JP2013504507A - Pyrotechnic gas generation - Google Patents

Pyrotechnic gas generation Download PDF

Info

Publication number
JP2013504507A
JP2013504507A JP2012528432A JP2012528432A JP2013504507A JP 2013504507 A JP2013504507 A JP 2013504507A JP 2012528432 A JP2012528432 A JP 2012528432A JP 2012528432 A JP2012528432 A JP 2012528432A JP 2013504507 A JP2013504507 A JP 2013504507A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pyrotechnic gas
oxide
pyrotechnic
combustion
composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012528432A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
フレデリク マーリン
ステファン ベゾンベ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Ceramics SA
Original Assignee
SME SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SME SA filed Critical SME SA
Publication of JP2013504507A publication Critical patent/JP2013504507A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06DMEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
    • C06D5/00Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
    • C06D5/06Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by reaction of two or more solids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B23/00Compositions characterised by non-explosive or non-thermic constituents
    • C06B23/007Ballistic modifiers, burning rate catalysts, burning rate depressing agents, e.g. for gas generating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Air Bags (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Abstract

本発明は、硝酸グアニジン、塩基性硝酸銅及び過塩素酸カリウムを含む組成物からなる火工ガス発生物に関する。特徴的には、過塩素酸カリウムが、火工ガス発生物の総重量における8%〜20%を占めており、前記組成物が金属酸化物、半金属酸化物及びその混合物から選択された少なくとも1つの酸化物をさらに含み、前記少なくとも1つの酸化物は、前記火工ガス発生物の燃焼温度よりも低い融点を有していると共に前記火工ガス発生物の総重量における1%〜5%を占めている。前記少なくとも1つの酸化物は、火工ガス発生物の低圧での燃焼を改善する。
【選択図】図1
The present invention relates to a pyrotechnic gas generator comprising a composition comprising guanidine nitrate, basic copper nitrate and potassium perchlorate. Characteristically, potassium perchlorate accounts for 8-20% of the total weight of the pyrotechnic gas product, and the composition is at least selected from metal oxides, metalloid oxides and mixtures thereof Further comprising one oxide, the at least one oxide having a melting point lower than the combustion temperature of the pyrotechnic gas product and 1% to 5% of the total weight of the pyrotechnic gas product Accounted for. The at least one oxide improves the low pressure combustion of pyrotechnic gas products.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、自動車乗員保護システム、例えばエアバッグの膨張又はシートベルトのプリテンショナーに用いるのに適した、火工ガス発生物(pyrotechnic gas-generating products)に関する。   The present invention relates to pyrotechnic gas-generating products suitable for use in automobile occupant protection systems such as airbag inflation or seat belt pretensioners.

過去20年以上にわたって、自動車乗員保護に関する技術分野は、非常に大きな発展を成し遂げた。今後の最新世代の車両は、火工ガス発生物の爆発によって動作するエアバッグ型又はシートベルトのプリテンショナー型の幾つかの安全システムを乗員室内に統合させたものとなる。複数あるエアバッグ型システムの中で、前面衝突用エアバッグ(ドライバー又は乗員エアバッグ)及び側面衝突用エアバッグ(カーテン又は胸部保護エアバッグ)が際だっている。   Over the past 20 years, the technical field of car occupant protection has made tremendous progress. The latest generation vehicles in the future will integrate several safety systems of the airbag type or seat belt pretensioner type that operate by the explosion of pyrotechnic gas products in the passenger compartment. Among several airbag-type systems, frontal crash airbags (driver or occupant airbags) and side impact airbags (curtains or chest protection airbags) are prominent.

エアバッグ用ガス発生器のコスト削減という自動車メーカーの要請により、係る火薬(pyrotechnic charge)は以下の複数の要求を同時に満たさなければならない。
・火薬の爆発によって発生するガスに毒性がない、つまり一酸化炭素、窒素酸化物及び塩素化合物の含有量が低い。
・高い膨張力が得られるように組成物のガス発生量(爆発によって発生するガスの総量)が多くなければならない。これは、組成物のモルガス発生量(mol/kg)と燃焼温度(K)との積によって与えられる。
・これと関連して、エアバッグの壁に損傷を与えることがあるホットスポットを構成する可能性のある、爆発によって発生する固体粒子量が少なくなければならない。
・爆発温度が高すぎることがなく(理想的には2200K未満)、エアバッグ内のガス温度が乗員のフィジカル・インテグリティ(physical integrity)を損なわない程度に低い。爆発温度が低いことによって、エアバッグの厚みを小さくすること、及び、エアバッグ内の調節板及びフィルタの削減ができることでガス発生器のデザインを簡略化することが可能となる。最終的には、ガス発生器は低コストで重量削減及び体積削減されたものとなる。
・組成物が単位面積あたり高い膨張率を有していることが必要である。膨張率は、ρを火工材の密度(g/cm)、nを爆発のモルガス発生量(mol/g)、Tcを爆発温度(ケルビン温度)、Vcを燃焼速度(mm/s)として、ρ×n×Tc×Vcで推定される。すなわち、単位面積あたり膨張率は〔mol・K・mm−2・s−1〕で表される。
Due to the demands of automakers to reduce the cost of gas generators for airbags, such pyrotechnic charges must satisfy the following requirements simultaneously.
・ Gas generated by the explosion of explosives is not toxic, that is, the content of carbon monoxide, nitrogen oxides and chlorine compounds is low.
-The amount of gas generated by the composition (total amount of gas generated by explosion) must be large so that a high expansion force can be obtained. This is given by the product of the molar gas generation (mol / kg) of the composition and the combustion temperature (K).
• In this connection, the amount of solid particles generated by the explosion, which can constitute hot spots that can damage the airbag walls, must be small.
The explosion temperature is not too high (ideally less than 2200K) and the gas temperature in the airbag is low enough not to impair the physical integrity of the occupant. Since the explosion temperature is low, the thickness of the airbag can be reduced, and the adjustment plate and filter in the airbag can be reduced, thereby simplifying the design of the gas generator. Eventually, the gas generator will be low in cost and weight and volume.
It is necessary that the composition has a high expansion rate per unit area. The expansion rate is as follows: ρ is the density of pyrotechnic material (g / cm 3 ), n is the amount of mol gas generated (mol / g), Tc is the explosion temperature (Kelvin temperature), and Vc is the combustion rate (mm / s) , Ρ × n × Tc × Vc. That is, the expansion coefficient per unit area is represented by [mol · K · mm −2 · s −1 ].

側面用エアバッグシステムは、エアバッグの展開(deployment)に要する時間及び配置の点で前面用エアバッグシステムとは相違している。通常、この時間は、側面エアバッグの方が短い(側面が10〜20msであるのに対して、前面が40〜50ms)。側面エアバッグに関して、短時間でエアバッグが膨張するという機能的要求によって、十分な単位面積あたり膨張率(積ρ×n×Tc×Vc)を得るためには、火工組成物が、ガス発生器の燃焼室内での全動作圧力範囲(通常20〜80MPa程度)において高い燃焼速度(通常20MPaで35mm/sより大きく、50MPaで40mm/sより大きい)を持つことが要請されることになる。さらに、エアバッグシステムが始動することを保証するために、火工組成物は優れた点火性(ignitability characteristics)をもつことも必要である。最後に、使用される(ペレット型の)火薬の側面形状が通常テーパー状であることを考慮して、火工組成物は、理想的には、低圧(ここで低圧は大気圧と同じかそれよりも僅かに大きい圧力を意味している)において安定し且つ十分に高い燃焼速度を有しているべきである。   The side airbag system is different from the front airbag system in terms of time and arrangement required for deployment of the airbag. This time is usually shorter for side airbags (sides are 10-20 ms versus fronts 40-50 ms). In order to obtain a sufficient expansion rate per unit area (product ρ × n × Tc × Vc) due to the functional requirement that the airbag expands in a short time with respect to the side airbag, the pyrotechnic composition is a gas generator. It is required to have a high combustion rate (usually greater than 35 mm / s at 20 MPa and greater than 40 mm / s at 50 MPa) in the entire operating pressure range (usually about 20 to 80 MPa) in the combustion chamber of the vessel. In addition, the pyrotechnic composition must also have excellent ignitability characteristics to ensure that the airbag system is started. Finally, considering that the side shape of the explosive (pellet type) explosive used is usually tapered, the pyrotechnic composition ideally has a low pressure (where the low pressure is equal to or less than atmospheric pressure). Should be stable and have a sufficiently high burning rate.

さらに、側面用エアバッグシステムは、完全火工型(entirely pyrotechnic:火薬の爆発によってのみガス発生が行われる)と称されるものと、ハイブリッド型(火薬の爆発と、加圧状態で気密室に蓄えられた不活性ガス量とが共にガス由来となる)と称されるものとの2つのガス発生器技術を必要とすることがある。ハイブリッド型ガス発生器においては、爆発によって生じたガスが予圧縮された不活性ガスの体積膨張によって生じる温度低下を補償するのに十分高温となるように、火薬の爆発温度が低すぎてはならない。理想的には、爆発温度は2000Kよりも高いことが要求される。   In addition, the side airbag system is completely pyrotechnic (gas is generated only by the explosion of explosives) and hybrid type (explosive explosive, pressurized and sealed in an airtight chamber) Two gas generator technologies may be required, what is referred to as both the amount of stored inert gas being derived from gas. In a hybrid gas generator, the explosive temperature of the explosive must not be too low so that the gas produced by the explosion is hot enough to compensate for the temperature drop caused by the volume expansion of the precompressed inert gas. . Ideally, the explosion temperature is required to be higher than 2000K.

したがって、当業者は、2000〜2200K程度の適切な爆発温度と低圧を含む全動作圧力範囲における高い燃焼速度とを共に有する火工組成物であって、側面用エアバッグ用の完全火工型ガス発生器又はハイブリッド型ガス発生器に使用されるのに適した組成物を研究している。   Accordingly, a person skilled in the art is a pyrotechnic composition having both an appropriate explosion temperature of about 2000 to 2200 K and a high combustion rate in the entire operating pressure range including low pressure, and a completely pyrotechnic gas for a side airbag. We are investigating compositions suitable for use in generators or hybrid gas generators.

様々なタイプの火工組成物が今まで既に提案されてきている。最近では、酸化剤としての塩基性硝酸銅(BCN)と還元剤としての硝酸グアニジン(GN)との混合物から製造された、燃焼温度及び燃焼ガスの毒性の点で最適に調整された火工組成物が提案されているようである。BCN/GNを共に用いることで、燃焼温度を通常は1800K程度まで低下させることが可能となる。米国特許5608183号には、湿式製造工程で製造された係る複数の組成物について記載されている。しかしながら、これらの組成物には以下のような幾つかの大きな欠点がある。
・フィルタによる捕捉不可能な固体残渣が多く含まれる。これらの残渣は、ガス発生器の燃焼室内温度では液体銅の滴形状でありガス発生器を離れる際に固化するものであって、BCNの分解によって発生する。その結果として高温固体粒がエアバッグの壁に損傷を与える。
・点火しにくいために大量の点火剤を用いることが必要となり、ガス発生器のコストを増加させる。
・ガス発生量がそれほど多くない。
・燃焼温度が非常に低く、ハイブリッド型ガス発生器との共用が難しい。
・燃焼速度が小さく(20MPaで約20mm/s)、側面用エアバッグ用の完全火工型ガス発生器又はハイブリッド型ガス発生器には使用しにくい。
Various types of pyrotechnic compositions have already been proposed. Recently, a pyrotechnic composition made from a mixture of basic copper nitrate (BCN) as oxidant and guanidine nitrate (GN) as reducing agent, optimally adjusted in terms of combustion temperature and combustion gas toxicity Things seem to have been proposed. By using both BCN / GN, the combustion temperature can usually be reduced to about 1800K. U.S. Pat. No. 5,608,183 describes such a plurality of compositions produced in a wet production process. However, these compositions have some major drawbacks:
・ There are many solid residues that cannot be captured by the filter. These residues are in the form of liquid copper droplets at the combustion chamber temperature of the gas generator and solidify when leaving the gas generator, and are generated by the decomposition of BCN. As a result, the hot solid particles damage the airbag walls.
・ Because it is difficult to ignite, it is necessary to use a large amount of igniter, which increases the cost of the gas generator.
・ Gas generation is not so high.
・ Combustion temperature is very low, making it difficult to share with hybrid gas generators.
-The combustion speed is low (about 20 mm / s at 20 MPa), and it is difficult to use for a complete pyrotechnic gas generator or a hybrid gas generator for side airbags.

上述した大きな欠点のうち最初のものを克服するために、BCNの液体燃焼残渣を凝集させるという目的で、酸化アルミニウム(アルミナ)又は酸化ケイ素のような耐火性酸化物を火工組成物内に含有させるという技術が提案されている。すなわち、米国特許6143102号には、やはり湿式製造工程で製造される、耐火性酸化物としての酸化ケイ素を最大5重量%含む、BCN及びGNをベースにした組成物について記載されている。この凝集効果が酸化ケイ素の融点(または軟化点)である1950Kが当該組成物の燃焼温度Tc=1800Kよりも高い又はこれと非常に近いことによって生じ、それゆえ軟化した固体酸化物が液体銅の液滴を凝集させることを当業者は知っている。そして、燃焼終了時に、火工ブロックのバックボーン(backbone)が得られる。しかしながら、少量であっても係る凝集酸化物の取り込みが燃焼速度にとって不利であることが直ぐに明らかとなった。燃焼中に(ペレットの)火工ブロックと接触し続け且つ未燃焼の表面への熱流(heat flow)を制限する粒子状物質母岩(particulate gangue)がこの凝集効果によって生成されるためである。したがって、このタイプの火工組成物は燃焼速度が小さく且つガス発生量が少ないという欠点を有している。当該組成物の燃焼速度の小ささを補うために、米国特許6143102号において、弾道触媒(ballistic catalyst)として金属酸化物型(アルミニウム、チタン、ジルコニウム、亜鉛またはマグネシウムの酸化物)である第2の耐火添加剤(refractory additive)を加えることが提案されている。最後に、合計が10重量%程度の酸化ケイ素及び金属酸化物を加えることによって、組成物のガス発生量にとって非常に不利となる。   In order to overcome the first of the major drawbacks mentioned above, a refractory oxide such as aluminum oxide (alumina) or silicon oxide is included in the pyrotechnic composition for the purpose of agglomerating the liquid combustion residue of BCN. The technique of making it be proposed is proposed. That is, U.S. Pat. No. 6,143,102 describes a composition based on BCN and GN, which is also produced in a wet production process and contains up to 5% by weight of silicon oxide as refractory oxide. This agglomeration effect is caused by the fact that 1950K, the melting point (or softening point) of silicon oxide, is higher than or very close to the combustion temperature Tc = 1800K of the composition, and therefore the softened solid oxide is liquid copper. Those skilled in the art know to agglomerate droplets. At the end of combustion, the backbone of the pyrotechnic block is obtained. However, it was immediately apparent that the incorporation of such aggregated oxides was disadvantageous for the combustion rate even in small amounts. This is because the agglomeration effect generates particulate gangue that remains in contact with the (pellet) pyrotechnic block during combustion and restricts the heat flow to the unburned surface. Therefore, this type of pyrotechnic composition has the disadvantages of low combustion rate and low gas generation. In order to compensate for the low burning rate of the composition, in US Pat. No. 6,143,102 a second metal oxide type (aluminum, titanium, zirconium, zinc or magnesium oxide) is used as a ballistic catalyst. It has been proposed to add a refractory additive. Finally, the addition of silicon oxide and metal oxides totaling around 10% by weight is very detrimental to the gas evolution of the composition.

BCN及びGNをベースとした組成物の点火性を改善するために、この組成物に過塩素酸カリウムを追加する技術が提案されている。すなわち、ヨーロッパ特許出願1526121号には、上記組成物の点火性を改善するために、少量(5重量%未満)の過塩素酸塩(具体的には過塩素酸カリウム)を追加することが記載されている。このような少量の過塩素酸塩を付加することによって、当該組成物の燃焼速度及びガス発生量を僅かに増大させることができるが、この改善を行っても側面用エアバッグのガス発生器には不十分である。   In order to improve the ignitability of BCN and GN based compositions, techniques for adding potassium perchlorate to the compositions have been proposed. That is, European Patent Application No. 1526121 describes that a small amount (less than 5% by weight) of perchlorate (specifically potassium perchlorate) is added to improve the ignitability of the composition. Has been. By adding such a small amount of perchlorate, the combustion rate and gas generation amount of the composition can be slightly increased. However, even if this improvement is made, the gas generator of the side airbag is used. Is insufficient.

米国特許出願2006/0016529号には、硝酸グアニジン(40〜60重量%)、塩基性硝酸銅(35〜50重量%)、アルカリ金属過塩素酸塩(ヨーロッパ特許出願1526121号での教示(1〜10重量%)よりも多いがやはり少量に限られている)、及び、弾道触媒及び凝集剤として機能する金属酸化物(1〜5重量%)をベースとした組成物が記載されている。この金属酸化物は、米国特許6143102号(上記参照)の教示に従ったのと同じく凝集を目的としたものである。   U.S. Patent Application 2006/0016529 includes guanidine nitrate (40-60 wt%), basic copper nitrate (35-50 wt%), alkali metal perchlorate (European Patent Application No. 10% by weight) but also limited to small amounts), and compositions based on metal oxides (1-5% by weight) which function as ballistic catalysts and flocculants. This metal oxide is intended for agglomeration in the same manner as in accordance with the teaching of US Pat. No. 6,143,102 (see above).

大量(燃焼温度の予期せぬ上昇を引き起こさない、通常30%未満の限られた量)の過塩素酸カリウムを付加することによって、ガス発生量が顕著に増加し、さらに当該組成物を得るために特定の製法を用いたときには、燃焼速度も顕著に増加する。すなわち、フランス特許出願2892117号には、硝酸グアニジン(還元剤)、少量の塩基性硝酸銅(主酸化剤)、及び、30重量%以下の大量の過塩素酸カリウム(共酸化剤)をベースとした組成物が記載されている。塩基性硝酸銅が少量であるので組成物に凝集剤を付加する必要がなく(BCNによって生成される少量の銅粒子は当該明細書の記載範囲内において許容される)、当該組成物を得るための特定の製法を用いて得られた過塩素酸カリウムが大量であるので中圧及び高圧において弾道触媒を付加しなくても高い燃焼速度を達成することができる。これらの組成物は本発明に最も近い従来技術である。   To add significant amounts of potassium perchlorate (a limited amount, usually less than 30%, which does not cause an unexpected increase in combustion temperature) to significantly increase the gas generation rate and to obtain the composition When a specific manufacturing method is used, the burning rate is also significantly increased. That is, French Patent Application No. 2892117 is based on guanidine nitrate (reducing agent), a small amount of basic copper nitrate (main oxidant), and a large amount of potassium perchlorate (co-oxidant) of 30 wt% or less. The composition is described. Because there is a small amount of basic copper nitrate, there is no need to add a flocculant to the composition (a small amount of copper particles produced by BCN are acceptable within the scope of the specification) to obtain the composition Because of the large amount of potassium perchlorate obtained using this specific production method, a high combustion rate can be achieved without adding a ballistic catalyst at medium and high pressures. These compositions are the prior art closest to the present invention.

したがって、フランス特許出願2892117号は、過塩素酸カリウム(約14%)及び塩基性硝酸銅を適度に含有することと、乾式圧縮工程を用いることとを組み合わせば、下記の点において有利な調和の取れた火工組成物が得られることを教示するものである。
・2100K程度の燃焼温度
・高圧における高い燃焼速度
・高いガス発生量
・良好な点火性
・燃焼中に発生する固体(銅)粒子が少量であるために、凝集剤を無くすことが可能
Thus, French Patent Application No. 2892117 combines advantageous combinations of potassium perchlorate (about 14%) and basic copper nitrate with the use of a dry compression process in the following respects: It teaches that a removed pyrotechnic composition is obtained.
・ Combustion temperature of about 2100K ・ High combustion speed at high pressure ・ High gas generation ・ Good ignitability ・ Since the amount of solid (copper) particles generated during combustion is small, flocculant can be eliminated

しかしながら、このタイプの組成物には、燃焼圧が大気圧より高いという制限がある。大気圧及び2MPa未満の大きな圧力指数(pressure exponent)下において自燃(self-sustaining combustion)できないと、動作圧力及び火薬形状によっては、燃焼終了時に消火(extinguishment)してしまうことになる。当業者であれば、過塩素酸塩を付加することによって引き起こされる効果、つまり高圧における燃焼速度にとって有利であるが低圧における燃焼速度にはあまり有利ではなく、過塩素酸塩が付加されるとその量は大量になることを知っている。低圧では、少量の固体粒子を伴う大量のガス発生によって発生する高膨張が、未燃焼領域への熱流の僅かな戻りを引き起こす。この場合、自燃の維持が困難となる。   However, this type of composition has the limitation that the combustion pressure is higher than atmospheric pressure. If self-sustaining combustion is not possible under atmospheric pressure and a large pressure exponent of less than 2 MPa, extinguishment occurs at the end of combustion, depending on the operating pressure and explosive shape. Those skilled in the art will appreciate the effects caused by the addition of perchlorate, ie the combustion rate at high pressure, but not so much at low pressure, and when perchlorate is added I know the amount will be large. At low pressure, the high expansion generated by the large amount of gas generation with a small amount of solid particles causes a slight return of heat flow to the unburned zone. In this case, it is difficult to maintain self-combustion.

火工組成物において、低圧での安定した自燃ができないという事態は、主に以下の理由によって、当該組成物がエアバッグ用ガス発生器に用いられるときに大きな欠点である。
・圧力指数が大きいために、動作の初期又は終期における低圧で消火するというリスクがあるので、低圧での主火薬の燃焼を維持するための共火薬(co-charge)を必要とすることがある。したがって、ガス発生器は嵩張ったものとなって、小型にはならず高コストとなる。
・(ガス発生器の燃焼室内の圧力が火工組成物の下限自燃圧力未満に低下したときに)動作終了時に消火する、つまり目的とする機能的要求に従ってエアバッグを膨張させる燃焼ガスの発生に寄与しない未燃焼物が残ったまま消火するリスクがある。さらに、こういった未燃焼物は燃焼室内に残留した高温下において熱分解によって徐々に劣化し得る。この熱分解による緩慢な劣化は、制御困難なガスバーストの放出、そして時折フィルタによって捕捉できない小さなサイズの固体粒子の放出を引き起こす。このような現象は、当該分野(USCAR)において実施されている毒性及び呼吸可能な粒子放出に関する基準を遵守するには不利となるガス(fumes)を動作終了時に発生させる。
In the pyrotechnic composition, the situation where stable self-combustion at a low pressure is not possible is a major drawback when the composition is used in a gas generator for an air bag mainly for the following reasons.
・ Since the pressure index is large, there is a risk of extinguishing at low pressure at the beginning or end of operation, so a co-charge may be required to maintain combustion of the main explosive at low pressure . Therefore, the gas generator becomes bulky, and does not become small and high in cost.
・ To extinguish the fire at the end of operation (when the pressure in the combustion chamber of the gas generator drops below the lower self-combustion pressure of the pyrotechnic composition), that is, to generate combustion gas that inflates the airbag according to the intended functional requirements There is a risk of extinguishing the fire with unburned material that does not contribute. Furthermore, such unburned matter can be gradually deteriorated by thermal decomposition at a high temperature remaining in the combustion chamber. This slow degradation due to pyrolysis causes the release of gas bursts that are difficult to control, and occasionally the release of small sized solid particles that cannot be captured by the filter. Such a phenomenon generates fumes at the end of the operation that are disadvantageous to comply with the standards of toxicity and respirable particle emissions practiced in the art (USCAR).

かかる状況において、本発明者らは、以下の要求を同時に満たす、改良された火工ガス発生物を提案することを所望した。
・適度な燃焼温度(2100K程度)
・高いガス発生量(30mol/kgよりも大きい)
・燃焼中に発生する固体粒子が少量
・良好な点火性
・高圧における高い燃焼速度(20MPaで35mm/sよりも大きく、50MPaで40mm/sよりも大きい)
・燃焼(有利なことには燃焼速度も)が低圧、理想的には大気圧において安定して自燃して、ガス発生器の動作中に火薬が消火するリスクを回避することが可能
In such a situation, the inventors wanted to propose an improved pyrotechnic gas generator that simultaneously satisfies the following requirements.
・ Moderate combustion temperature (about 2100K)
・ High gas generation (greater than 30 mol / kg)
-Small amount of solid particles generated during combustion-Good ignitability-High burning rate at high pressure (greater than 35 mm / s at 20 MPa, greater than 40 mm / s at 50 MPa)
-Combustion (and advantageously the combustion rate) is stable and self-combustes at low pressure, ideally at atmospheric pressure, avoiding the risk of extinguishing explosives during gas generator operation

本発明において、本発明者らは、過塩素酸カリウムを適量含む組成物において、少量(1重量%〜5重量%)の、金属酸化物、半金属酸化物(metalloid oxide)及びその混合物から選択された少なくとも1つの酸化物であって、この火工ガス発生物の燃焼温度よりも低い融点(melting point)を有している(高圧における十分に高い燃焼速度を維持するのに不利となる燃焼残渣のいかなる凝集効果をも回避するため)ものを付加することで、特に高圧での高い燃焼速度を維持しつつ低圧での燃焼を改善するという技術的課題に関して大きな利益があることを示した。上記少なくとも1つの酸化物は、乾式工程によって本発明の火工薬を製造するために用いられる均一粉末混合物(主にGN+BCN+KClO+上記少なくとも1つの酸化物(下記参照)を含む)を生成するためには、「粒子サイズがミクロンスケール(通常0.1〜100μm)である」及び/又は「比表面積が大きい(>20m/g)」粉末火薬の形態である。これらは本タイプを構成する通常の特性である。 In the present invention, the inventors select from a small amount (1% to 5% by weight) of metal oxide, metalloid oxide and mixtures thereof in a composition containing an appropriate amount of potassium perchlorate. At least one oxide that has a melting point below the combustion temperature of this pyrotechnic gas product (combustion disadvantageous to maintain a sufficiently high combustion rate at high pressure) The addition of (to avoid any flocculation effect of the residue) has shown great benefits with respect to the technical challenge of improving low pressure combustion while maintaining high combustion rates, especially at high pressure. The at least one oxide produces a homogeneous powder mixture (mainly comprising GN + BCN + KClO 4 + the at least one oxide (see below)) used to produce the pyrotechnic of the present invention by a dry process. Are in the form of powder explosives with “particle size on the micron scale (usually 0.1-100 μm)” and / or “large specific surface area (> 20 m 2 / g)”. These are the normal characteristics that make up this type.

したがって、本発明者らは、側面用エアバッグシステムに用いるのに特に適したハイブリッド型又は完全火工型のガス発生器に用いられる新しい高品質火工物をここに提案する。   We therefore propose here a new high quality pyrotechnic used in a hybrid or fully pyrotechnic gas generator that is particularly suitable for use in a side airbag system.

本発明に係る(エアバッグ用として非常に好適な)火工ガス発生物の組成は、以下のものを含有している。
・硝酸グアニジン(窒素含有還元薬として)
・塩基性硝酸銅(主酸化薬として)
・過塩素酸カリウム(二次酸化薬として)
The composition of the pyrotechnic gas generator according to the present invention (very suitable for an air bag) contains the following.
・ Guanidine nitrate (as a nitrogen-containing reducing agent)
・ Basic copper nitrate (as main oxidant)
・ Potassium perchlorate (as a secondary oxidant)

特徴として:
上記過塩素酸カリウムは、火工ガス発生物の総重量における8%〜20%、有利には10.5重量%〜20重量%を占めている。
前記組成物は、金属酸化物、半金属酸化物(metalloid oxide)及びその混合物から選択された少なくとも1つの酸化物をさらに含み、前記少なくとも1つの酸化物は、前記火工ガス発生物の総重量における1%〜5%を占めており、前記火工ガス発生物の燃焼温度よりも低い融点を有している。
as a feature:
The potassium perchlorate accounts for 8% to 20%, preferably 10.5% to 20% by weight of the total weight of the pyrotechnic gas product.
The composition further comprises at least one oxide selected from metal oxides, metalloid oxides and mixtures thereof, wherein the at least one oxide is a total weight of the pyrotechnic gas generant. The melting point is lower than the combustion temperature of the pyrotechnic gas product.

上記4種類の成分(GN,BCN,KClO,及び、上記の酸化物)は、本発明の火工ガス発生物の通常90重量%を超え、より一般的には95重量%を超え、さらには98重量%を超え、或いは100重量%となっている。製造上の助剤(例えばステアリン酸カルシウム)のような任意的な付加剤が用いられることは明らかである。 The above four components (GN, BCN, KClO 4 , and the above oxides) usually exceed 90% by weight of the pyrotechnic gas product of the present invention, more typically more than 95% by weight, Is over 98% by weight or 100% by weight. Obviously, optional additives such as manufacturing aids (eg calcium stearate) may be used.

硝酸グアニジンは、熱力学的特性(特にガス発生量)のため、弾道特性(ballistic properties)を火工物に与えるための、そして、火工物を乾式工程で製造するのに適した流動プラスチック的な挙動(rheoplastic behavior)を与えるための還元剤として選択された。かかる硝酸グアニジンは、火工的な安全を確保するという理由、そして、加えられる圧縮応力を制限しつつ火工組成物に良好な緻密化が行われることを担保する、乾式工程における圧縮成型及び任意のペレット化段階を行うのに適した流動プラスチック的な挙動を得るという点で有利である。乾式工程による火工ガス発生物の製造方法は通常4つの工程を含んでおり、それは国際公開WO2006/134311号に記載されている。   Guanidine nitrate is a fluid plastic that is suitable for imparting ballistic properties to pyrotechnics and for making pyrotechnics in a dry process because of their thermodynamic properties (especially gas generation). Selected as a reducing agent to give rheoplastic behavior. Such guanidine nitrate ensures the pyrotechnic safety, and compression molding in the dry process and optional, which ensures good densification of the pyrotechnic composition while limiting the applied compressive stress This is advantageous in that it has a fluid plastic behavior suitable for performing the pelletizing step. A method for producing a pyrotechnic gas product by a dry process usually includes four steps, which are described in International Publication No. WO2006 / 134311.

過塩素酸カリウムは、本発明の火工ガス発生物の組成物内に、燃焼温度、点火性、及び、目標となる高圧での燃焼速度を参照して、適切な量(8重量%〜20重量%)だけ含まれている。そして、それは有利には10.5重量%以上である。   Potassium perchlorate is present in the pyrotechnic gas product composition of the present invention in an appropriate amount (8 wt% to 20 wt% with reference to combustion temperature, ignitability, and target high pressure burning rate. % By weight). And it is advantageously greater than 10.5% by weight.

前記少なくとも1つの(金属及び/又は半金属の)酸化物の機能は、従来技術(特に米国特許6143102号及び米国特許出願2006/0016529号参照)とは異なり、高圧で高い燃焼速度を得るために不利となる粒子状物質母岩を当該燃焼中に形成する液体銅粒子を燃焼中に凝集させることがなく、前記少なくとも1つの(金属及び/又は半金属の)酸化物の融点よりも燃焼温度が高い組成物(KClOを適度に含有する)に、驚くべきことに、以下の特性があることを担保し、
・従来技術の組成物よりも低圧において安定に自燃すること、
・従来技術の組成物よりも低圧での燃焼速度が高いこと、
そして、当該組成物内の過塩素酸カリウムの機能は、
・従来技術の組成物の燃焼速度に近い、高圧での高い燃焼速度、
・全動作圧力範囲において従来技術の組成物と同じ又は小さい圧力指数、
に本質的に関与していると理解できる。
The function of the at least one (metal and / or metalloid) oxide is different from the prior art (see in particular US Pat. No. 6,143,102 and US Patent Application 2006/0016529) in order to obtain a high burning rate at high pressure. The burning temperature is higher than the melting point of the at least one (metal and / or metalloid) oxide without agglomerating the liquid copper particles that form the disadvantageous particulate matter host rock during the combustion during the combustion. The high composition (moderately containing KClO 4 ) surprisingly ensures that it has the following properties:
・ Stable self-combustion at lower pressures than prior art compositions,
The combustion rate at low pressure is higher than the prior art composition,
And the function of potassium perchlorate in the composition is
A high burning rate at high pressure, close to the burning rate of the prior art composition,
The same or smaller pressure index as the prior art composition over the entire operating pressure range,
Can be understood to be essentially involved in

このように、本発明の火工ガス発生物は、良好な点火性を有し且つ燃焼中に多くの固体粒子を発生させず、さらに以下の点を有利に調整するものである。
・適切な燃焼温度(2100K程度)
・高いガス発生量
・高圧での高い燃焼速度、及び、
・低圧及び大気圧における「ゼロではない」燃焼速度
Thus, the pyrotechnic gas product of the present invention has good ignitability, does not generate many solid particles during combustion, and advantageously adjusts the following points.
・ Appropriate combustion temperature (about 2100K)
・ High gas generation ・ High combustion speed at high pressure, and
"Non-zero" burning rate at low pressure and atmospheric pressure

本発明では、低圧(上記参照)における燃焼改善のために、(弾道触媒及び/又は凝集剤として知られる)金属及び/又は半金属の酸化物の初めての使用が提案される。   The present invention proposes the first use of metal and / or metalloid oxides (known as ballistic catalysts and / or flocculants) for improved combustion at low pressure (see above).

したがって、本発明の火工ガス発生物内に前記少なくとも1つの酸化物を1重量%以上含むことが、低圧での燃焼改善に関与する。その含有量は、特にガス発生量及び高圧での燃焼に鑑みて5重量%以下に制限される。   Therefore, the inclusion of 1 wt% or more of the at least one oxide in the pyrotechnic gas product of the present invention is involved in improving combustion at low pressure. Its content is limited to 5% by weight or less, especially in view of the amount of gas generated and combustion at high pressure.

本発明の火工ガス発生物を得るために、要求される特性(熱力学的計算から生じるものであって、燃焼温度、ガス発生量、固体残渣の量、酸素平衡(oxygen balance)及び理論密度など)をもらたすような上述した複数の成分(火工ガス発生物の構成要素)の必要比率は、前記少なくとも1つの金属及び/又は半金属の酸化物の融点に関する条件(融点が、前記少なくとも1つの酸化物を構成要素として含む火工ガス発生物の燃焼温度よりも低い)を満たすことを担保しつつ(本発明者らによって低圧での燃焼において良好な結果が確認された)、予め決定される。   In order to obtain the pyrotechnic gas product of the present invention, the required properties (resulting from thermodynamic calculations, including combustion temperature, gas generation, solid residue content, oxygen balance and theoretical density) The required ratio of the above-mentioned components (components of pyrotechnic gas generation) that gives the above-mentioned conditions is a condition regarding the melting point of the at least one metal and / or metalloid oxide (the melting point is (Which has been confirmed by the present inventors in the combustion at low pressure) in advance, while ensuring that the combustion temperature of the pyrotechnic gas product containing at least one oxide as a constituent is satisfied. It is determined.

本発明に係る火工ガス発生物の組成物に存在する前記少なくとも1つの酸化物(存在する唯一の酸化物または複数の酸化物のそれぞれ)の融点は、有利なことには、当該火工ガス発生物の燃焼温度よりも50K以上低い。   The melting point of the at least one oxide (each of the only oxide or oxides present) present in the composition of the pyrotechnic gas product according to the invention is advantageously the pyrotechnic gas 50K or more lower than the combustion temperature of the product.

好ましくは、前記少なくとも1つの酸化物は、シリコン酸化物(SiO)、タングステン酸化物(WO)及びモリブデン酸化物(MoO)から選択される。このうち特にシリコン酸化物(SiO)が好ましい。 Preferably, the at least one oxide is selected from silicon oxide (SiO 2 ), tungsten oxide (WO 3 ) and molybdenum oxide (MoO 3 ). Of these, silicon oxide (SiO 2 ) is particularly preferable.

有利には、本発明の火工ガス発生物の組成物は、
50重量%〜65重量%の硝酸グアニジン、
20重量%〜40重量%の塩基性硝酸銅、
8重量%〜20重量%、有利には10.5重量%〜20重量%の過塩素酸カリウム、及び、
1重量%〜5重量%、有利には1重量%〜3重量%の前記少なくとも1つの金属及び/又は半金属の酸化物を含んでいる。
Advantageously, the pyrotechnic gas generant composition of the present invention comprises:
50% to 65% by weight of guanidine nitrate,
20% to 40% by weight of basic copper nitrate,
8% -20% by weight, preferably 10.5% -20% by weight potassium perchlorate, and
1% to 5% by weight, preferably 1% to 3% by weight of said at least one metal and / or metalloid oxide.

したがって、本発明の火工ガス発生物は、有利には、粉体状の複数の成分を乾式混合する第1ステップと、これによって得られた粉状混合物を圧縮する第2ステップとを含む乾式製造工程によって得られる。これら2つのステップの後に、粒状化を行う任意的な第3ステップと、さらに必要であればその後に圧縮された火工ガス発生物を得るために粒状物をペレット化により成形する第4ステップとが行われる。   Therefore, the pyrotechnic gas generation product of the present invention advantageously includes a first step of dry-mixing a plurality of powdery components and a second step of compressing the powdery mixture thus obtained. Obtained by the manufacturing process. After these two steps, an optional third step of granulating and, if necessary, a fourth step of shaping the granulate by pelletization to obtain a compressed pyrotechnic gas product thereafter. Is done.

したがって、本発明の火工ガス発生物は、通常は、粒状、ペレット又はブロックとなっている。   Therefore, the pyrotechnic gas product of the present invention is usually granular, pellet or block.

最終品の所望の機能的特性に影響することを可能な限り少なくしつつペレット化を容易にするために、粒状化後に添加剤が加えられてもよい。この添加剤は、有利には、ステアリン酸塩族であり、ステアリン酸塩カルシウム又はステアリン酸マグネシウムからなることが好ましい。その添加量は1重量%未満、好ましくは0.5重量%未満である。   Additives may be added after granulation to facilitate pelletization while minimizing the impact on the desired functional properties of the final product. This additive is advantageously of the stearate family and preferably consists of calcium stearate or magnesium stearate. The amount added is less than 1% by weight, preferably less than 0.5% by weight.

本発明の火工ガス発生物は、エアバッグ用ガス発生器の火薬に組み入れられるのに非常に適したものである。当該火工ガス発生物が、当該火薬の全部又は一部であってよい。   The pyrotechnic gas product of the present invention is very suitable for incorporation into an air bag gas generator explosive. The pyrotechnic gas generator may be all or part of the explosive.

本発明は、その他の観点において、上記火工ガス発生物を少なくとも1つ含むガス発生器に関する。係るガス発生器は、エアバッグ用として好適である(上記参照)。   In another aspect, the present invention relates to a gas generator including at least one pyrotechnic gas product. Such a gas generator is suitable for an airbag (see above).

本発明及び従来技術の火工ガス発生物について、低圧での燃焼速度(伝播)曲線を示している。FIG. 2 shows the combustion rate (propagation) curve at low pressure for the pyrotechnic gas product of the present invention and the prior art. 本発明及び従来技術の火工ガス発生物について、広い圧力範囲での燃焼速度曲線を示している。FIG. 2 shows combustion rate curves over a wide pressure range for the pyrotechnic gas product of the present invention and the prior art.

以下に、非限定的なものである、本発明の実施の形態について説明する。本発明の幾つかの実施例に係る(本発明の火工ガス発生物の)組成物が以下に説明され、従来技術の(火工ガス発生物の)組成物の例と比較を行う。   In the following, embodiments of the present invention, which are non-limiting, will be described. Compositions (of the pyrotechnic gas product of the present invention) according to some embodiments of the present invention are described below and compared with examples of prior art (pyrotechnic gas product) compositions.

図1は、本発明及び従来技術の火工ガス発生物について、低圧での燃焼速度(伝播)曲線を示している。測定は、標準バーナー技術(下記参照)によって粒状体について行われた。   FIG. 1 shows the combustion rate (propagation) curves at low pressure for pyrotechnic gas products of the present invention and the prior art. Measurements were made on the granulate by standard burner technology (see below).

図2は、本発明及び従来技術の火工ガス発生物について、広い圧力範囲での燃焼速度曲線を示している。測定は、圧力測定ボンベ(manometric bomb)内でペレットについて行われた。   FIG. 2 shows the burning rate curve over a wide pressure range for the pyrotechnic gas product of the present invention and the prior art. Measurements were made on the pellets in a pressure measuring bomb.

表1は、本発明の火工ガス発生物の組成物の実施例及びその特性を示している。これらの組成物(火工ガス発生物)は、粉体状の混合−圧縮−粒状化−任意のペレット化という乾式製造工程によって上記組成物から製造された粒状体又はペレットについて、熱力学的計算又は物理的測定によって評価された。   Table 1 shows examples of the composition of the pyrotechnic gas product of the present invention and its characteristics. These compositions (pyrotechnic gas generants) are thermodynamically calculated for the granules or pellets produced from the above composition by a dry production process of powdered mixing-compression-granulation-arbitrary pelletization. Or evaluated by physical measurements.

酸化物の量の関数として、主成分(GN、BCN及びKClO)の量が、酸素平衡値が−3%近傍を維持するように調整され、これによって組成物の特性が表1から直接的に比較できるようになっている。 As a function of the amount of oxide, the amounts of the main components (GN, BCN and KClO 4 ) were adjusted so that the oxygen equilibrium value was maintained around −3%, so that the properties of the composition were directly from Table 1. Can be compared.

表1に記載された組成物に用いられている主成分は、有利には、硝酸グアニジンに関して約12μm、BCNに関して約3μm、KClOに関して約10μmの中央値(median)径(D50)であることを特徴とする微粒子サイズである。 The main component used in the composition described in Table 1 is advantageously a median diameter (D50) of about 12 μm for guanidine nitrate, about 3 μm for BCN and about 10 μm for KClO 4. The fine particle size is characterized by

実施例1〜4の組成物に用いられている金属又は半金属の酸化物は、約1950K(SiO)、約1070K(MoO)及び約1750K(WO)の融点によって特徴付けられる。シリコン酸化物は100〜200m/gの比表面積を有しており、モリブデン酸化物は約10μmの中央値径を有しており、タングステン酸化物は約100μmの中央値径を有している。 Oxides of metals or metalloids are used in the compositions of Examples 1-4, about 1950K (SiO 2), characterized by a melting point of about 1070K (MoO 3) and about 1750K (WO 3). Silicon oxide has a specific surface area of 100-200 m 2 / g, molybdenum oxide has a median diameter of about 10 μm, and tungsten oxide has a median diameter of about 100 μm. .

実施例1〜4の組成物は、本発明による火工ガス発生物を構成しており、参考例(比較例A及びB)の組成物は、従来技術のフランス特許出願2892117号による火工ガス発生物を構成している。   The compositions of Examples 1 to 4 constitute a pyrotechnic gas generator according to the invention, and the compositions of the reference examples (Comparative Examples A and B) are pyrotechnic gases according to prior art French patent application 2892117. Constitutes the product.

表1に示す各火工ガス発生物について、標準バーナー技術(加圧された容器内での点火)によって粒状体について燃焼圧力下限値が測定された。このために、不活性雰囲気(N)下で加圧された容量5リットルの容器内に配置された直径7.4mmのストロー内に、粒状体が導入される。熱線を用いて点火が行われ、それから100mm間隔でストロー内に収容された2本の可溶性ワイヤを用いて燃焼伝播速度の測定が行われる。点火は、各組成物の粒状体の非点火が観察されるまで、様々な容器加圧値について20℃で実行された。 For each pyrotechnic gas product shown in Table 1, the combustion pressure lower limit was measured for the granulate by standard burner technology (ignition in a pressurized container). For this purpose, the granulate is introduced into a straw with a diameter of 7.4 mm arranged in a container with a capacity of 5 liters pressurized under an inert atmosphere (N 2 ). Ignition is performed using hot wire, and then the combustion propagation velocity is measured using two soluble wires housed in straws at 100 mm intervals. Ignition was carried out at 20 ° C. for various container pressurization values until non-ignition of particulates of each composition was observed.

表1の各火工ガス発生物に関して、圧力測定ボンベ内で行われる点火によって、ペレットについての燃焼速度(Vc)が測定された。広い圧力範囲にわたるVc(P)曲線を得るために、様々な火薬濃度値(35kg/m〜175kg/m)について点火が行われた。 For each pyrotechnic gas product in Table 1, the burning rate (Vc) for the pellets was measured by ignition performed in a pressure measuring cylinder. To obtain a Vc (P) curve over a wide pressure range, ignition was performed for various explosive concentration values (35 kg / m 3 to 175 kg / m 3 ).

表1の結果は、本発明による実施例1〜4の組成物が以下の事項を有していることを示している。
・有利なことに、比較例A及びBの組成物との比較において、密度、燃焼温度及びガス発生量に関して特性が維持されること。これら特性は、組成物の期待される機能(膨張力)において主たる部分を果たすために重要である。
・ペレットについて低い空隙率(porosity)の測定値を示すという、緻密化のための良好な適性。この緻密化適性は、想定される用途に応じて形状(geometry)、直径又は厚さが容易に調整される、圧縮粒状体の製造及びペレットの製造にとって重要である。また、ペレット化の際に加えられる圧縮応力を最小にすることができので、器具の摩耗及び圧縮期間中の火工的なリスクが削減される。
・十分な機械的強度を有するペレットが得られること。SiO、MoO又はWO型酸化物を適量含有することによって、圧環強度(radial crushing strength)値を示すためにペレットの機械的強度が低下することがない。
The results in Table 1 indicate that the compositions of Examples 1 to 4 according to the present invention have the following matters.
Advantageously, properties are maintained with respect to density, combustion temperature and gas generation in comparison with the compositions of Comparative Examples A and B. These properties are important to play a major part in the expected function (swelling force) of the composition.
-Good suitability for densification, showing a low porosity measurement for the pellets. This densification suitability is important for the production of compressed granules and the production of pellets, whose geometry, diameter or thickness is easily adjusted according to the intended application. Also, the compressive stress applied during pelletization can be minimized, thereby reducing tool wear and pyrotechnic risks during the compression period.
・ Pellets having sufficient mechanical strength can be obtained. By containing an appropriate amount of SiO 2 , MoO 3 or WO 3 type oxide, the mechanical strength of the pellet is not lowered to show a radial crushing strength value.

表1に示された燃焼圧力下限値及び図1に示された低圧での燃焼速度曲線は、シリコン酸化物、モリブデン酸化物又はタングステン酸化物型の酸化物を適量(実施例では1.5重量%〜3重量%)含有することによって、比較例A及びBにおけるよりも燃焼圧力下限値を大幅に低下させることができることを示している。実施例1〜4の組成物中で、シリコン酸化物が3重量%である実施例2の組成物において、最も顕著な改善が見られた。なぜなら、この実施例2は、大気圧において「ゼロではない」燃焼速度を有しており、さらに、概して、0.1〜1MPaの圧力範囲にわたって最も大きな燃焼速度を有しているからである。   The lower limit of the combustion pressure shown in Table 1 and the combustion rate curve at a low pressure shown in FIG. 1 show an appropriate amount of silicon oxide, molybdenum oxide or tungsten oxide type oxide (1.5 weight in the examples). % To 3% by weight), it is shown that the lower limit of the combustion pressure can be significantly lowered than in Comparative Examples A and B. Among the compositions of Examples 1-4, the most noticeable improvement was seen in the composition of Example 2 where the silicon oxide was 3% by weight. This is because Example 2 has a “non-zero” burning rate at atmospheric pressure, and generally has the highest burning rate over a pressure range of 0.1-1 MPa.

図2を参照すると、表1の複数の組成物からなるペレットについて得られた圧力測定ボンベ内における弾道特性(ballistic characterization)は、実施例1〜4の組成物が20〜50MPaの高圧力範囲にわたって十分に大きな燃焼速度を維持していることを示している。   Referring to FIG. 2, the ballistic characterization in the pressure measuring bomb obtained for the pellets of the plurality of compositions of Table 1 is that the compositions of Examples 1-4 range over a high pressure range of 20-50 MPa. It shows that a sufficiently high burning rate is maintained.

1.5重量%のシリコン酸化物を含有する実施例1の火工ガス発生物は、燃焼温度、ガス発生量、燃焼圧力下限値及び高圧での燃焼速度という複数の特性を最適解決するものである。特に、この火工ガス発生物は、大気圧において「ゼロではない」燃焼速度を保持するという大きな利点を有している。実施例2の組成物のように3重量%のシリコン酸化物を含有した場合には超低圧での燃焼の点でより利益があるが、逆に、高圧での燃焼速度が低下してしまう。これらの結果は、20〜50MPaの高圧力範囲での十分な弾道特性を維持するためには、シリコン酸化物の含有量を3重量%未満とすることが好ましいことを示している。   The pyrotechnic gas product of Example 1 containing 1.5% by weight silicon oxide optimally solves a plurality of characteristics such as combustion temperature, gas generation amount, combustion pressure lower limit value, and combustion speed at high pressure. is there. In particular, this pyrotechnic gas product has the great advantage of maintaining a “non-zero” combustion rate at atmospheric pressure. When 3% by weight of silicon oxide is contained as in the composition of Example 2, there is more benefit in terms of combustion at ultra-low pressure, but conversely, the combustion rate at high pressure is reduced. These results indicate that the silicon oxide content is preferably less than 3% by weight in order to maintain sufficient ballistic characteristics in the high pressure range of 20 to 50 MPa.

テストした様々な酸化物の中で、シリコン酸化物を有する本発明によって製造された実施例1及び2の火工ガス発生物について、圧力指数を有益に低下させることが観測された。   Of the various oxides tested, it was observed that the pyrotechnic gas generants of Examples 1 and 2 made according to the present invention with silicon oxide beneficially reduced the pressure index.

含有された酸化物(SiO、MoO又はWO)の融点が当該組成物の燃焼温度よりも低いことにより、酸化アルミニウムのような高融点耐火性酸化物を含有するBCNをベースとした組成物のようには、ペレットの初期形態である火工ブロックのバックボーンの形態で凝集した、燃焼残渣が観察されることがない。 Composition based on BCN containing a high melting point refractory oxide such as aluminum oxide because the melting point of the contained oxide (SiO 2 , MoO 3 or WO 3 ) is lower than the combustion temperature of the composition Like a thing, the combustion residue which aggregated in the form of the backbone of the pyrotechnic block which is the initial form of a pellet is not observed.

Claims (9)

硝酸グアニジン、塩基性硝酸銅及び過塩素酸カリウムを含む組成物からなる火工ガス発生物であって、
前記過塩素酸カリウムが、前記火工ガス発生物の総重量における8%〜20%を占めており、
前記組成物が金属酸化物、半金属酸化物(metalloid oxide)及びその混合物から選択された少なくとも1つの酸化物をさらに含み、前記少なくとも1つの酸化物は、前記火工ガス発生物の総重量における1%〜5%を占めており、前記火工ガス発生物の燃焼温度よりも低い融点を有していることを特徴とする火工ガス発生物。
A pyrotechnic gas generator comprising a composition comprising guanidine nitrate, basic copper nitrate and potassium perchlorate,
The potassium perchlorate accounts for 8% to 20% of the total weight of the pyrotechnic gas product;
The composition further comprises at least one oxide selected from metal oxides, metalloid oxides and mixtures thereof, wherein the at least one oxide is in the total weight of the pyrotechnic gas generant. A pyrotechnic gas product characterized by occupying 1% to 5% and having a melting point lower than the combustion temperature of the pyrotechnic gas product.
前記過塩素酸カリウムが、前記火工ガス発生物の総重量における10.5%〜20%を占めていることを特徴とする請求項1に記載の火工ガス発生物。   The pyrotechnic gas product according to claim 1, wherein the potassium perchlorate accounts for 10.5% to 20% of the total weight of the pyrotechnic gas product. 前記少なくとも1つの酸化物の融点が、前記火工ガス発生物の燃焼温度よりも50K以上低いことを特徴とする請求項1又は2に記載の火工ガス発生物。   3. The pyrotechnic gas product according to claim 1, wherein a melting point of the at least one oxide is lower by 50 K or more than a combustion temperature of the pyrotechnic gas product. 前記少なくとも1つの酸化物が、シリコン酸化物(SiO)、タングステン酸化物(WO)及びモリブデン酸化物(MoO)から選択されたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の火工ガス発生物。 The at least one oxide is selected from silicon oxide (SiO 2 ), tungsten oxide (WO 3 ), and molybdenum oxide (MoO 3 ). The pyrotechnic gas product according to claim 1. 前記少なくとも1つの酸化物が、シリコン酸化物(SiO)からなることを特徴とする請求項4に記載の火工ガス発生物。 The pyrotechnic gas generation product according to claim 4, wherein the at least one oxide is made of silicon oxide (SiO 2 ). 50重量%〜65重量%の硝酸グアニジン、
20重量%〜40重量%の塩基性硝酸銅、
8重量%〜20重量%、有利には10.5重量%〜20重量%の過塩素酸カリウム、及び、
1重量%〜5重量%、有利には1重量%〜3重量%の前記少なくとも1つの酸化物を含む前記組成物からなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の火工ガス発生物。
50% to 65% by weight of guanidine nitrate,
20% to 40% by weight of basic copper nitrate,
8% -20% by weight, preferably 10.5% -20% by weight potassium perchlorate, and
6. The composition according to claim 1, wherein the composition comprises 1% to 5% by weight, preferably 1% to 3% by weight of the at least one oxide. Pyrotechnic gas generator.
各成分を粉体として含む粉状混合物を圧縮するステップと、任意工程である粒状化(granulation)ステップと、さらに必要であればその後にペレット化ステップとを含む乾燥工程によって得られたものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の火工ガス発生物。   It is obtained by a drying process including a step of compressing a powder mixture containing each component as a powder, an optional granulation step, and, if necessary, a subsequent pelletization step The pyrotechnic gas generation product according to any one of claims 1 to 6, wherein 形状が粒状、ペレット又はブロックとなっていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の火工ガス発生物。   The pyrotechnic gas product according to any one of claims 1 to 7, wherein the shape is granular, pellet or block. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の火工ガス発生物を少なくとも1つ含む、エアバッグに適したガス発生器。   A gas generator suitable for an airbag, comprising at least one pyrotechnic gas product according to any one of claims 1 to 8.
JP2012528432A 2009-09-10 2010-09-10 Pyrotechnic gas generation Pending JP2013504507A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0956196 2009-09-10
FR0956196A FR2949778B1 (en) 2009-09-10 2009-09-10 PYROTECHNIC COMPOUNDS GENERATORS OF GAS
PCT/FR2010/051889 WO2011030071A2 (en) 2009-09-10 2010-09-10 Gas-generating pyrotechnic compounds

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013504507A true JP2013504507A (en) 2013-02-07

Family

ID=42245565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012528432A Pending JP2013504507A (en) 2009-09-10 2010-09-10 Pyrotechnic gas generation

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20120160379A1 (en)
EP (1) EP2475630A2 (en)
JP (1) JP2013504507A (en)
CN (1) CN102482171A (en)
FR (1) FR2949778B1 (en)
IN (1) IN2012DN01678A (en)
WO (1) WO2011030071A2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018158872A (en) * 2017-03-23 2018-10-11 日本化薬株式会社 Gas generating agent composition and molding thereof, and gas generator using the same
CN109219539A (en) * 2016-05-23 2019-01-15 均胜安全系统收购有限责任公司 Gas-generating agent composition and its preparation and application

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120000583A1 (en) * 2009-03-13 2012-01-05 Nipponkayaku Kabushikikaisha Gas generant composition and molded article thereof, and gas generator using the molded article
US8358419B2 (en) * 2011-04-05 2013-01-22 Integrated Plasmonics Corporation Integrated plasmonic sensing device and apparatus
CN103922872A (en) * 2014-03-15 2014-07-16 南京理工大学 Activator and application of same in preparation of modified barium nitrate

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09100191A (en) * 1995-10-06 1997-04-15 Daicel Chem Ind Ltd Gas producer composition
JPH09110574A (en) * 1995-10-12 1997-04-28 Nippon Kayaku Co Ltd Gas generator and its production
JPH11292678A (en) * 1998-04-15 1999-10-26 Daicel Chem Ind Ltd Gas generating agent composition for air bag
JP2002160992A (en) * 2000-09-12 2002-06-04 Nippon Kayaku Co Ltd Gas generating agent
JP2002533298A (en) * 1998-12-28 2002-10-08 オートリブ ディベロップメント アクティエボラーグ Non-azide gas generating agent with high combustion rate and high gas generation
JP2004155645A (en) * 2002-09-12 2004-06-03 Daicel Chem Ind Ltd Gas generator composition
US20040123925A1 (en) * 2002-09-12 2004-07-01 Jianzhou Wu Gas generating composition
JP2005126262A (en) * 2003-10-22 2005-05-19 Daicel Chem Ind Ltd Gas generator composition
US20050127324A1 (en) * 2003-10-22 2005-06-16 Jianzhou Wu Gas generating composition
US20060016529A1 (en) * 2004-07-26 2006-01-26 Barnes Michael W Alkali metal perchlorate-containing gas generants
WO2007042735A2 (en) * 2005-10-13 2007-04-19 Snpe Materiaux Energetiques Rapid gas generating pyrotechnical composition and method for obtaining same
US20090255611A1 (en) * 2008-04-10 2009-10-15 Autoliv Asp, Inc. High peformance gas generating compositions
US20100116384A1 (en) * 2008-11-12 2010-05-13 Autoliv Asp, Inc. Gas generating compositions having glass fibers
WO2010103811A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-16 日本化薬株式会社 Gas generant composition, molded object thereof, and gas generator using same

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996023748A1 (en) * 1995-02-03 1996-08-08 Otsuka Kagaku Kabushiki Kaisha Air bag gas generating agent
US5608183A (en) 1996-03-15 1997-03-04 Morton International, Inc. Gas generant compositions containing amine nitrates plus basic copper (II) nitrate and/or cobalt(III) triammine trinitrate
US6117255A (en) * 1998-07-28 2000-09-12 Trw Inc. Gas generating composition comprising guanylurea dinitramide
DE29821541U1 (en) * 1998-12-02 1999-02-18 TRW Airbag Systems GmbH & Co. KG, 84544 Aschau Azide-free, gas generating composition
US6143102A (en) 1999-05-06 2000-11-07 Autoliv Asp, Inc. Burn rate-enhanced basic copper nitrate-containing gas generant compositions and methods
CZ20021056A3 (en) * 1999-09-27 2002-10-16 Daicel Chemical Industries, Ltd. Basic metal nitrate, process of its preparation and preparation with a gas-producing agent
US6550808B1 (en) * 2000-11-17 2003-04-22 Autoliv Asp. Inc. Guanylurea nitrate in gas generation
JP4767487B2 (en) 2003-10-20 2011-09-07 ダイセル化学工業株式会社 Gas generant composition
FR2887247B1 (en) 2005-06-15 2007-10-12 Snpe Materiaux Energetiques PROCESS FOR MANUFACTURING GAS GENERATOR PELLETS COMPRISING A DRY GRANULATION STEP
US7887650B2 (en) * 2006-03-02 2011-02-15 Daicel Chemical Industries, Ltd. Gas generating composition
WO2009126182A1 (en) * 2008-04-10 2009-10-15 Autoliv Asp, Inc. Monolithic gas generants containing perchlorate-based oxidizers and methods for manufacture thereof

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09100191A (en) * 1995-10-06 1997-04-15 Daicel Chem Ind Ltd Gas producer composition
JPH09110574A (en) * 1995-10-12 1997-04-28 Nippon Kayaku Co Ltd Gas generator and its production
JPH11292678A (en) * 1998-04-15 1999-10-26 Daicel Chem Ind Ltd Gas generating agent composition for air bag
JP2002533298A (en) * 1998-12-28 2002-10-08 オートリブ ディベロップメント アクティエボラーグ Non-azide gas generating agent with high combustion rate and high gas generation
JP2002160992A (en) * 2000-09-12 2002-06-04 Nippon Kayaku Co Ltd Gas generating agent
JP2004155645A (en) * 2002-09-12 2004-06-03 Daicel Chem Ind Ltd Gas generator composition
US20040123925A1 (en) * 2002-09-12 2004-07-01 Jianzhou Wu Gas generating composition
JP2005126262A (en) * 2003-10-22 2005-05-19 Daicel Chem Ind Ltd Gas generator composition
US20050127324A1 (en) * 2003-10-22 2005-06-16 Jianzhou Wu Gas generating composition
JP2008507472A (en) * 2004-07-26 2008-03-13 オートリブ エーエスピー,インコーポレイティド Gas generator containing alkali metal perchlorate
US20060016529A1 (en) * 2004-07-26 2006-01-26 Barnes Michael W Alkali metal perchlorate-containing gas generants
WO2007042735A2 (en) * 2005-10-13 2007-04-19 Snpe Materiaux Energetiques Rapid gas generating pyrotechnical composition and method for obtaining same
JP2009511411A (en) * 2005-10-13 2009-03-19 エスエヌペーウー マテリオー エネルジェティク High-speed gas generating agent and method for producing the same
US20090255611A1 (en) * 2008-04-10 2009-10-15 Autoliv Asp, Inc. High peformance gas generating compositions
WO2009126702A2 (en) * 2008-04-10 2009-10-15 Autoliv Asp, Inc. High performance gas generating compositions
JP2011516395A (en) * 2008-04-10 2011-05-26 オートリブ エーエスピー,インコーポレイティド High performance gas generating composition
US20100116384A1 (en) * 2008-11-12 2010-05-13 Autoliv Asp, Inc. Gas generating compositions having glass fibers
WO2010056512A1 (en) * 2008-11-12 2010-05-20 Autoliv Asp, Inc. Gas generating compositions having glass fibers
JP2012509235A (en) * 2008-11-12 2012-04-19 オートリブ エーエスピー,インコーポレイティド Gas generating composition having glass fiber
WO2010103811A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-16 日本化薬株式会社 Gas generant composition, molded object thereof, and gas generator using same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109219539A (en) * 2016-05-23 2019-01-15 均胜安全系统收购有限责任公司 Gas-generating agent composition and its preparation and application
JP2019523748A (en) * 2016-05-23 2019-08-29 ジョイソン セーフティー システムズ アクウィジション エルエルシー Gas generating compositions and methods for their production and use
JP2018158872A (en) * 2017-03-23 2018-10-11 日本化薬株式会社 Gas generating agent composition and molding thereof, and gas generator using the same
JP7054126B2 (en) 2017-03-23 2022-04-13 日本化薬株式会社 A gas generator composition, a molded product thereof, and a gas generator using the same.

Also Published As

Publication number Publication date
US20120160379A1 (en) 2012-06-28
FR2949778A1 (en) 2011-03-11
IN2012DN01678A (en) 2015-06-05
CN102482171A (en) 2012-05-30
EP2475630A2 (en) 2012-07-18
WO2011030071A2 (en) 2011-03-17
FR2949778B1 (en) 2013-05-10
WO2011030071A3 (en) 2011-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0428242B1 (en) Azide gas generating composition for inflatable devices
JP6092189B2 (en) Pyrotechnic gas generating compounds
US6287400B1 (en) Gas generant composition
JP5719763B2 (en) GAS GENERATOR COMPOSITION, MOLDED BODY THEREOF, AND GAS GENERATOR USING THE SAME
JP2013541487A (en) Explosive gas generating compounds
JP2013504507A (en) Pyrotechnic gas generation
JP5689065B2 (en) GAS GENERATOR COMPOSITION, MOLDED BODY THEREOF, AND GAS GENERATOR USING THE SAME
CN109219539B (en) Gas generating compositions and methods of making and using same
EP1513785B1 (en) Gas generating composition
JP2000517282A (en) Gas generating composition
CA2076614C (en) Additive approach to ballistic and slag melting point control of azide-based gas generant compositions
KR20190101995A (en) Gas-generating flammable solid object
US7887650B2 (en) Gas generating composition
JP2015086095A (en) Gas generating agent composition
JP2006517510A (en) Gas generating agent
US20230271897A1 (en) Gas-forming agent composition
US20240002311A1 (en) Gas-generating agent composition
JP2018158872A (en) Gas generating agent composition and molding thereof, and gas generator using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130409

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140515

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140701

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20141202