ等に使用できるガス発生剤組成物に関する。

車両のエアバッグ装置用のインフレータの内、ガス発生源としてガス発生剤を使用するものは、燃焼ガスを冷却するためのクーラントフィルタを備えている。クーラントフィルタは金属線からなるものが汎用されているが、インフレータの質量増加の最大要因となっており、軽量化の観点から、クーラントフィルタの減量化が求められている。

クーラントフィルタを減量化する方法として、ガス発生剤の燃焼温度を低下させることが知られており、特許文献１には、ガラス粉末を添加することで、ガス発生剤の燃焼温度を低下させる発明が記載されている。しかし、ガラス粉末は高価であることと、ガス発生剤の質量を増加させることから満足できるものではない。

特許文献２には、ガス粉末を用いた場合の課題を解決するための手段として、燃料、酸化剤と共に、水酸化アルミニウム等とリン酸塩を配合したガス発生剤が記載されている。
特表平１０−５０２６１０号公報 特開２００６−７６８２４号公報

本発明は、燃焼温度を低下させることができ、かつ含有成分に起因する有害なガスの発生も抑制できる、車両のエアバッグ装置用のインフレータ等に使用できるガス発生剤組成物を提供することを課題とする。

請求項１の発明は、課題を解決するための手段として、（Ａ）燃料、（Ｂ）酸化剤、（Ｃ）バインダーを含有しており、更に（Ｄ）燃焼温度を低下させるためのリン酸塩と、（Ｅ）燃焼により前記（Ｄ）成分のリン酸塩に由来して発生する酸化リンと反応生成物を形成するための成分として塩基性炭酸マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムを含有しており、
前記（Ｅ）成分の含有量と前記（Ｄ）成分の合計量中のリン原子（Ｐ）数とマグネシウム原子（Ｍｇ）数がＭｇ数／Ｐ数≧１．５である、ガス発生剤組成物を提供する。

請求項２の発明は、課題を解決するための手段として、（Ｄ）成分の燃焼温度を低下させるためのリン酸塩が、リン酸二水素カリウム、リン酸一水素カリウム、第三リン酸カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸一水素ナトリウム、第三リン酸ナトリウム、リン酸二水素カルシウム、リン酸一水素カルシウム、第三リン酸カルシウム、リン酸二水素マグネシウム、リン酸一水素マグネシウム、第三リン酸マグネシウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸一水素アンモニウム、リン酸アンモニウムマグネシウムから選ばれる１又は２以上のものである、請求項１記載のガス発生剤組成物を提供する。

請求項３の発明は、課題を解決するための手段として、前記Ｍｇ数／Ｐ数が１．５〜３．０である、請求項１又は２記載のガス発生剤組成物を提供する。

請求項４の発明は、課題を解決するための手段として、前記Ｍｇ数／Ｐ数が１．５〜２．０である、請求項１又は２記載のガス発生剤組成物を提供する。

本発明のガス発生剤組成物は、燃焼温度を低下させることができ、燃焼時に含有成分であるリン酸塩に由来する酸化リンの燃焼ガス中の含有量を抑制することができる。

＜（Ａ）成分＞
本発明で用いる（Ａ）成分の燃料としては、テトラゾール類化合物、グアニジン類化合物、トリアジン類化合物、ニトロアミン類化合物から選ばれる少なくとも１種の含窒素有機化合物を挙げることができる。

テトラゾール類化合物は、５−アミノテトラゾール、ビテトラゾールアンモニウム塩等が好ましい。グアニジン類化合物は、グアニジン硝酸塩（硝酸グアニジン）、アミノグアニジン硝酸塩、ニトログアニジン、トリアミノグアニジン硝酸塩等が好ましい。トリアジン化合物は、メラミン、シアヌル酸、アンメリン、アンメリド、アンメランド等が好ましい。ニトロアミン類化合物は、シクロ−1,3,5-トリメチレン-2,4,6-トリニトラミンが好ましい。

組成物中の（Ａ）成分の含有量は、１０〜７０質量％が好ましく、３０〜５０質量％がより好ましい。

＜（Ｂ）成分＞
本発明で用いる（Ｂ）成分の酸化剤は、塩基性金属硝酸塩、硝酸塩、硝酸アンモニウム、過塩素酸塩及び塩素酸塩から選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。

塩基性金属硝酸塩としては、塩基性硝酸銅、塩基性硝酸コバルト、塩基性硝酸亜鉛、塩基性硝酸マンガン、塩基性硝酸鉄、塩基性硝酸モリブデン、塩基性硝酸ビスマス及び塩基性硝酸セリウムから選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。

硝酸塩としては、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム等のアルカリ類金属硝酸塩と硝酸ストロンチウム等のアルカリ土類金属硝酸塩等を挙げることができる。

過塩素酸塩及び塩素酸塩としては、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、塩素酸ナトリウムから選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。

組成物中の（Ｂ）成分の含有量は、２５〜８５質量％が好ましく、４０〜６０質量％がより好ましい。

＜（Ｃ）成分＞
本発明で用いる（Ｃ）成分のバインダとしては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩（ＣＭＣＮａ）、カルボキシメチルセルロースカリウム塩、カルボキシメチルセルロースアンモニウム塩、酢酸セルロース、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、メチルセルロース（ＭＣ）、エチルセルロース（ＥＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、エチルヒドロキシエチルセルロース（ＥＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、カルボキシメチルエチルセルロース（ＣＭＥＣ）、微結晶性セルロース、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミドのアミノ化物、ポリアクリルヒドラジド、アクリルアミド・アクリル酸金属塩共重合体、ポリアクリルアミド・ポリアクリル酸エステル化合物の共重合体、ポリビニルアルコール、アクリルゴム、グアガム、デンプン、シリコーンから選ばれる１又は２以上を挙げることができる。

組成物中の（Ｃ）成分であるバインダーの含有量は、０．１〜１５質量％が好ましく、１〜１０質量％がより好ましい。

＜（Ｄ）成分＞
本発明で用いる（Ｄ）成分は、ガス発生剤組成物の燃焼温度を低下させるように作用する成分である。

（Ｄ）成分のリン酸塩としては、
リン酸二水素カリウム、リン酸一水素カリウム、第三リン酸カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸一水素ナトリウム、第三リン酸ナトリウム、リン酸二水素カルシウム、リン酸一水素カルシウム、第三リン酸カルシウム、リン酸二水素マグネシウム、リン酸一水素マグネシウム、第三リン酸マグネシウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸一水素アンモニウム、リン酸アンモニウムマグネシウムから選ばれる１又は２以上のものが好ましいが、他のリン酸塩から選ばれる１又は２以上を用いることもできる。

他のリン酸塩としては、
亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸；
ピロリン酸ナトリウム、酸性ピロリン酸ナトリウム；ピロリン酸カルシウム、酸性ピロリン酸カルシウム；ピロリン酸カリウム、ピロリン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム；
メタリン酸ナトリウム、メタリン酸カリウム、メタリン酸マグネシウム、メタリン酸アルミニウム；
トリポリリン酸ナトリウム、テトラポリリン酸ナトリウム、ペンタポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、ピロリン酸二水素カルシウム、ピロリン酸カルシウム；
ウルトラリン酸ナトリウム；
を挙げることができる。

組成物中の（Ｄ）成分であるリン酸塩の含有量は、１〜３０質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましく、５〜１５質量％が更に好ましい。

＜（Ｅ）成分＞
本発明で用いる（Ｅ）成分の塩基性炭酸マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムは、ガス発生剤組成物の燃焼により、（Ｄ）成分であるリン酸塩に由来して発生する酸化リンと反応生成物を形成し、燃焼ガス中の酸化リン量を減少させるための成分である。

（Ｅ）成分は、塩基性炭酸マグネシウムと酸化マグネシウムをそれぞれ単独で用いるか、併用してもよい。また、（Ｅ）成分中の塩基性炭酸マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムの割合が５０質量％を超えていれば（好ましくは７０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上）他のマグネシウム化合物を併用してもよいが、塩基性炭酸マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムの割合が多いほど、本発明の効果を得る観点からは好ましい。

組成物中の（Ｅ）成分である塩基性炭酸マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムの含有量は、１〜３０質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましく、５〜１５質量％が更に好ましい。

（Ｄ）成分と（Ｅ）成分は、（Ｄ）成分と（Ｅ）成分の合計量中のリン原子（Ｐ）数とマグネシウム原子（Ｍｇ）数がＭｇ数／Ｐ数≧１．５の関係を満たすように含有しているものであり、前記Ｍｇ数／Ｐ数は１．５〜３．０が好ましく、１．５〜２．０がより好ましい。

なお、（Ｄ）成分と（Ｅ）成分の合計量中のＭｇ数は、（Ｄ）成分としてＭｇを含むものを用いた場合には、（Ｄ）成分と（Ｅ）成分中のＭｇの合計数となり、（Ｄ）成分としてＭｇを含まないものを用いた場合には、（Ｅ）成分中のＭｇ数となる。

本発明の組成物には、（Ａ）〜（Ｅ）成分以外にも、本発明の効果を得ることができる範囲で、公知の各種添加剤を含有させることができる。

公知の添加剤としては、酸化銅、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化ビスマス、酸化ガリウム、シリカ、アルミナ等の金属酸化物；炭酸コバルト、炭酸カルシウム、塩基性炭酸亜鉛、塩基性炭酸銅等の金属炭酸塩又は塩基性金属炭酸塩；酸性白土、カオリン、タルク、ベントナイト、ケイソウ土、ヒドロタルサイト等の金属酸化物又は水酸化物の複合化合物；ケイ酸ナトリウム、マイカモリブデン酸塩、モリブデン酸コバルト、モリブデン酸アンモニウム等の金属酸塩、二硫化モリブデン、ステアリン酸カルシウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素等を挙げることができる。

本発明の組成物は、所望の形状に成型することができ、単孔円柱状、多孔円柱状又はペレット状の成型体にすることができる。これらの成型体は、ガス発生剤組成物に水又は有機溶媒を添加混合し、押出成型する方法（単孔円柱状、多孔円柱状の成型体）又は打錠機等を用いて圧縮成型する方法（ペレット状の成型体）により製造することができる。

本発明の組成物又はそれから得られる成型体は、例えば、各種乗り物の運転席のエアバック用インフレータ、助手席のエアバック用インフレータ、サイドエアバック用インフレータ、インフレータブルカーテン用インフレータ、ニーボルスター用インフレータ、インフレータブルシートベルト用インフレータ、チューブラーシステム用インフレータ、プリテンショナー用ガス発生器に適用できる。

また本発明の組成物又はそれから得られる成型体を使用するインフレータは、ガスの供給が、ガス発生剤からだけのパイロタイプと、アルゴン等の圧縮ガスとガス発生剤の両方であるハイブリッドタイプのいずれでもよい。

更に本発明の組成物又はそれから得られる成型体は、雷管やスクイブのエネルギーをガス発生剤に伝えるためのエンハンサ剤（又はブースター）等と呼ばれる着火剤として用いることもできる。

実施例及び比較例
表１に示す実施例及び比較例の各成分と外割１６質量％の水を、捏和機を用いて混合した。次に、得られた混合物（塊状のガス発生剤組成物）を用い、圧伸機にて８０kg／cm^２の圧力で押出成型し、正常に押出できたものについては、さらに裁断、乾燥を経て、外径６．５ｍｍ、長さ１０ｍｍ（内径孔無しペレット状）のガス発生剤組成物を得た。各組成物の燃焼温度とガス中の酸化リン量は、熱化学平衡計算プログラムによるシミュレーションにより求めた。

（Ａ）成分：GN（硝酸グアニジン）
：Mel（メラミン）
（Ｂ）成分：SrN（硝酸ストロンチウム）
：BCN（塩基性硝酸銅）
（Ｃ）成分：CMCNa（カルボキシメチルセルロースナトリウム塩）
（Ｄ）成分：ＡＤＰ（リン酸二水素アンモニウム）
：ＭＡＰ（リン酸アンモニウムマグネシウム・１水和物）
（Ｅ）成分：ＢＭＣ（塩基性炭酸マグネシウム・４水和物）

Claims (4)

1. （Ａ）燃料、（Ｂ）酸化剤、（Ｃ）バインダーを含有しており、更に（Ｄ）燃焼温度を低下させるためのリン酸塩と、（Ｅ）燃焼により前記（Ｄ）成分のリン酸塩に由来して発生する酸化リンと反応生成物を形成するための成分として塩基性炭酸マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムを含有しており、
   前記（Ｅ）成分の含有量と前記（Ｄ）成分の合計量中のリン原子（Ｐ）数とマグネシウム原子（Ｍｇ）数がＭｇ数／Ｐ数≧１．５である、ガス発生剤組成物。
2. （Ｄ）成分の燃焼温度を低下させるためのリン酸塩が、リン酸二水素カリウム、リン酸一水素カリウム、第三リン酸カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸一水素ナトリウム、第三リン酸ナトリウム、リン酸二水素カルシウム、リン酸一水素カルシウム、第三リン酸カルシウム、リン酸二水素マグネシウム、リン酸一水素マグネシウム、第三リン酸マグネシウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸一水素アンモニウム、リン酸アンモニウムマグネシウムから選ばれる１又は２以上のものである、請求項１記載のガス発生剤組成物。
3. 前記Ｍｇ数／Ｐ数が１．５〜３．０である、請求項１又は２記載のガス発生剤組成物。
4. 前記Ｍｇ数／Ｐ数が１．５〜２．０である、請求項１又は２記載のガス発生剤組成物。