JP2009249196A

JP2009249196A - ガス発生剤組成物

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Publication number: JP2009249196A
Application number: JP2008095802A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Kobayashi; 正治小林; Nobuyuki Oji; 信之大路
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2028-04-02
Also published as: JP5274078B2

Abstract

【課題】延焼温度が低く、排ガスもきれいなガス発生剤組成物の提供。
【解決手段】燃料５〜６０質量％と酸化剤４０〜９５質量％を含有しており、前記酸化剤として塩基性硝酸マグネシウムを６０質量％以上含んでいるガス発生剤組成物。前記酸化剤は、塩基性硝酸マグネシウム単独であるか、又は塩基性硝酸マグネシウムと、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から選ばれる１又は２以上との組み合わせからなるものを用いることができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、車両用のエアバッグ装置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、下記の各発明では、ガス発生剤の燃焼温度を低下させることが知られている。

特許文献１及び２には、低エネルギー燃料であるメラミン又はメラミンシアヌレートを燃料として使用することで燃焼温度を低下させる発明が記載されている。

特許文献３は、（ａ）テトラゾール誘導体等から選ばれる１種以上のグアニジン誘導体並びに（ｂ）塩基性金属硝酸塩を含有するガス発生剤組成物であり、（ｂ）成分の塩基性金属硝酸塩として、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１種以上が例示されている。

特許文献４は、テトラゾ−ル類又はグアニジン類、硝酸塩又は過塩素酸塩及び塩基性炭酸塩を含有し、塩基性炭酸塩の含有量が２０重量％を超え、４０重量％以下であるガス発生剤組成物であり、塩基性炭酸塩として、塩基性炭酸コバルト、塩基性炭酸亜鉛、塩基性炭酸カルシウム、塩基性炭酸ニッケル、塩基性炭酸マグネシウム又は塩基性炭酸銅が例示されている。

特許文献５には、グアニジン硝酸塩と塩基性硝酸銅を含むガス発生剤にAl（OH）_３及び過塩素酸塩等を添加して排ガスの清浄化を行う発明が記載されている。
特開２００１−２２０２８２号公報特開２００４−６７４２４号公報特開２００２−１２４９３号公報特開２００６−７６８４９号公報 WO ２００４／０２４６５２

本発明は、燃焼温度を低下させることができ、ガス発生効率が大きく、さらに排ガスがクリーンな車両のエアバッグ装置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。

本発明は、課題の解決手段として、下記の各発明を提供する。
１．燃料５〜６０質量％と酸化剤４０〜９５質量％を含有しており、前記酸化剤として塩基性硝酸マグネシウムを６０質量％以上含んでいる、ガス発生剤組成物。
２．燃料の含有量が２０〜５０質量％、酸化剤の含有量が５０〜８０質量％であり、前記酸化剤中の塩基性硝酸マグネシウムの含有量が７０〜１００質量％である、請求項１記載のガス発生剤組成物。
３．前記酸化剤が、塩基性硝酸マグネシウムと、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から選ばれる１又は２以上との組み合わせからなるものである、請求項１又は２記載のガス発生剤組成物。
４．前記酸化剤が、塩基性硝酸マグネシウムと塩基性硝酸銅の組み合わせからなるものである、請求項１又は２記載のガス発生剤組成物。
５．前記酸化剤が、塩基性硝酸マグネシウム７０〜１００質量％と塩基性硝酸銅０〜３０質量％の組み合わせからなるものである、請求項１又は２記載のガス発生剤組成物。

本発明のガス発生剤組成物は、低エネルギー酸化剤である塩基性硝酸マグネシウムを酸化剤として使用することにより、燃焼温度が低いにも拘わらず、従来のガス発生剤組成物よりガス発生効率が大きく、さらに排ガスの清浄化度を高めることができる。

本発明のガス発生剤組成物は、燃料として、５−アミノテトラゾール、ビテトラゾールアンモニウムを含むテトラゾール類化合物；ニトログアニジン、グアニジン硝酸塩、ジシアンジアミドを含むグアニジン類化合物；メラミン、メラミンシアヌレート、メラミンの硝酸塩、メラミンの過塩素酸塩、トリヒドラジノトリアジン、メラミンのニトロ化化合物を含むトリアジン類化合物から選ばれる１種類以上を使用する。これらの中でも、グアニジン硝酸塩が、ガス発生剤組成物の燃焼温度を好適な範囲に調整できるため好ましい。

本発明のガス発生剤組成物中、燃料の含有量は５〜６０質量％が好ましく、１５〜５５質量％がより好ましく、２０〜５０質量％がさらに好ましい。

本発明のガス発生剤組成物で用いる酸化剤は、塩基性硝酸マグネシウム単独か、塩基性硝酸マグネシウムと他の酸化剤との組み合わせからなるものである。

本発明で用いる塩基性硝酸マグネシウムは、一般的にaMg（NO_３）_２・bMg（OH）_２・mH_２O（a、b、mは０以上の整数）の組成式で表される硝酸マグネシウムと水酸化マグネシウムの複塩である。組成物の燃焼温度を低下させる観点からは、Mg（NO_３）_２・2Mg（OH）_２・mH_２Oの組成のものが好ましいが、他の組成の塩基性硝酸マグネシウムと組み合わせて使用してもよい。

塩基性硝酸マグネシウムと他の酸化剤との組み合わせるときの他の酸化剤としては、金属硝酸塩、硝酸アンモニウム、金属過塩素酸塩、過塩素酸アンモニウム、金属亜硝酸塩、金属塩素酸塩、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等を挙げることができる。これらの中でも、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から選ばれる１又は２以上が好ましく、塩基性硝酸銅が特に好ましい。

塩基性硝酸マグネシウムと他の酸化剤を組み合わせるとき、塩基性硝酸マグネシウムの含有量は６０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましい。

塩基性硝酸マグネシウムと塩基性硝酸銅を組み合わせるとき、塩基性硝酸マグネシウムの含有量は７０〜９０質量％が好ましく、７０〜８５質量％がより好ましく、塩基性硝酸銅の含有量は１０〜３０質量％が好ましく、１５〜３０質量％がより好ましい。

本発明のガス発生剤組成物中、酸化剤の含有量は４０〜９５質量％が好ましく、４５〜８５質量％がより好ましく、５０〜８０質量％がさらに好ましい。

本発明のガス発生剤組成物は、さらにバインダーを含有することができる。バインダーとしては、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、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、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルエチルセルロース、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、シリコーン等を挙げることができる。

バインダーの含有量は、燃料と酸化剤の合計１００質量部に対して、０．５〜３０質量部が好ましく、１〜２０質量部がより好ましく、２〜１５質量部がさらに好ましい。

本発明のガス発生剤組成物は、必要に応じて、ガス発生剤組成物に配合される公知の添加剤を含有することができる。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、シリカ、アルミナを含む金属酸化物；水酸化コバルト、水酸化鉄、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物（但し、水酸化アルミニウムは除く）；炭酸コバルト、炭酸カルシウム、塩基性炭酸亜鉛、塩基性炭酸銅を含む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、ヒドロタルサイトを含む金属酸化物又は水酸化物の複合化合物；リン酸二水素アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、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、シリコーン、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、ホウ酸、メタホウ酸、無水ホウ酸等を挙げることができる。

添加剤の含有量は、燃料と酸化剤の合計１００質量部に対して、０．５〜３０質量部が好ましく、１〜２５質量部がより好ましく、２〜２０質量部がさらに好ましい。

本発明の組成物は、所望の形状に成型することができ、円柱状、単孔円柱状、多孔円柱状また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（円柱状、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グ用インフレータ、助手席のエアバッグ用インフレータ、サイドエアバッグ用インフレータ、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、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。

さらに、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）等と呼ばれる伝火剤として用いることもできる。

実施例１、２及び比較例１〜５
表１に示す各原料成分を秤量し、前記原料の合計量１００質量部に対して１５質量部のイオン交換水を添加して、捏和機で捏和した。その後、圧伸機で混練してストランド状に押し出し、ロータリーカッターで円柱状に切断した。切断したものを約１１０℃で乾燥して、目的とするガス発生剤組成物の成形体を得た。

（燃焼温度、ガス発生効率、理論残渣量）
表１に示す実施例及び比較例の各組成物の燃焼温度、ガス発生効率、理論残渣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算出した。

BMN：塩基性硝酸マグネシウム（Mg（NO_３）_２・2Mg（OH）_２）
GN：グアニジン硝酸塩
SrN：硝酸ストロンチウム
BCN：塩基性硝酸銅
CMCNa：カルボキシメチルセルロースナトリウム塩
Mel：メラミン
MC：メラミンシアヌレート
表１の結果を見ると、従来の燃料、酸化剤の組合せでは、比較例１及び２のように高いガス発生効率を維持しようとすると、燃焼温度が高温（1800K以上）となり、比較例３〜５のように燃焼温度を低温（1500K）以下にしようとすると、ガス発生効率が著しく低下する。それに対して、実施例１及び２は、燃焼温度が低いにもかかわらず、高いガス発生効率を維持している。

実施例３、比較例６〜８
（ガス濃度の測定法）
実施例及び比較例の組成物質量２．００ｇ（表２に示す各成分からなるもので、成型前の粉状態のもの）を所定の金型の臼側に充填し、杵側端面より油圧ポンプで面圧２２０．５MPa（２２５０kgf／cm^２）にて５秒間圧縮保持させた後に取り出し、外径９．５５ｍｍの円柱状ストランドに成型した後、１１０℃で１６時間乾燥した。

次に、サンプルとなる円柱状ストランドを内容積１ＬのＳＵＳ製密閉ボンブ内に設置して、ボンブ内を完全に窒素置換しながら、７ＭＰａにまで加圧安定させた。その後、ストランド端面に接触させたニクロム線に所定の電流を流し、その溶断エネルギーにより着火、燃焼させた。60秒間待機し、ボンブ内のガスが均一になってから、所定の栓付きテドラーバッグの開栓部をボンブガス排出部に連結し、ボンブ内の燃焼ガスを移入させることでサンプリングし、ガステック株式会社製探知器GV-100Sを用いてガステック気体検知管（NO_２及びNO検知用：No,10、NH_３検知用：No,3L及び3M）により、ＮＯ_２、ＮＯ、ＮＨ_３、ＣＯ濃度を測定した。

BMN：塩基性硝酸マグネシウム（Mg（NO_３）_２・2Mg（OH）_２）
GN：グアニジン硝酸塩
SrN：硝酸ストロンチウム
BCN：塩基性硝酸銅
CMCNa：カルボキシメチルセルロースナトリウム塩
Mel：メラミン
MC：メラミンシアヌレート
表２の結果を見ると、実施例３と比較例６〜８と比べると、発生ガスの有害成分が少なく、従来の燃料、酸化剤の組合せより、排ガスの清浄化において優れていることが分かった。

Claims

燃料５〜６０質量％と酸化剤４０〜９５質量％を含有しており、前記酸化剤として塩基性硝酸マグネシウムを６０質量％以上含んでいる、ガス発生剤組成物。
燃料の含有量が２０〜５０質量％、酸化剤の含有量が５０〜８０質量％であり、前記酸化剤中の塩基性硝酸マグネシウムの含有量が７０〜１００質量％である、請求項１記載のガス発生剤組成物。
前記酸化剤が、塩基性硝酸マグネシウムと、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から選ばれる１又は２以上との組み合わせからなるものである、請求項１又は２記載のガス発生剤組成物。
前記酸化剤が、塩基性硝酸マグネシウムと塩基性硝酸銅の組み合わせからなるものである、請求項１又は２記載のガス発生剤組成物。
前記酸化剤が、塩基性硝酸マグネシウム７０〜９０質量％と塩基性硝酸銅１０〜３０質量％の組み合わせからなるものである、請求項１又は２記載のガス発生剤組成物。