JP2020085348A - 塞栓用樹脂組成物、それを用いた塞栓、点火器およびガス発生器 - Google Patents

塞栓用樹脂組成物、それを用いた塞栓、点火器およびガス発生器 Download PDF

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Abstract

【課題】生産性を向上させ、高温時における塞栓の強度を向上させることにより塞栓の厚みを薄くして点火器を小型化することを可能とし、電極ピンの飛び出しを確実に防止でき、また、塞栓と電極ピンとの間のシール性を確保し、更にはヒートサイクル試験においても劣化することなく、シール性を維持できる塞栓用樹脂組成物、およびそれを用いた塞栓、点火器、ガス発生器を提供する。【解決手段】電橋線13と、電橋線13の発熱により着火する点火薬12と、電橋線13に接続する電極ピンとを有する点火器11において、塞栓用樹脂組成物として、(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、及び(C)シリカを使用する。【選択図】図11

Description

本発明は、ガス発生器に用いられる点火器、及び、自動車のシートベルトプリテンショナー等の乗員安全保護装置を作動させるガス発生器に関し、さらに詳しくは点火器の塞栓に好適な樹脂組成物に関する。
自動車の衝突時に生じる衝撃から乗員を保護するものとして、シートベルトプリテンショナーやエアバッグが知られている。これらプリテンショナー等は、ガス発生器から導入される多量のガスによって作動して乗員を保護する。また、ガス発生器は、点火器、ガス発生剤等を備え、衝突時に点火器を発火させることでガス発生剤を着火燃焼して急速に多量のガスを発生させる。
ガス発生器に用いられる点火器の一例を図1に示す。点火器1では、カップ6内に嵌装され点火薬2を封じる塞栓7が、熱可塑性樹脂等(絶縁体4)によって成形されている。塞栓7には、塞栓7を貫通する2本の電極ピン8が備えられている。これら各電極ピン8は、カップ6内に突出しており、その先端が電橋線3に電気的に接続している。電橋線3の発熱により点火薬2を点火して、発火させる。
この点火器1は、ガス発生器に装着され、衝突センサからの衝突信号によって通電し、電橋線3を発熱させる。発熱した電橋線3は、点火薬2を発火燃焼させる。そして、点火薬2が燃焼して生じる発生圧力及び熱によりガス発生剤が着火燃焼し、発生したガスがシートベルトプリテンショナーやエアバッグなどへ噴出する。
これら点火器のうち、塞栓7と絶縁樹脂5とを熱可塑性樹脂で一体成形した形状が提案されている。この熱可塑性樹脂としては、具体的には、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ナイロン6、ナイロン66等の合成樹脂にガラス繊維等を混合したもの等が用いられている(例えば、特許文献1の第4頁及び図4を参照)。
また、塞栓を不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂で成形することも提案されている(例えば、特許文献2の第5頁を参照)。
更に、特許文献3には、塞栓をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で成形することも提案されている。
また、特許文献4(第5頁を参照)には、エポキシ樹脂でできた絶縁性支持部、円筒形金属スリーブ及び熱可塑性樹脂でできた被覆成型部からなる塞栓を有する点火器を含むガス発生器について開示がある。
また、特許文献5(第4頁、第5頁を参照)には、中実本体、ガラス製のシース(sheaths)からなる塞栓を有し、エポキシ樹脂で封止された点火器について開示がある。
また、特許文献6には、熱可塑性樹脂や不飽和ポリエステルである熱硬化性樹脂でできたヘッダー(塞栓)を有する点火器を含むガス発生器について開示がある。
また、特許文献7には、ガラス繊維強化樹脂でできたヘッダー(塞栓)を有する点火器を含むガス発生器について開示がある。
更に、特許文献8(図1を参照)には、2本の電極ピンが個別に挿通する2つの挿通孔が形成されたホルダーと、塞栓に相当するハーメチック材が絶縁性樹脂によって成形された点火器とを有するガス発生器が開示されている。
特開2003−25950号公報 特開2002−90097号公報 国際公開第05/052496号 特開2000−108838号公報 特開2000−241099号公報 国際公開第01/031281号 国際公開第01/031282号 特開2000−292100号公報
前述したように、従来の点火器において、カップ内の点火薬を封じる塞栓に樹脂が用いられている場合は、熱可塑性樹脂を用いるのが一般的である。このため、点火器がガス発生器に組み込まれて使用され、自動車衝突時に車両火災が発生した場合、あるいは、想定を超える高温状態でのガス発生器の燃焼試験時などでガス発生剤が燃焼した場合、熱可塑性樹脂で構成された塞栓が軟化して、ガス発生器内の高圧のガス圧により塞栓を貫通する2本の電極ピンが飛び出してしまう虞がある。また、このような状態を防止する為に塞栓の厚みを厚くした場合、その分だけ点火器のサイズが大きくなるため、ガス発生器も大型化してしまうか、あるいは、ガス発生器のサイズを大きくできない場合にはガス発生剤の充填可能量が少なくなってしまう。さらに電極ピンと電極ピンを挿入する部分とが金属でできており、これらがガラスで封止されたものを用いて製造された塞栓の場合、部品コストが高く、また製造上ガラスを溶融する工程を必要とするため製造コストも高く、結果として高価な塞栓となってしまう。
また、塞栓が不飽和ポリエステル組成物で成形されている場合、完全に硬化させるまでに比較的長い時間を要し生産性に劣る。過酸化物を硬化反応開始剤に用いている場合、過酸化物が不安定なために分解しやすく作業性が劣る、という問題点が挙げられる。
更に、塞栓がエポキシ樹脂組成物で成形されている場合、その寸法安定性から、フィラー成分を高充填させる必要があるため、成形体が非常に脆性に富んだ物になり、応力や衝撃等で欠損を生じる、という問題点が挙げられる。
この問題を評価する手法としては、ヒートサイクル試験(JIS60068-2-14)が用いられることが多いが、ヒートサイクル試験に対する十分な耐性を有する塞栓は未だ開発されていない。
上記の課題を解決するためには、電極ピンを強固に接合させる為、ガラス製のシースで封じる方法もあるが、高温かつ長時間の加工になる為、必ずしも生産性に優れるとは言い難い。同じく、塞栓部分がいくつもの部材で構成されている場合、各部材同士のシール性の問題がある。また、部品点数が増加し、製造に手間がかかるという問題もある。
本発明の目的は、生産性を向上させ、高温時における塞栓の強度を向上させることにより塞栓の厚みを薄くして点火器を小型化することを可能とし、電極ピンの飛び出しを確実に防止でき、また、塞栓と電極ピンとの間のシール性を確保し、更にはヒートサイクル試験においても劣化することなく、前記シール性を維持できる塞栓用樹脂組成物、およびそれを用いた塞栓、点火器、ガス発生器を提供することである。
本発明者らは前記した課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、上記性能を十分満足させる塞栓用樹脂組成物が得られることを見出したものである。
即ち、本発明は以下1)〜13)に関するものである。
1)
抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体の発熱により着火する火薬と、前記抵抗発熱体に接続する電極ピンと、を有する点火器に用いられる塞栓用樹脂組成物であって、
(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、及び(C)シリカを含有する塞栓用樹脂組成物。
2)
上記(C)シリカがメディアン径50μm以下の球状シリカである、上記1)に記載の塞栓用樹脂組成物。
3)
上記(C)シリカの塞栓用樹脂組成物中の含有率が20質量%以上80質量%以下である、上記1)又は2)に記載の塞栓用樹脂組成物。
4)
上記(B)硬化剤がアミン系硬化剤である、上記1)乃至3)のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物。
5)
上記(B)硬化剤が芳香族アミン系硬化剤である、上記1)乃至4)のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物。
6)
上記(B)硬化剤の含有量が、硬化剤当量(f値)で表した場合に1.0以上2.5以下である、上記1)乃至5)のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物。
7)
上記(A)エポキシ樹脂が液状エポキシ樹脂である、上記1)乃至6)のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物。
8)
上記(A)エポキシ樹脂がビスフェノールF型エポキシ樹脂である、上記1)乃至7)のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物。
9)
更に(D)有機フィラーを含有する、上記1)乃至8)のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物。
10)
上記(D)有機フィラーがシリコーン微粒子である、上記9)に記載の塞栓用樹脂組成物。
11)
上記1)乃至10)のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物で電子ピンが保持され、底面から当該樹脂組成物を視認することができる塞栓。
12)
上記1)乃至10)のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物で電極ピンが保持された点火器。
13)
燃焼によりガスを発生させるガス発生剤が充填されたカップ、前記カップの内側に配置された上記12)に記載の点火器、及び前記カップを保持するホルダー、を備えるガス発生器。
本発明の塞栓用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂で形成されているため、高温下でも塞栓は十分な強度を有し、高温状態において塞栓が軟化しないため電極ピンが塞栓から抜けるのを防止できる。そうすることにより、熱可塑性樹脂を用いた場合に比べ、塞栓の厚みを薄くしても電極ピンの飛び出しを防止するために必要な強度を確保することができ、塞栓を薄くした分だけ点火器を小型化することができる。
点火器の一例を示す断面図である。 本発明の一態様に係る塞栓の、斜視図である。 本発明の一態様に係る塞栓の、正面図である。 本発明の一態様に係る塞栓の、平面図である。 本発明の一態様に係る塞栓の、底面図である。 本発明の一態様に係る塞栓の、右側面図である。 本発明の一態様に係る塞栓の、A−A断面図である。 本発明の一態様に係る塞栓の、樹脂部分を斜線で表した参考平面図である。 本発明の一態様に係る塞栓の、樹脂部分を斜線で表した参考底面図である。 本発明の一態様に係る塞栓の、参考斜視図(写真)である。 本発明の一態様に係る塞栓の、使用状態を示す参考図1である。また、本発明の一態様に係る点火器の断面図である。 本発明の一態様に係る塞栓の、使用状態を示す参考図2である。また、本発明の一態様に係るガス発生器の断面図である。
本発明の塞栓用樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、及び(C)シリカを含有する。
[(A)エポキシ樹脂]
本発明の塞栓用樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂を含有する。エポキシ樹脂とは、分子内にオキシラン構造のような3員環のエーテル構造(以下エポキシ基という)を有する化合物であれば特に限定されるものではなく、グリシジルエーテル基を有するものであっても、シクロアルケンを酸化的にエポキシ化して得られるものであっても良い。
エポキシ樹脂の種類としては、例えばポリフェノール類化合物のグリシジルエーテル化物である多官能エポキシ樹脂、各種ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物である多官能エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、ハロゲン化フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂等が挙げられる。
ポリフェノール類化合物のグリシジルエーテル化物である多官能エポキシ樹脂としては、例えばフェノール、クレゾール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、4,4’−ビフェニルフェノール、テトラメチルビスフェノールA、ジメチルビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールF、ジメチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールS、ジメチルビスフェノールS、テトラメチル−4,4’−ビフェノール、ジメチル−4,4’−ビフェニルフェノール、1−(4−ヒドロキジフェニル)−2−[4−(1,1−ビス−(4−ヒドロキジフェニル)エチル)フェニル]プロパン、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、トリスヒドロキシフェニルメタン、レゾルシノール、ハイドロキノン、ピロガロール、ジイソブロビリデン骨格を有するフェノール類、1,1−ジ−4−ヒドロキシフェニルフルオレン等のフルオレン骨格を有するフェノール類、フェノール化ポリブタジエン等のポリフェノール化合物のグリシジルエーテル化物であるエポキシ樹脂等が挙げられる。
各種ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物である多官能エポキシ樹脂としては、例えばフェノール、クレゾール類、エチルフェノール類、ブチルフェノール類、オクチルフェノール類、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ナフトール類等の各種フェノールを原料とするノボラック樹脂、キシリレン骨格を有するフェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン骨格を有するフェノールノボラック樹脂、ビフェニル骨格を有するフェノールノボラック樹脂、フルオレン骨格を有するフェノールノボラック樹脂等の各種ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物等が挙げられる。
脂環式エポキシ樹脂としては、例えば3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−シクロヘキシルカルボキシレート等のシクロヘキサン骨格を有する脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。
脂肪族系エポキシ樹脂としては、例えば1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ペンタエリスリトール、キシリレングリコール誘導体等の多価アルコールのグリシジルエーテル類等が挙げられる。
複素環式エポキシ樹脂としては、例えばイソシアヌル環、ヒダントイン環等の複素環を有する複素環式エポキシ樹脂等が挙げられる。
グリシジルエステル系エポキシ樹脂としては、例えばヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル等のカルボン酸類からなるエポキシ樹脂等が挙げられる。
グリシジルアミン系エポキシ樹脂としては、例えばアニリン、トルイジン、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン誘導体、ジアミノメチルベンゼン誘導体等のアミン類をグリシジル化したエポキシ樹脂等が挙げられる。ハロゲン化フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂としては、例えばブロム化ビスフェノールA、ブロム化ビスフェノールF、ブロム化ビスフェノールS、ブロム化フェノールノボラック、ブロム化クレゾールノボラック、クロル化ビスフェノールS、クロル化ビスフェノールA、ブロモフェノール等のハロゲン化フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂等が挙げられる。
これらエポキシ樹脂の使用にあたっては特に制限はなく、使用用途により適宜選択されるが、本発明のエポキシ樹脂としては、ハンドリングの容易さから液状エポキシ樹脂が好適である。
また、電気絶縁性、接着性、耐水性、力学的強度、作業性等の観点からビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましく、ビスフェノールF型エポキシ樹脂が特に好ましい。これらのエポキシ樹脂は必ずしも1種類のみで使用する必要はなく、適宜2種以上の混合物として使用しても良い。
また、熱衝撃耐性の観点から、エポキシ当量として好ましい範囲は160以上210以下であり、さらに好ましくは175以上200以下である。
上記(A)エポキシ樹脂の塞栓用樹脂組成物中の含有率は5質量%以上70質量%以下である場合が好ましい。
また、より好ましい含有量の下限としては10質量%であり、更に好ましくは15質量%であり、特に好ましくは20質量%である。
より好ましい含有量の上限としては60質量%であり、更に好ましくは50質量%であり、特に好ましくは40質量%である。
[(B)硬化剤]
本発明の塞栓用樹脂組成物は、(B)硬化剤を含有する。
硬化剤としては、例えば酸無水物、アミン類、フェノール類、イミダゾール類等が挙げられる。
酸無水物としては、例えばフタル酸無水物、トリメリット酸無水物、ピロメリット酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコール無水トリメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸無水物等の芳香族カルボン酸無水物、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等の脂肪族カルボン酸の無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、ナジック酸無水物、ヘット酸無水物、ハイミック酸無水物等の脂環式カルボン酸無水物等が挙げられる。フタル酸無水物としては、例えば4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸が挙げられる。
アミン類としては、例えばジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテル、ジエチルメチルベンゼンジアミン、2−メチル−4,6−ビス(メチルチオ)−1,3−ベンゼンジアミン等の芳香族アミン、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の脂肪族アミン、変性アミン等が挙げられる。特に好ましくは、ジエチルメチルベンゼンジアミン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタンが良い。
フェノール類としては、例えばビスフェノールA、テトラブロムビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、4,4’−ビフェニルフェノール、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリレン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェノール),トリスヒドロキシフェニルメタン、ピロガロール、ジイソブロビリデン骨格を有するフェノール類、1,1−ジ−4−ヒドロキシフェニルフルオレン等のフルオレン骨格を有するフェノール類、フェノール化ポリブタジエン等のポリフェノール化合物、フェノール、クレゾール類、エチルフェノール類、ブチルフェノール類、オクチルフェノール類、ビスフェノールA、ブロム化ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ナフトール類等の各種フェノールを原料とするノボラック樹脂、キシリレン骨格を有するフェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン骨格を有するフェノールノボラック樹脂、フルオレン骨格を有するフェノールノボラック樹脂等の各種ノボラック樹脂等が挙げられる。
イミダゾール類としては、例えば2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、2,4−ジアミノ−6(2’−メチルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2’−ウンデシルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2’−エチル,4−メチルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2’−メチルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2−メチルイミダゾールイソシアヌル酸の2:3付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−3,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−ヒドロキシメチル−5−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニル−3,5−ジシアノエトキシメチルイミダゾールの各種イミダゾール類、及び、それらイミダゾール類とフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、マレイン酸、蓚酸等の多価カルボン酸との塩類が挙げられる。
これら硬化剤のうち、どの硬化剤を用いるかは点火用スクイブ構造体に要求される特性、又は作業性により適宜選択されるが、好ましくはフェノールノボラック樹脂、アミン類であり、さらに好ましくはアミン類(アミン系硬化剤)である。
また、保存安定性の観点から特に好ましくは芳香族アミン類(芳香族アミン系硬化剤)であり、特に好ましくはエタキュア100プラス(三井化学ファイン製)に代表されるような液状芳香族アミンである。
これら硬化剤の含有量としては、硬化剤当量(f値)で表した場合に1.0以上2.5以下である場合が好ましい。本明細書において、硬化剤当量(f値)とは上記(A)エポキシ樹脂のエポキシ基に対する、エポキシ基と反応する硬化剤の官能基(活性水素)の当量(活性水素のエポキシ基に対する比の値)を意味し、これらが過不足なく反応する場合を1.0として定義する。すなわち例えばアミノ基であれば、活性水素が2個存在する為、エポキシ基1個とアミノ基1個であれば硬化剤当量(f値)は2.0とする。
そして、硬化剤当量(f値)の下限として、より好ましくは1.2であり、更に好ましくは1.4であり、特に好ましくは1.6である。
また上限としては、より好ましくは2.4であり、更に好ましくは2.3であり、特に好ましくは2.2である。
f値として最も好ましい範囲は2.0より大きく、2.2より小さい範囲である。
[(C)シリカ]
本発明の塞栓用樹脂組成物は、(C)シリカを含有する。
シリカは化学組成がSiOである物質であり、本発明においては、結晶性シリカであっても、溶融シリカであっても使用することができる。シリカを含有することで、本発明の塞栓用樹脂組成物は機械的強度とヒートサイクル耐性が大きく向上する。
形状としては、塞栓用樹脂組成物に流動性を付与し、作業性を向上する為に、球状である場合が好ましく、そのメディアン径は、0.1μm以上50μm以下が好ましい。より好ましいメディアン径の下限は1μmであり、更に好ましい下限は5μmであり、特に好ましい下限は、10μmである。また、より好ましい上限は45μmであり、更に好ましい上限は40μmであり、特に好ましい上限は35μmである。最も好ましいメディアン径の範囲は15μm以上35μm以下である。
なおメディアン径は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定器(乾式)(株式会社セイシン企業製;LMS−30)等を用いた粒度分布測定から求めることができる。メディアン径とは、粒度分布測定による、フィラーの体積基準のデータから、横軸に粒子径、縦軸に体積分布の累積(%)をとったときに、体積分布の累積が50%に相当するときの粒子径を意味する。
上記(C)シリカの塞栓用樹脂組成物中の含有率は20質量%以上85質量%以下である場合が好ましく、20質量%以上80質量%以下である場合がさらに好ましい。
また、より好ましい含有量の下限としては30質量%であり、更に好ましい下限としては40質量%であり、特に好ましい下限としては55質量%であり、最も好ましい下限は60質量%である。
より好ましい含有量の上限としては80質量%であり、更に好ましい上限としては75質量%であり、特に好ましい上限としては70質量%である。
また、(C)シリカはシランカップリング剤やヘキサメチルジシラザン化合物、ポリシロキサン化合物等の表面処理剤で表面処理を施したものでも良い。
シランカップリング剤としては、例えば3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、N−(2−(ビニルベンジルアミノ)エチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン等のシラン系カップリング剤、イソプロピル(N−エチルアミノエチルアミノ)チタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、チタニウムジ(ジオクチルピロフォスフェート)オキシアセテート、テトライソプロピルジ(ジオクチルフォスファイト)チタネート、ネオアルコキシトリ(p−N−(β−アミノエチル)アミノフェニル)チタネート等のチタン系カップリング剤、Zr−アセチルアセトネート、Zr−メタクリレート、Zr−プロピオネート、ネオアルコキシジルコネート、ネオアルコキシトリスネオデカノイルジルコネート、ネオアルコキシトリス(ドデカノイル)ベンゼンスルフォニルジルコネート、ネオアルコキシトリス(エチレンジアミノエチル)ジルコネート、ネオアルコキシトリス(m−アミノフェニル)ジルコネート、アンモニウムジルコニウムカーボネート、Al−アセチルアセトネート、Al−メタクリレート、Al−プロピオネート等のジルコニウム、或いはアルミニウム系カップリング剤が挙げられるが、好ましくはシリコン系カップリング剤である。カップリング剤を使用することにより耐湿信頼性が優れ、吸湿後の接着強度の低下が少ない硬化物が得られる。
[(D)有機フィラー]
本発明の塞栓用樹脂組成物は、(D)有機フィラーを含有しても良い。
有機フィラーとしては、例えばウレタン微粒子、アクリル微粒子、スチレン微粒子、スチレンオレフィン微粒子、シリコーン微粒子等が挙げられる。なおシリコーン微粒子としてはKMP−594、KMP−597、KMP−598(信越化学工業製)、トレフィルRTME−5500、9701、EP−2001(東レダウコーニング社製)が好ましく、ウレタン微粒子としてはJB−800T、HB−800BK(根上工業株式会社)、スチレン微粒子としてはラバロンRTMT320C、T331C、SJ4400、SJ5400、SJ6400、SJ4300C、SJ5300C、SJ6300C(三菱化学製)が好ましく、スチレンオレフィン微粒子としてはセプトンRTMSEPS2004、SEPS2063が好ましい。
これら有機フィラーは単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。また2種以上を用いてコアシェル構造としても良い。これらのうち、好ましくは、シリコーン微粒子である。
上記シリコーン微粒子としては、オルガノポリシロキサン架橋物粉体、直鎖のジメチルポリシロキサン架橋物粉体等があげられる。また、複合シリコーンゴムとしては、上記シリコーンゴムの表面にシリコーン樹脂(例えば、ポリオルガノシルセスキオキサン樹脂)を被覆したものがあげられる。これらの微粒子のうち、特に好ましいのは、直鎖のジメチルポリシロキサン架橋粉末のシリコーンゴム又はシリコーン樹脂被覆直鎖ジメチルポリシロキサン架橋粉末の複合シリコーンゴム微粒子である。これらのものは、単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。シリコーン微粒子として好ましくは、KMP−594、KMP−598(信越化学工業製)である。
(D)有機フィラーのメディアン径は、1μm以上100μm以下が好ましい。より好ましいメディアン径の下限は2μmであり、更に好ましい下限は3μmであり、特に好ましい下限は、4μmである。また、より好ましい上限は80μmであり、更に好ましい上限は50μmであり、特に好ましい上限は30μmである。
なおメディアン径は、(C)シリカの項で説明したもの同様の方法に従って求めることができるものであり、その意味も(C)シリカの項で説明したものと同様である。
(D)有機フィラーを含有する場合、塞栓用樹脂組成物中の含有率は0.5質量%以上50質量%以下である場合が好ましい。
また、より好ましい含有量の下限としては1質量%であり、更に好ましい下限としては2.5質量%であり、特に好ましい下限としては5質量%である。
より好ましい含有量の上限としては40質量%であり、更に好ましい上限としては35質量%であり、特に好ましい上限としては30質量%である。
本発明の塞栓用樹脂組成物は、その他成分として、(E)硬化促進剤、(F)シリカ以外の無機フィラー、(G)着色剤、(H)カップリング剤、(I)レベリング剤、(J)滑剤等を適宜添加することが出来る。
(E)硬化促進剤としては、例えば2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、2,4−ジアミノ−6(2’−メチルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2’−ウンデシルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2’−エチル,4−メチルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2’−メチルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2−メチルイミダゾールイソシアヌル酸の2:3付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−3,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−ヒドロキシメチル−5−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニル−3,5−ジシアノエトキシメチルイミダゾールの各種イミダゾール類、及び、それらイミダゾール類とフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、マレイン酸、蓚酸等の多価カルボン酸との塩類,ジシアンジアミド等のアミド類、1,8−ジアザ−ビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7等のジアザ化合物及びそれらのフェノール類、前記多価カルボン酸類、又はホスフィン酸類との塩類、テトラブチルアンモニウムブロマイド、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド、トリオクチルメチルアンモニウムブロマイド等のアンモニウム塩、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート等のホスフィン類、2,4,6−トリスアミノメチルフェノール等のフェノール類、アミンアダクト、及びこれら硬化剤をマイクロカプセルにしたマイクロカプセル型硬化促進剤等が挙げられる。これら硬化促進剤のどれを用いるかは、例えば透明性、硬化速度、作業条件といった得られる透明樹脂組成物に要求される特性によって適宜選択される。硬化促進剤を使用する場合、塞栓用樹脂組成物中の含有率は0.1質量%以上5質量%以下である場合が好ましい。
(F)シリカ以外の無機フィラーとしては、例えばシリコンカーバイド、窒化珪素、窒化ホウ素、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、マイカ、クレー、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、珪酸リチウムアルミニウム、珪酸ジルコニウム、チタン酸バリウム、硝子繊維、炭素繊維、二硫化モリブデン、アスベスト等が挙げられ、好ましくは炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、珪酸カルシウムであり、更に好ましくは酸化アルミニウム、炭酸カルシウム等を用いてもよい。これらフィラーの使用量は要求性能、作業性に合わせて、好ましくは本発明の塞栓用樹脂組成物の10〜95質量%、より好ましくは20〜80質量%、特に好ましくは30〜70質量%である。又、これらフィラーは一種の単独使用でも、或いは二種以上を混合して用いてもよい。
(G)着色剤としては特に制限はなく、例えばフタロシアニン、アゾ、ジスアゾ、キナクリドン、アントラキノン、フラバントロン、ペリノン、ペリレン、ジオキサジン、縮合アゾ、アゾメチン系の各種有機系色素、酸化チタン、硫酸鉛、クロムエロー、ジンクエロー、クロムバーミリオン、弁殻、コバルト紫、紺青、群青、カーボンブラック、クロムグリーン、酸化クロム、コバルトグリーン等の無機顔料等が挙げられる。
(H)カップリング剤としては、例えば3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、N−(2−(ビニルベンジルアミノ)エチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン等のシラン系カップリング剤、イソプロピル(N−エチルアミノエチルアミノ)チタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、チタニウムジ(ジオクチルピロフォスフェート)オキシアセテート、テトライソプロピルジ(ジオクチルフォスファイト)チタネート、ネオアルコキシトリ(p−N−(β−アミノエチル)アミノフェニル)チタネート等のチタン系カップリング剤、Zr−アセチルアセトネート、Zr−メタクリレート、Zr−プロピオネート、ネオアルコキシジルコネート、ネオアルコキシトリスネオデカノイルジルコネート、ネオアルコキシトリス(ドデカノイル)ベンゼンスルフォニルジルコネート、ネオアルコキシトリス(エチレンジアミノエチル)ジルコネート、ネオアルコキシトリス(m−アミノフェニル)ジルコネート、アンモニウムジルコニウムカーボネート、Al−アセチルアセトネート、Al−メタクリレート、Al−プロピオネート等のジルコニウム、或いはアルミニウム系カップリング剤が挙げられるが好ましくはシリコン系カップリング剤である。カップリング剤を使用することにより耐湿信頼性が優れ、吸湿後の接着強度の低下が少ない硬化物が得られる。
(I)レベリング剤としては、例えばエチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等のアクリレート類からなる重量平均分子量4000〜12000のオリゴマー類、エポキシ化大豆脂肪酸、エポキシ化アビエチルアルコール、水添ひまし油、チタン系カップリング剤等が挙げられる。
(J)滑剤としては、例えばパラフィンワックス、マイクロワックス、ポリエチレンワックス等の炭化水素系滑剤、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸等の高級脂肪酸系滑剤、ステアリルアミド、パルミチルアミド、オレイルアミド、メチレンビスステアロアミド、エチレンビスステアロアミド等の高級脂肪酸アミド系滑剤、硬化ひまし油、ブチルステアレート、エチレングリコールモノステアレート、ペンタエリスリトール(モノ−、ジ−、トリ−、又はテトラ−)ステアレート等の高級脂肪酸エステル系滑剤、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリグリセロール等のアルコール系滑剤、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リシノール酸、ナフテン酸等のマグネシウム、カルシウム、カドニウム、バリウム、亜鉛、鉛等の金属塩である金属石鹸類、カルテウバロウ、カンデリラロウ、蜜蝋、モンタンロウ等の天然ワックス類が挙げられる。
この塞栓用脂組成物を調製するには、(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)シリカ、必要により、(D)有機フィラー等を、配合成分が固形の場合はヘンシェルミキサー、ナウターミキサー等の配合機を用いて混合し、ニーダー、エクストルーダー、加熱ロール等を用いて80〜120℃で混練、冷却後、粉砕して粉末状として塞栓用樹脂組成物が得られる。一方、配合成分が液状の場合はプラネタリーミキサー等を用いて配合成分を均一に分散して塞栓用樹脂組成物とする。液状組成物の粘度が高く作業性に劣る時は溶剤を加えて作業に適した粘度に調整することも出来る。又、固形組成物を液状にして用いてもよい。この場合は前述の方法により得られた固形の塞栓用樹脂組成物を溶剤に溶解して液状としてもよい。或いは各配合成分を溶剤に溶解して液状組成物としてもよい。この場合用いられる溶剤は特に限定するものではなく通常溶剤として用いられるものであればよい。こうして得られた塞栓用樹脂組成物が固形の場合は、一般的にはペレット状にした後低圧トランスファー成型機等の成型機で成形後100〜200℃に加熱して硬化させて、塞栓を得る。また、液状の場合は、型に注型、或いはディスペンス後、100〜200℃に加熱して硬化させ、塞栓を得る。
ここで、図2〜図10を参照して、本発明の一態様に係る塞栓17について説明する。図2〜図6は、それぞれ塞栓17の斜視図、正面図、平面図、底面図、および右側面図である。図7は、塞栓17を図6に符号Aで示される方向で断面視したA−A断面図である。図8および図9は、それぞれ塞栓17の樹脂部分を斜線で表した参考平面図および参考底面図である。図10は、塞栓17の参考斜視図(写真)である。塞栓17は、アイレット(樹脂組成物が充填される容器の一例)、本発明の塞栓用樹脂組成物、および電極ピン18を備えている。アイレットに充填された本発明の塞栓用樹脂組成物で、電極ピン18が保持されている。塞栓17は、塞栓17を底面視した時に(図5および図9参照)、塞栓17の底面から塞栓用樹脂組成物を視認することができるように、構成されている。また、塞栓17は、塞栓17を平面視した時に(図4および図8参照)、塞栓用樹脂組成物を視認することができるように、構成されている。なお、塞栓17は、点火器用端子、点火器用気密端子とも呼称し得る部材である。
本発明の点火器は例えば、得られた本発明の塞栓に電極ピンを設置するか、あらかじめ電極ピンを備える塞栓を作製し、電極部に抵抗発熱体を作成し、抵抗発熱体の発熱により着火する火薬を公知又は周知の工程により組み立てることで得られる。ここで、図11を参照して本発明の一態様に係る点火器11について説明する。図11は、塞栓17の、使用状態を示す参考図1である。また、図11は点火器11の断面図である。図11に示すように、点火器11は、塞栓17と点火薬12とを備えている。塞栓17の電極ピン18の間に電橋線13(抵抗発熱体の一例)が設けられている。電橋線13に点火薬12が接触するように、スクイブカップ20に、点火薬12と塞栓17とが収容されている。点火薬12は塞栓17によってスクイブカップ20内に封止されている。スクイブカップ20はさらにスクイブカバー30に収容されている。絶縁樹脂15によって、スクイブカバー30にスクイブカップ20、点火薬12、および塞栓17が封止されている。
また、前記の点火器と、燃焼によりガスを発生させるガス発生剤が充填されたカップとを、所定の構成に合わせ、公知の方法により、かしめる事で、本発明のガス発生器を得ることができる。ここで、図12を参照して、本発明の一態様に係るガス発生器40について説明する。図12は塞栓17の、使用状態を示す参考図2である。また、図12はガス発生器40の断面図である。ガス発生器40は、点火器11とガス発生剤41とガスジェネレーターカップ42とホルダー43とコネクタリング44とを備えている。ガス発生剤41は、点火器11の点火薬12の点火によって燃焼し、燃焼によりガスを発生されるものである。ガス発生剤41はガスジェネレーターカップ42に充填され、ガスジェネレーターカップ42の内側に点火器11が配置されている。ガスジェネレーターカップ42および点火器11はホルダー43により保持されており、ガス発生剤41はホルダー43によりガスジェネレーターカップ42内に封止されている。塞栓17の電極ピン18がコネクタリング44の内側で露出しており、当該露出部分において、衝突センサ等と電気的に接続される。
続いて、本発明を実施例により更に具体的に説明する。なお、本発明はこれら実施例により何ら制限されるものではない。
[塞栓用樹脂組成物の調製]
表1に示す成分を混合した後、三本ロールで混練することで、塞栓用樹脂組成物及び比較例用の塞栓用樹脂組成物を得た。なお、表中の各成分およびその合計において示される数値の単位は、質量%を意味する。
塞栓用樹脂組成物として実施例1、比較例1を設定し、組成の違いで枝番号1〜7(実施例)、1〜3(比較例)を設定している。
表中記載
エポキシ樹脂1:ビスフェノールF型エポキシ樹脂jER807:三菱化学製、エポキシ当量170
エポキシ樹脂2:ビスフェノールA型エポキシ樹脂jER828:三菱化学製、エポキシ当量190
硬化剤:液状芳香族アミン エタキュア100プラス:三井化学ファイン製(活性水素当量 44.5)
無機フィラー1:球状シリカフィラーFB−74X:デンカ製、メディアン径30μm
無機フィラー2:球状シリカフィラーFB−105X:デンカ製、メディアン径11μm
無機フィラー3:炭酸カルシウムフィラーR重炭:丸尾カルシウム製
アクリル樹脂:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートKAYARAD DPHA:日本化薬製
重合開始剤:2,2'-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル):東京化成製
有機フィラー:シリコーンゴムパウダーKMP−598:信越化学工業製
[塞栓の作製及び特性評価]
実施例1−1〜7、比較例1−1、2においてはアイレット(内径7mm、高さ4mm)に電極ピンを固定し、電極ピンまわりの穴から樹脂がこぼれないようにテープで塞いだ状態でディスペンス後、200℃1時間加熱することで、塞栓を得た。また、比較例1−3に関しては、同様の操作にて150℃1時間加熱することで塞栓を得た。硬化後はテープを剥がし、アイレットから出た電極ピンを研磨にて削り取った。
塞栓として実施例2、比較例2を設定し、用いた塞栓用樹脂組成物で1〜7(実施例)、1〜3(比較例)の枝番号を設定している。
[気密性試験]
気密性は、得られた塞栓を研磨面側から電極ピン側へヘリウムにて1kgf/cmで加圧し、そのときに漏れ出したヘリウムをリーク検知器(HELIOT700:ULVAC製)にて測定し、以下の指標に従って気密性を評価した。
○:1.0x10−8Pa・m/s以下
△:1.0x10−7Pa・m/s以下1.0x10−8Pa・m/sより大きい
×:1.0x10−7Pa・m/sより大きい
[熱衝撃耐性]
また、熱衝撃耐性は、低温−40℃、高温120℃で200サイクル(各温度30分間)の条件で各々3サンプル実施し、試験後表面を観察し、クラックのあるサンプルの数をカウントした。
◎:すべてクラックなし
〇:1個クラックあり
△:2個クラックあり
×:すべてクラックあり
以上の結果から、本発明の塞栓用樹脂組成物は、いずれの特性も良好であることが示された。また、シリカが含有されていない、もしくは他の無機フィラーを含有するがシリカが含有されていない場合、熱衝撃耐性が不十分であり、エポキシ樹脂以外の樹脂を含有するがエポキシ樹脂が含有されていない塞栓用樹脂組成物では気密性も不十分であった。
本発明の塞栓用樹脂組成物を用いた点火器は、電極ピンと塞栓本体とを強固に接合させることができるため、容易に点火器の生産が可能となる。
(意匠に係る物品の説明)
本物品は、シートベルトプリテンショナーやエアバック等に用いられるガス発生器の点火器に実装される、点火器用塞栓(点火器用端子、点火器用気密端子)である。本物品は、本物品に備えられた二本の電極ピンの間に抵抗発熱体を設けて、これらを電気的に接続して使用される。二本の電極ピンは、樹脂部分を斜線で表した参考平面図および樹脂部分を斜線で表した参考底面図における樹脂部分によって保持されている。衝突センサからの衝突信号等によって抵抗発熱体に通電して抵抗発熱体を発熱させることにより、点火器の火薬が点火される。点火器の火薬の燃焼によりガス発生器のガス発生剤が点火して燃焼し、発生したガスがシートベルトプリテンショナーやエアバック等に噴出する。
(意匠の説明)
背面図は、正面図と同一につき省略する。左側面図は、右側面図と同一につき省略する。樹脂部分を斜線で表した参考平面図および樹脂部分を斜線で表した参考底面図において、斜線を施した部分は樹脂材料で構成された部分である。
本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
1,11 点火器
2,12 点火薬
3,13 電橋線
4 絶縁体
5,14 絶縁樹脂
6 カップ
7,17 塞栓
8,18 電極ピン
20 スクイブカバー
30 スクイブカップ
40 ガス発生器
41 ガス発生剤
42 ガスジェネレーターカップ
43 ホルダー
44 コネクタリング

Claims (13)

  1. 抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体の発熱により着火する火薬と、前記抵抗発熱体に接続する電極ピンと、を有する点火器に用いられる塞栓用樹脂組成物であって、
    (A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、及び(C)シリカを含有する塞栓用樹脂組成物。
  2. 前記(C)シリカがメディアン径50μm以下の球状シリカである、請求項1に記載の塞栓用樹脂組成物。
  3. 前記(C)シリカの塞栓用樹脂組成物中の含有率が20質量%以上80質量%以下である、請求項1又は2に記載の塞栓用樹脂組成物。
  4. 前記(B)硬化剤がアミン系硬化剤である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物。
  5. 前記(B)硬化剤が芳香族アミン系硬化剤である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物。
  6. 前記(B)硬化剤の含有量が、硬化剤当量(f値)で表した場合に1.0以上2.5以下である、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物。
  7. 前記(A)エポキシ樹脂が液状エポキシ樹脂である、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物。
  8. 前記(A)エポキシ樹脂がビスフェノールF型エポキシ樹脂である、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物。
  9. 更に(D)有機フィラーを含有する、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物。
  10. 前記(D)有機フィラーがシリコーン微粒子である、請求項9に記載の塞栓用樹脂組成物。
  11. 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物で電子ピンが保持され、底面から当該樹脂組成物を視認することができる塞栓。
  12. 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の塞栓用樹脂組成物で電極ピンが保持された点火器。
  13. 燃焼によりガスを発生させるガス発生剤が充填されたカップ、前記カップの内側に配置された請求項12に記載の点火器、及び前記カップを保持するホルダー、を備えるガス発生器。
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