JP2597066B2 - ガス発生組成物 - Google Patents

ガス発生組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】路上の乗物の所有者抑制装置を膨
張させるためのガス発生組成物が多年にわたって世界中
に発達してきた。そしてそれについて多数の特許が認め
られてきた。膨張用のガスの毒性に関する厳密な要件の
ために、現在用いられているほとんどのガス発生物質が
無機のアジド、とくにナトリウムアジドに基づいてい
る。このような公知のナトリウムアジドガス発生物質の
１つの利点は、それの固体燃焼生成物が一般にスラグま
たは簡単にろ過されその結果比較的清浄なガスを得る
「クリンカー」を生成するということである。ガスが膨
張目的のために用いられる場合、とくにガスが自動車所
有者抑制バッグの膨張におけるようにろ過されなければ
ならない場合、スラグ形成用のガス発生物質の能力は大
きな利点となる。
【０００２】しかし、実際的な事柄としてナトリウムア
ジドまたは他のアジドの使用は、燃焼しないアジドの極
端な毒性により、ガス発生物質の製造において余分な費
用と危険をもたらす。さらに、燃焼しない膨張装置の可
能な危険および処分が考えられなければならない。従っ
て、非アジドガス発生物質は、このような毒性に関する
心配のため、アジドベースのガス発生物質にまさる重要
な利点を示す。
【０００３】非アジドベースのガス発生物質を用いる際
解決されなければならない基礎的な問題は、燃焼温度が
アジドベースのガス発生物質の場合比較的低いので、非
アジド型よりもナトリウムアジドベースのスラッグ形成
用ガス発生物質を配合するほうが容易であるということ
である。例えば、ナトリウムアジド／鉄酸化物スラッグ
形成型発生物質の燃焼温度は９６９℃（１７７６°Ｆ）
であるが、現在まで知られている非アジドスラッグ形成
型発生物質は１８１８℃（３３０４°Ｆ）の燃焼温度を
示した。さらに非アジドガス発生物質から予期すること
ができる多くのふつうの固体燃焼生成物は示された燃焼
温度で液体であり、それゆえにガス流からろ過すること
が困難である。例えば、炭酸カリウムは８９１℃で溶
け、ナトリウムシリケートは約１１００℃で溶ける。
【０００４】高燃焼温度で、そして高ガス流出速度で集
まって一体となる固体燃焼生成物の形成は原料の特別な
組み合わせを必要とする。非アジドガス発生材を配合す
る際の従来の試みではろ過するのに困難な半−固体燃焼
生成物が得られた。液体生成物は浸透しフィルターを詰
まらせてしまうので、燃焼温度で液体である燃焼生成物
はろ過が完了する前に固まるまで冷却されなければなら
ないということが分かった。液体生成物の冷却によりガ
スの冷却が起こり、より多くのガス発生材の使用が必要
となるということも分かった。冷却されたガスは膨張目
的のために、とくにアスピレーター系を用いた場合、比
較的効果が少ない。追加のガス発生材は、今度は、より
大きな燃焼室だけでなくより多くの冷却および追加のフ
ィルターを必要とする。
【０００５】ほとんどのアジド非含有ガス発生組成物
は、従来の所有者抑制ガス発生物質よりも高いガス収率
（ガス発生物質１ｇあたりのガスのモル数）を供給す
る。
【０００６】アジド非含有ガス発生組成物は、アジドベ
ースのガス発生物質よりも多数の利点を提供するが、十
分に低レベルの毒性物質を有するガスを製造することは
困難であると分かった。抑制するのが最も困難である毒
性ガスは、窒素酸化物（ＮＯ x ）および一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）である。
【０００７】ほとんどのアジド非含有ガス発生物質は、
燃焼の際、望ましい生成物、つまり二酸化窒素および二
酸化炭素に加えて少量だがしかし望ましくないレベルの
ＮＯ x およびＣＯを製造する炭素および窒素含有原料か
ら成る。
【０００８】窒素および炭素を含有する化合物を含む燃
焼方法において、酸化剤対燃料の割合を増加することに
よってＣＯを減ずるかまたは除くことが可能である。こ
の場合、余分な酸素はＣＯを酸化して二酸化炭素にす
る。しかし不運にも、この方法はＮＯx の量を増加させ
ることになる。
【０００９】酸化剤対燃料の割合は、余分の酸素を除
き、製造されるＮＯxの量を減ずる燃料の多い条件を供
給するために、より低くすることもできる。しかし、こ
の方法はＣＯの量を増加させることになる。
【００１０】ＮＯx およびＣＯを非毒性レベルまで減ず
ることができる温度、圧力およびガス発生組成物の条件
をみつけることは化学的な平衡計算によって可能である
が、現実の実行においてこの結果を成し遂げることはた
いへん困難であった。
【００１１】前述の問題は本発明により解決されてい
る。即ち、本発明は非アジドガス発生物質に伴う比較的
高い燃焼温度でスラグまたはクリンカーを形成する固体
燃焼生成物を生ずる非アジドガス発生物質のいくつかの
型を開示している。ここで開示されているガス発生物質
は、ガスをより少なく冷却しアスピレーター系において
ポンピングをよりよくする、単純で比較的安いフィルタ
ーの使用を可能にする。ひとまとめに考えてみると、こ
れらの要因によってより単純で、より安いそして小さい
エアバッグ膨張系を得ることができる。
【００１２】本発明の好ましい実施態様により解決され
る問題は、余分な酸素の制限された量が存在するけれど
も、ＮＯx が効果的な方法により抑制されるということ
である。このことは、余分な酸素によるＣＯレベルの減
少を可能にするが、一方同時に受け入れられる値までＮ
Ｏx 濃度を低くすることを可能にしている。
【００１３】
【従来技術】本発明の主題に関する従来技術の教示の一
例は、「窒素を発生させるための固体組成物、窒素の発
生およびそれを用いたガスバッグの膨張」と称するヨー
ロッパ特許Ｎｏ．０，０５５，５４７に見い出される。
この特許は、水素非含有テトラゾール化合物のアルカリ
またはアルカリ土類金属の塩および硝酸ナトリウム、亜
硝酸ナトリウムおよび硝酸カリウムまたはアルカリ土類
金属硝酸塩の酸化剤の使用を開示している。フィルター
の設計が開示されていて、それは粒子を閉じ込めるため
の粘着性の表面を形成する繊維ガラス構造を利用してい
る。そのフィルターは燃焼固形物を冷却し濃縮する領域
を有している。製造された固体がスラッグを形成せずろ
過するのに困難であるということは、該記載およびガス
発生組成物の性質から明らかである。
【００１４】「窒素を発生させるためのアジド非含有組
成物、窒素の発生およびそれを用いたガスバッグの膨
張」と称するヨーロッパ特許Ｎｏ．０，０５５，９０４
は、粒子を閉じ込めるため使われるフィルターを開示し
ている。酸素を含有しない酸化剤が用いられているが、
スラグ形成については何も述べられていない。
【００１５】ドイツ特許２，００４，６２０は、硝酸バ
リウムまたは硝酸カリウムなどの酸化剤を用いて酸化さ
れるジテトラゾールおよびアゾテトラゾールの有機塩
（アミノグアニジン）の組成物を教示している。しか
し、スラグを形成するであろう組成物に関しては何も述
べられていない。
【００１６】「非毒性の推進火薬ガスの発生のための燃
料」と称する米国特許３，９４７，３００は、実際的に
は任意の安定した無水酸化剤によって酸化することので
きるアルカリまたはアルカリ土類金属のアジドの使用を
開示している。成分の割合は「できるだけ低い融点また
は軟化点」をもったガラス状のシリケートの形成を確実
にするように選ばれる（第２欄、６２〜６３行および第
４欄、６７〜６８行）。これらのシリケートは高温系に
おいてろ過するのはたいへん困難であろう。
【００１７】「多成分ガス発生体」と称する米国特許
４，３７６，００２はナトリウムアジドおよび金属酸化
物（Ｆｅ2 Ｏ3 ）の使用を教示している。酸化剤として
の金属酸化物の作用は、以下の等式に示されているよう
にナトリウムアジドを酸化ナトリウムと窒素に変えてい
る。
【化１】 ６ＮａＮ3 ＋Ｆｅ2 Ｏ3 →３Ｎａ2 Ｏ＋２Ｆｅ＋９Ｎ2 または ４ＮａＮ3 ＋Ｆｅ2 Ｏ3 →２Ｎａ2 Ｏ＋Ｆｅｏ＋６Ｎ2
【００１８】酸化ナトリウムはそれから以下に示す様に
ＦｅＯと反応してナトリウムフェライトを形成するか、
または二酸化ケイ素（もし存在するならば）と反応して
ケイ酸ナトリウムを形成するか、または酸化アルミニウ
ムと反応してアルミン酸ナトリウムを形成する。
【化２】 Ｎａ2 Ｏ＋２Ｆｅｏ→２Ｎａ ＦｅＯ2 （ＭＰ＝１３４７℃） Ｎａ2 Ｏ＋ＳｉＯ2 →Ｎａ2 ＳｉＯ3 （ＭＰ＝１０８８℃） または ２Ｎａ2 Ｏ＋ＳｉＯ2 →Ｎａ4 ＳｉＯ4 （ＭＰ＝１０１８℃） Ｎａ2 Ｏ＋Ａｌ2 Ｏ3 →２Ｎａ ＡｌＯ2 （ＭＰ＝１６５０℃）
【００１９】しかし、上記反応生成物は、本発明で示さ
れている組成物の燃焼温度よりもかなり低い温度で溶融
するため、ろ過するのは困難であろう。
【００２０】「ニトロトリアゾロンを含有するガス発生
組成物」と称する米国特許Ｎｏ．４，９３１，１１２
は、ナトリウムを除いたアルカリ金属およびアルカリ土
類金属であるカルシウム、ストロンチウムまたはバリウ
ムの硝酸塩および亜硝酸塩と組み合わせたニトロトリア
ゾロン（ＮＴＯ）の使用を開示している。しかし、その
特許に教示されている組成物は有用な固体クリンカーを
形成することができない。例えば、実施例２で得られた
２つの組成物は、低温スラグ形成体が存在しないので微
細なちりとして酸化ストロンチウムおよび炭酸ストロン
チウムを燃焼時に製造するであろう、異なった割合のＮ
ＴＯおよび硝酸ストロンチウムからなる。ＮＴＯおよび
硝酸カリウムの混合物を利用する特許請求された組成物
は、燃焼温度で液体であろう炭酸カリウムが製造される
であろうし、高温スラグ形成体は何も存在しないので、
同様に有用な固体クリンカーを形成しないだろう。述べ
られた水酸化物は、余分な二酸化炭素が金属酸化物を水
酸化物よりもむしろ炭酸塩に変えるので、とても形成さ
れそうにない。例え、いくつかの水酸化物が形成された
としても、それらはクリンカー形成を促進するためには
不良な型のスラグ形成体であろう。
【００２１】「安全衝激バッグを膨張させるための組成
物および方法」と称する米国特許４，９０９，５４９
は、約２０〜約６５重量％の範囲における。水素含有テ
トラゾールのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩また
はアンモニウム塩の使用を開示している。これらの濃度
またはより低い濃度でのアルカリ金属化合物の有効性
は、知られていなかった。
【００２２】
【発明を解決するための手段】本発明に従った新しい非
アジドガス発生組成物の主な利点は、固体燃焼生成物が
製造されたガスから容易にろ過されるということであ
る。非アジドガス発生物質は燃料および窒素源としてテ
トラゾールまたはテトラゾール塩を用いている。本発明
の独特の特徴は酸化剤および添加剤の新規な使用であ
り、その結果固体燃焼生成物が得られ、それらは集まっ
て一体となり容易にろ過されるスラグまたはクリンカー
となる。
【００２３】また、本発明から成るガス発生組成物は、
従来の所有者抑制ガス発生物質とくらべて比較的高いガ
スの収率（ガス発生物質１ｇあたりのガスのモル数）を
供給する。
【００２４】本発明の好ましい実施態様のもう１つの主
な利点は、制限された量の余分な酸素が存在するけれど
も、ＮＯx が効果的な方法により抑制されるということ
である。このことは、余分な酸素によるＣＯレベルの減
少を可能にし、一方同時にＮＯx の濃度を受け入れられ
る値までより低くする。
【００２５】比較的固体の粒子物質がない膨張ガスを速
やかに製造できることが自動車所有者抑制系に対する要
件であるので、比較的非毒性の固体でさえも低レベルに
減少しなければならない。もし大きくて高価なフィルタ
ーを用いることができるなら、ほとんど任意のガス−固
体混合物を清浄なガスを得るためにろ過することができ
る。しかし、自動車所有者抑制系のためには、フィルタ
ーの大きさおよび費用は最小にしなければならない。こ
の目的を成し遂げるための最良の方法は、集まって一体
となり大きくて、容易にろ過される「クリンカー」また
はスラグとなる固体燃焼生成物を製造することである。
【００２６】固体生成物のろ過特性を改良するために成
分の多くの組み合わせを使うことができる。しかし、大
部分の実際的な応用のためには、スラグ形成能力、燃焼
速度、ガス製造、ガスの質、ペレット形成特性および他
の処理要因の望ましい組み合わせを供給する妥協が必要
である。
【００２７】本発明に従って、原料のいくつかの組み合
わせが見い出された。そしてそれは膨張目的のために有
用なガス同様容易にろ過される固体生成物を製造する。
このような原料は燃料、酸化剤、高温スラグ形成体およ
び低温スラグ形成体として分類することができる。ある
原料は、以下に述べるようなカテゴリーのうち一つ以上
の役割を果たし得るけれども、各々のカテゴリーに入る
ような少なくとも１つの物質を混合物に含むということ
が重要である。
【００２８】自動車所有者抑制系のガス発生物質のため
の燃料を配合する際に、種々の値を調和させるために、
燃料の窒素含量を最大にしそれの炭素および水素の含量
を規制することが望ましい。炭素および水素は酸化され
二酸化炭素および水になることができ、それらは比較的
非毒性のガスであるけれども、大量の熱がその工程にお
いて発生する。
【００２９】１，２，４−トリアゾール−５−オンまた
は３−ニトロ−１，２，４−トリアゾール−５−オンお
よびこれらの化合物の金属塩などのトリアゾール化合物
同様アミノテトラゾール、テトラゾール、ビテトラゾー
ルおよびこれらの化合物の金属塩などのテトラゾール化
合物はとくに有用な燃料である。
【００３０】これらの化合物のある金属塩（アルカリ土
類金属）が高温スラグ形成体として少なくとも部分的に
作用することができるということは注目すべきである。
例えば、テトラゾールまたビテトラゾールのカルシウム
塩は高温スラグ形成体として作用するであろう酸化カル
シウムを燃焼時に形成する。マグネシウム、ストロンチ
ウム、バリウムおよびおそらくセリウムの塩は同じよう
にふるまうであろう。低温スラグ形成体との組み合わせ
において、ろ過できるスラグが形成されるであろう。ア
ルカリ金属塩（リチウム、ナトリウム、カリウム）は燃
焼するとより低温で溶融するケイ酸塩または炭酸塩を産
出することができるので、それらは少なくとも部分的に
低温スラグ形成体として考えることができるであろう。
【００３１】酸化剤は系に存在する酸素の全てまたはほ
とんどを一般に供給する。さらに、しかしそれらは反応
系に高温スラグ形成体を含める好ましい方法である。ア
ルカリ土類金属およびセリウムの硝酸塩は全て、これら
の塩のほとんどが吸湿性で効果的に使用するのが困難で
あるにもかかわらず、高温スラグ形成の可能性をもつ酸
化剤である。ストロンチウムおよびバリウムの硝酸塩は
無水の状態で得るのが容易であり優れた酸化剤である。
アルカリ金属の硝酸塩、塩素酸塩および過塩素酸塩は高
温スラグ形成体と組み合わされる時他の有用な酸化剤で
ある。
【００３２】高温スラグ形成体として作用する原料は、
燃焼温度と同じかそれよりも高い融点を有するか、又は
燃焼温度と同じかそれよりも高い融点を有する化合物に
分解する。アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物および
修酸塩は有用な高温スラグ形成体である。炭酸マグネシ
ウムおよび水酸化マグネシウムは溶融して非常に高い融
点（２８００℃）を有する酸化マグネシウムを形成する
前に分解するので、それらは非常に有用な高温スラグ形
成体である。上で述べたように、硝酸ストロンチウムな
どの酸化剤は高温スラグ形成体および酸化剤の両方とし
て役立ち、それによって単位重量あたり製造されるガス
の量を増加させるので特に有益である。
【００３３】酸化剤ほど効果的ではないけれども、５−
アミノテトラゾール、テトラゾールまたはジテトラゾー
ルのカルシウムまたはストロンチウムの塩などの燃料と
しての金属塩もまた有用な高温スラグ形成体である。
【００３４】チタニウム、ジルコニウムおよびセリウム
の酸化物などの高い融点を有する他の金属酸化物もまた
有用な高温スラグ形成体である。
【００３５】低温スラグ形成体として作用する原料は、
燃焼温度と同じかそれよりも低い融点を有するか、又は
燃焼温度と同じかそれよりも低い融点を有する化合物を
燃焼中に形成する。二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）、酸化ホ
ウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）、五酸化バナジウム（Ｖ2 Ｏ5 ）、ケ
イ酸ナトリウム（Ｎａ2 ＳｉＯ3 ）、ケイ酸カリウム
（Ｋ2 ＳｉＯ3 ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3 ）お
よび炭酸カリウム（Ｋ2 ＣＯ3 ）などの化合物は低温ス
ラグ形成体の例である。
【００３６】もし燃焼中に変えることができる適当な物
質を含有するならば、酸化剤または燃料のどちらかが低
温スラグ形成体として作用することができるということ
は注目すべきことである。例えば硝酸ナトリウムまたは
テトラゾールのナトリウム塩は、もし二酸化ケイ素もま
た存在するならば、燃焼反応中に炭酸ナトリウムまたは
ケイ素ナトリウムに変わることができる。
【００３７】硝酸ストロンチウムが酸化剤および高温ス
ラグ形成体の両方として役立っている実施例１に示され
ている様に、燃料または酸化剤（または両方）と高温ス
ラグ形成体を組み合わせて１つの成分にすることが望ま
しい。この場合、硝酸ストロンチウムは酸素および窒素
ガス同様高い融点（２４３０℃）を有する酸化ストロン
チウム（ＳｒＯ）を燃焼時に産出するだろう。低温スラ
グ形成体として使用される二酸化ケイ素は約１５００°
〜１７００℃の融点をもつ非常に微細なミクロン以下の
粒子からきめの粗い粉砕砂まで変化する多くの形で入手
できる。酸化ストロンチウムと二酸化ケイ素の組み合わ
せは、約１５８０℃の融点をもつケイ酸ストロンチウム
（ＳｒＳｉＯ3 ）を形成する。
【化３】ＳｒＯ＋ＳｉＯ2 →ＳｒＳｉＯ3
【００３８】酸化ストロンチウムは二酸化炭素と反応し
て高圧で約１５００℃で溶融する炭酸ストロンチウムを
形成することができる。
【化４】ＳｒＯ＋ＣＯ2 →ＳｒＣＯ3
【００３９】これらの反応の各々の程度は燃焼温度、圧
力、各々の化合物の粒子の大きさおよびさまざまな原料
の接触時間のさまざまな条件による。
【００４０】低温スラグ形成体の作用は溶融して高温固
体粒子をお互いに接着することであると信じられてい
る。低温残留分だけでは、原料は液体でろ過するのに困
難である。高温原料だけでは、微細に分割された粒子が
形成され、それらはやはりろ過するのに困難である。目
的は、凝集性の塊またはスラグを形成させるのにちょう
ど十分であるが、しかし低粘性の液体をつくるには十分
でない低温原料を製造することである。
【００４１】上述のように、本発明の花火製造術的なス
ラグ形成ガス発生混合物は以下のような原料の各々につ
いて少なくとも１種を含む。 ａ．トリアゾール化合物およびトリアゾール化合物の金
属塩の群、およびアミノテトラゾール、テトラゾール、
ビテトラゾールおよびこれらの化合物の金属塩から成る
テトラゾール化合物の群から選ばれた燃料。 ｂ．アルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタニドおよ
びアンモニウムの硝酸塩および過塩素酸塩から成る群、
またはアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩素酸塩
または過酸化物からなる群から選ばれた酸素含有酸化剤
化合物。 ｃ．アルカリ土類金属または遷移金属の酸化物、水酸化
物、炭酸塩、修酸塩、過酸化物、硝酸塩、塩素酸塩およ
び過塩素酸塩から成る群、またはテトラゾール、ビテト
ラゾールおよびトリアゾールのアルカリ土類金属塩から
成る群から選ばれた高温スラグ形成原料。 ｄ．二酸化ケイ素、酸化ホウ素（ｂｏｒｉｃ ａｃｉ
ｄ）および五酸化バナジウムから成る群、またはアルカ
リ金属のケイ酸塩、ホウ酸塩、炭酸塩、硝酸塩、過塩素
酸塩または塩素酸塩から成る群、またはテトラゾール、
ビテトラゾールおよびトリアゾールのアルカリ金属塩か
ら成る群、またはさまざまな天然産のクレーおよびタル
クから成る群から選ばれた低温スラグ形成原料。
【００４２】実際には、ある原料は代用したり交換する
ことができる。とくに、燃料および高温スラグ形成原料
は、テトラゾール、ビテトラゾールおよびトリアゾール
のアルカリ土類金属塩から成る群から選ぶことができ
る。酸素含有酸化剤化合物および高温スラグ形成原料
は、アルカリ土類金属およびランタニドの硝酸塩、過塩
素酸塩、塩素酸塩および過酸化物から成る群のうちの１
種またはそれ以上から構成することができる。燃料およ
び低温スラグ形成原料はテトラゾール、ビテトラゾール
およびトリアゾールのアルカリ金属塩から成る群のうち
の１種またはそれ以上を含むことができる。酸素含有酸
化剤化合物および低温スラグ形成原料はアルカリ金属の
硝酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩および過酸化物から成る
群のうちの１種またはそれ以上を含むことができる。
【００４３】燃料は約２２〜約３６重量％の濃度で存在
する５−アミノテトラゾールから成ることができ、その
場合酸素含有酸化剤化合物および高温スラグ形成体は約
３８〜約６２重量％の濃度で存在する硝酸ストロンチウ
ムであり、そして前記低温スラグ形成体は約２〜約１８
重量％の濃度で存在する二酸化ケイ素である。
【００４４】あるいはまた、燃料および高温スラグ形成
原料は約３０〜約５０重量％の濃度で存在する５−アミ
ノテトラゾールのストロンチウム塩から成ることがで
き、その場合酸素含有酸化剤化合物は約４０〜約６０重
量％の濃度で存在する硝酸カリウムであり、そして低温
スラグ形成体は約２〜約１０重量％の濃度で存在するタ
ルクである。タルクはクレイによって置きかえることが
できる。
【００４５】もう１つの組み合わせは、約２２〜約３６
重量％の濃度で存在する５−アミノテトラゾールを含
み、この場合酸素含有酸化剤化合物は約３０〜約５０重
量％の濃度で存在する硝酸ナトリウムであり、高温スラ
グ形成原料は約８〜約３０重量％の濃度で存在する炭酸
マグネシウムであり、そして低温スラグ形成体は約２〜
約２０重量％の濃度で存在する二酸化ケイ素である。炭
酸マグネシウムは水酸化マグネシウムによって置きかえ
ることができる。
【００４６】さらにもう１つの組み合わせは、部分的に
燃料としてそして部分的に低温スラグ形成体として役に
立つ、約２〜約３０重量％の濃度で存在する５−アミノ
テトラゾールのカリウム塩を含み、この場合約８〜約４
０重量％の濃度の５−アミノテトラゾールはまた燃料と
して役立ち、そして約２〜約１０重量％の濃度のクレー
は低温スラグ形成体として部分的に役立ち、約４０〜約
６６重量％の濃度の硝酸ストロンチウムは酸素含有酸化
剤および高温スラグ形成体の両方として役立つ。
【００４７】もう１つの好ましい実施態様においては、
本発明は燃料、酸素含有酸化剤化合物、化学添加剤およ
び低温スラグ形成原料のような機能群の各々について少
なくとも１種の原料を含む前述の型の花火製造術的なガ
ス発生混合物から成る。
【００４８】燃料はトリアゾール、テトラゾロン、アミ
ノテトラゾール、テトラゾール、ビテトラゾールおよび
これらの化合物の金属塩から成るアゾール化合物の群か
ら選ばれる。酸素含有酸化剤化合物はアルカリ土類金属
の硝酸塩から成る群から選ばれる。化学添加剤は炭酸
塩、トリアゾール、テトラゾール、５−アミノテトラゾ
ール、ビテトラゾールおよび３−ニトロ−１，２，４−
トリアゾール−５−オンから成る群から選ばれる無機酸
または有機酸のアルカリ金属塩てあり、前記化学添加剤
は燃焼下混合物により製造される燃焼生成物からの窒素
の毒性酸化物の量を減ずるのに十分な量で前記混合物中
に存在する。低温スラグ形成原料は天然産のクレー、タ
ルクまたはシリカから成る群から選ばれる。
【００４９】ある好ましい組成物は、燃料が約２８〜約
３２重量％の濃度の５−アミノテトラゾールから成り、
酸素含有酸化剤化合物が約５０〜約５５重量％の濃度の
硝酸ストロンチウムから成り、化学添加剤が約２〜約１
０重量％の濃度の炭酸カリウムから成り、そして低温ス
ラグ形成体が約２〜約１０重量％の濃度のクレーから成
るものである。
【００５０】もう一つの好ましい組成物は、燃料が約２
６〜約３２重量％の濃度の５−アミノテトラゾールから
成り、酸素含有酸化剤化合物が約５２〜約５８重量％の
濃度の硝酸ストロンチウムから成り、化学添加剤が約２
〜約１０重量％の濃度のナトリウムテトラゾールから成
り、そして低温スラグ形成体が約２〜約１０重量％の濃
度のクレーから成るものである。
【００５１】さらにもう１つの好ましい組成物は、燃料
が約２６〜約３２重量％の濃度の５−アミノテトラゾー
ルから成り、酸素含有酸化剤化合物が約５２〜約５８重
量％の濃度の硝酸ストロンチウムから成り、化学添加剤
が約２〜約１２重量％の濃度の５−アミノテトラゾール
のカリウム塩から成り、そして低温スラグ形成体が約２
〜約１６重量％の濃度のタルクから成るものである。
【００５２】本発明は、ガス発生材燃焼生成物中の毒性
ガスであるＮＯx およびＣＯの量を減ずる方法を重大に
も供給している。このことは、推進燃料中に混合された
アルカリ金属塩を用いることにより成し遂げられる。該
塩の主な効果は、ＮＯx の量を減ずることであるが、こ
れにより燃焼生成物中に過剰の酸素を提供するガス発生
材の配合が可能となり、ＮＯx のみならず一酸化炭素の
量も減少する。
【００５３】本発明は、ＮＯx および一酸化炭素を製造
する任意のガス発生物質に対するこれらの方法の応用を
意図している。
【００５４】用いられるアルカリ金属化合物の型が重要
である。全てのアルカリ金属がＮＯ x を抑制するのに効
果がありそうだけれども、入手可能性、低費用および有
効性のためにカリウムが最も好ましいアルカリ金属であ
る。好ましくは、アルカリ金属は無機化合物よりもむし
ろ有機化合物の部分として推進燃料中に組み入れられる
べきである。炭酸カリウムもまた効果的である。ガス発
生物質へのアルカリ金属の組み入れの好ましい方法は有
機酸の塩としてである。自動車エアバッグに用いられる
ガス発生物質のために、テトラゾールまたはトリアゾー
ルのアルカリ金属塩のように高窒素含量を有する化合物
を用いることが有利である。これらの原料はガス発生物
質中に組み入れられると多様な機能を果す。製造された
ＮＯx の量を減ずるだけでなくこれらの化合物は、有用
なガスを製造する燃料として、そして本明細書のどこか
で記載した様に低温スラグ形成体として役立つ。
【００５５】ガス発生物質中で効果的に使うことができ
るアルカリ金属化合物の範囲は非常に幅広い。２％ほど
の少ないＫ５ＡＴが添加剤として効果的であると分かっ
ており、Ｋ５ＡＴが主な燃料およびガス製造物質として
役立つ場合、約４５重量％まで使用された。しかし好ま
しい範囲は約２〜２０重量％で最も好ましい範囲は約２
〜約１２重量％である。
【００５６】示したように化学添加剤に関しては有機酸
の塩および炭酸塩が効果的である。有機酸の塩は最も効
果的でそれゆえに好ましい。高窒素含量のために、５−
アミノテトラゾール、テトラゾール、ビテトラゾールお
よび３−ニトロ−１，２，４−トリアゾール−５−オン
（ＮＴＯ）のアルカリ金属塩が好ましい。リチウム、ナ
トリウムおよびカリウムは好ましいアルカリ金属であ
る。つまり本発明はまたルビジウムおよびセシウムの使
用も意図している。最も好ましいアルカリ金属塩はカリ
ウムであり、最も好ましい塩は５−アミノテトラゾール
のカリウム塩である。
【００５７】
【実施例】本発明は以下のような代表的な実施例によっ
て説明される。
【００５８】実施例１（比較例） 重量％で以下の様な組成、つまり３３．１％の５ＡＴ、
５８．９％の硝酸ストロンチウムおよび８％のシリカ
（Ｈｉ−Ｓｉｌ ２３３）を有する５−アミノテトラゾ
ール（５ＡＴ）、硝酸ストロンチウムおよび二酸化ケイ
素（シリカ）の混合物が製造された。これらの粉末はド
ライブレンドされ、ペレットが圧縮成形により製造され
たプロパン−酸素トーチに点火すると、これらのペレッ
トは速やかに燃え、凝集性の、よく形成された、固体残
留物が残った。
【００５９】実施例２（比較例） 重量％で以下の様な組成、つまり３３．１％の５ＡＴ、
５８．９％の硝酸ストロンチウムおよび８％のクレーを
有する５ＡＴ、硝酸ストロンチウムおよびベントナイト
クレーの混合物が製造された。これらの粉末は実施例１
のように製造され試験されたが、本質的に同一の結果が
得られた。
【００６０】実施例３（比較例） 重量％で以下の様な組成、つまり３３．１％の５ＡＴ、
５８．９％の硝酸ストロンチウムおよび８％の酸化ホウ
素（Ｂ２０３）を有する５ＡＴ、硝酸ストロンチウムお
よび酸化ホウ素の混合物が製造された。これらの粉末は
ドライブレンドされ、ペレットが圧縮成形により製造さ
れた。プロパン−酸素トーチに点火すると、これらのペ
レットは適度な速度で燃え、固体の、部分的に多孔質の
残留物が残った。
【００６１】実施例４（比較例） 重量％で以下の様な組成、つまり２６．７％の５ＡＴ、
３９．３％の硝酸ナトリウム、２９．３％の酸化鉄（Ｆ
ｅ２Ｏ３）および４．７％の二酸化ケイ素を有する５Ａ
Ｔ、硝酸ナトリウム、酸化鉄及び二酸化ケイ素の混合物
が製造された。用いられた酸化鉄はＭａｐｉｃｏ Ｒｅ
ｄ５１６Ｄａｒｋで、二酸化ケイ素はＨｉ−Ｓｉｌ ２
３３だった。これらの粉末はドライブレンドされ、ペレ
ットが圧縮成形によって形成された。プロパン−酸素ト
ーチに点火すると、ペレットはすんなりと燃え、膨張し
た固体発泡残留物を残した。ペレットが２５気圧の初期
圧力でＰａｒｒ燃焼ボンベ中で燃やされた時、固体の凝
集性の比較的かたい残留物が形成された。
【００６２】実施例５（比較例） 重量％で以下の様な組成、つまり３３．０％の５ＡＴ、
１０．０％の硝酸ナトリウム、４９．０％の硝酸ストロ
ンチウムおよび８．０％の二酸化ケイ素（Ｈｉ−ｓｉｌ
２３３）を有する５ＡＴ、硝酸ナトリウム、硝酸スト
ロンチウムおよび二酸化ケイ素の混合物が製造された。
これらの粉末はドライブレンドされ、ペレットが圧縮成
形により形成された。プロパン−酸素トーチに点火する
と、ペレットは速やかに燃えかたい固体残留物が残っ
た。
【００６３】この組成物の燃焼速度は１０００ｐｓｉで
一秒あたり０．７０ｉｎｃｈであることが分かった。そ
の燃焼速度は知られた長さの円筒形のペレットを燃やす
のに必要な時間を測定することにより決定された。ペレ
ットは 1／2 −ｉｎ．直径のダイ中約１６，０００ポン
ドの力で圧縮成形され、それから側面に沿って燃えるの
を防ぐエポキシ／チタニウム二酸化物禁止剤で側面を覆
った。
【００６４】実施例６（比較例） 重量％で以下の様な組成、つまり２９．６％の５ＡＴ、
４０．４％の硝酸ナトリウム、２５．５％の炭酸マグネ
シウムおよび４．５％の二酸化ケイ素を有する５ＡＴ、
硝酸ナトリウム、炭酸マグネシウムおよび二酸化ケイ素
の混合物が製造された。これらの粉末はドライブレンド
され、ペレットが圧縮成形によって形成された。プロパ
ン−酸素トーチに点火すると、ペレットはすんなりと燃
え固体のかたい残留物が残った。
【００６５】実施例７（比較例） 水酸化マグネシウムを炭酸マグネシウムの代りに用いた
ということを除いて実施例６を繰り返した。ペレットが
製造され本質的に同じ結果で燃えた。
【００６６】実施例８（比較例） 重量％で以下の様な組成、つまり２７．６％のＴＯ、６
４．４％の硝酸ストロンチウムおよび８．０％の二酸化
ケイ素（Ｈｉ−ｓｉｌ ２３３）を有する１，２，４−
トリアゾール−５−オン（ＴＯ）、硝酸ストロンチウム
および二酸化ケイ素の混合物が製造された。これらの粉
末はドライブレンドされ、ペレットが圧縮成形により形
成された。プロパン−酸素トーチに点火すると、ペレッ
トはすんなりと燃え固体の部分的に多孔質の残留物が残
った。
【００６７】表Ｉはさまざまな成分の役割を定義し、以
上の実施例に対する各々の成分のおおよその範囲（重量
％）を表示している。
【表１】
【００６８】実施例９（比較例） 重量％で以下の様な組成、つまり３３．１％の５ＡＴ、
５８．９％のＳｒＮおよび８．０％のクレーを有する５
−アミノテトラゾール（５ＡＴ）、硝酸ストロンチウム
（ＳｒＮ）およびベントナイトクレーの混合物が製造さ
れた。これらの粉末はドライブレンドされ、ペレットが
圧縮成形により形成された。ペレットは、ボンベから酸
素を除去するために窒素で洗い流した後、窒素で２５気
圧に加圧されたＰａｒｒ燃焼ボンベ中で燃やされた。ペ
レットは熱線の方法により燃やした。ガスサンプルは、
固体燃焼生成物とＮＯＸとの相互作用を最小にするため
に、ガス発生物質の燃焼後１０秒以内にボンベから除去
した。ガスサンプルの分析は、比較的高濃度のＮＯＸ、
つまり２１８０ｐｐｍのＮＯＸの存在を示した。
【００６９】実施例１０ 重量％で以下の様な組成、つまり２８．６％の５ＡＴ、
５７．４％のＳｒＮ、８．０のクレーおよび６．０％の
Ｋ５ＡＴを有する５ＡＴ、ＳｒＮ、ベントナイトクレー
および５ＡＴのカリウム塩（Ｋ５ＡＴ）の混合物が製造
された。この混合物は、結果として生じるガス混合物中
にちょっと余分な酸素を有する様に化学平衡コンピュー
タープログラムにより計算された。上記の粉末は実施例
９に述べたように製造され試験した。２つの試験を行な
い、その結果３２および４０ｐｐｍのＮＯx 濃度が測定
された。実施例９と対比することにより、実施例１０
は、Ｋ５ＡＴの添加によりＮＯx の濃度における大きな
減少が生じたということを示している。
【００７０】実施例１１ 重量％で以下の様な組成、つまり３１．１％の５ＡＴ、
５５．４％のＳｒＮ、７．５％のクレーおよび６．０％
の炭酸カリウムを有する、５ＡＴ、ＳｒＮ、ベントナイ
トクレーおよび炭酸カリウムの混合物が製造された。こ
の混合物は実施例９に述べたように製造され試験され
た。２つの試験を行ない、その結果１２８および８０ｐ
ｐｍのＮＯx 濃度が測定された。
【００７１】実施例１２ 重量％で以下の様な組成、つまり３０．４％の５ＡＴ、
５４．２％のＳｒＮ、７．４％のクレーおよび８．０％
のＮａＴを有する、５ＡＴ、ＳｒＮ、クレーおよびテト
ラゾールのナトリウム塩（ＮａＴ）の混合物が製造され
た。この混合物は実施例９で述べたように製造され試験
された。２つの試験を行ない、その結果４０および３２
ｐｐｍのＮＯx 濃度が測定された。
【００７２】実施例１３ 重量％で以下の様な組成、つまり２５．２％の５ＡＴ、
５２．８％のＫＮ、１６．０％のタルクおよび６．０％
のＫ５ＡＴを有する、５ＡＴ、硝酸カリウム（ＫＮ）、
タルクおよびＫ５ＡＴの混合物が製造された。この組成
物は、化学平衡コンピュータープログラムにより計算し
て、２．５容量％の余分な酸素を結果として得た。この
混合物のペレットはオートマチックタブレット成形機で
製造された。これらのペレットは実施例９に述べられて
いるように試験された。
【００７３】２つの試験が行なわれ、その結果初めの試
験で１１２ｐｐｍのＮＯx および１００ｐｐｍの一酸化
炭素、そして２度目の試験で１４４ｐｐｍのＮＯx およ
び１４０ｐｐｍの一酸化炭素が得られた。この実施例
は、ＮＯx および一酸化炭素両方の低濃度は余分な酸素
との組み合わせにおいてＫ５ＡＴを用いることによって
得られるということを示している。
【００７４】本発明の好ましい実施態様が開示されたけ
れども、本発明は特許請求の範囲からそれることなく修
正することができるということがみとめられるべきであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−123885（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−265292（ＪＰ，Ａ) 米国特許4948439（ＵＳ，Ａ) 米国特許4931112（ＵＳ，Ａ)

Claims (25)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動車または航空機の安全衝激バッグを
    膨張させるための燃焼下有用な花火製造術的なガス発生
    組成物であって、以下の機能的な物質群の各各について
    少なくとも一種の物質を含有することを特徴とする前記
    花火製造術的なガス発生組成物： ａ．トリアゾール、アミノテトラゾール、テトラゾー
    ル、およびビテトラゾールから成るアゾール化合物の群
    から選ばれた燃料、 ｂ．アルカリ土類金属硝酸塩と過塩素酸塩、およびアル
    カリ金属硝酸塩と過塩素酸塩から成る群から選ばれた酸
    素含有酸化剤化合物、 ｃ．カーボネート、トリアゾール、テトラゾール、５−
    アミノテトラゾール、ビテトラゾールおよび３−ニトロ
    −１，２，４−トリアゾール−５−オンから成る群から
    選ばれた無機酸または有機酸のアルカリ金属塩である化
    学添加剤であって、燃焼下組成物が産する燃焼生成物か
    らの有毒な窒素酸化物の量を減ずるのに十分な量で前記
    組成物中に存在する化学添加剤、および ｄ．天然産のクレーおよびタルクおよびシリカから成る
    群から選ばれた低温スラグ形成物質であるが、ただし、
    該ガス発生組成物は、アルカリ土類金属酸化物、水酸化
    物、カーボネートおよびオキザレートから成る群から選
    ばれる高温スラグ形成物質を含まないことを条件とし、
    かつ、 更に、低温スラグ形成物質がクレーまたはシリカを含む
    ときは、花火製造術的なガス発生組成物は、重量％で下
    記の組成を含まないことを条件とする： ５−アミノテトラゾール ２２〜３６ クレーまたはＳｉＯ２ ２〜１８ Ｓｒ（ＮＯ３）２ ３８〜６２ または ５−アミノテトラゾール ２２〜３６ Ｓｒ（ＮＯ３）２ ８〜６２ ＮａＮＯ３ ０〜４２ ＳｉＯ２ ２〜１８ または １，２，４−トリアゾール−５−オン ２０〜３４ Ｓｒ（ＮＯ３）２ ４０〜７８ ＳｉＯ２ ２〜２０ または ５−アミノテトラゾールのカリウム塩 ２〜３０ ５−アミノテトラゾール ８〜４０ クレー ２〜１０ Ｓｒ（ＮＯ ３ ） ２ ４０〜６６。
  2. 【請求項２】 燃料が２８〜３２重量％の濃度で存在す
    る５−アミノテトラゾールから成るものであって、前記
    酸素含有酸化剤化合物が５０〜５５重量％の濃度で存在
    する硝酸ストロンチウムから成り、前記化学添加剤が２
    〜１０重量％の濃度で存在する炭酸カリウムから成り、
    そして前記低温スラグ形成物質が２〜１０重量％の濃度
    で存在するクレーから成る請求項１による組成物。
  3. 【請求項３】 燃料が２６〜３２重量％の濃度で存在す
    る５−アミノテトラゾールから成り、前記酸素含有酸化
    剤化合物が５２〜５８重量％の濃度で存在する硝酸スト
    ロンチウムから成り、前記化学添加剤が２〜１０重量％
    の濃度で存在するナトリウムテトラゾールから成り、そ
    して前記低温スラグ形成物質が２〜１０重量％の濃度で
    存在するクレーから成る請求項１による組成物。
  4. 【請求項４】 燃料が２６〜３２重量％の濃度で存在す
    る５−アミノテトラゾールから成り、前記酸素含有酸化
    剤化合物が５２〜５８重量％の濃度で存在する硝酸スト
    ロンチウムから成り、前記化学添加剤が２〜１２重量％
    の濃度で存在する５−アミノテトラゾールのカリウム塩
    から成り、そして前記低温スラグ形成物質が２〜１６重
    量％の濃度で存在するタルクから成る請求項１による組
    成物。
  5. 【請求項５】 化学添加剤が５−アミノテトラゾールの
    アルカリ金属塩である請求項１による組成物。
  6. 【請求項６】 化学添加剤がテトラゾールのアルカリ金
    属塩である請求項１による組成物。
  7. 【請求項７】 化学添加剤がビテトラゾールのアルカリ
    金属塩である請求項１による組成物。
  8. 【請求項８】 化学添加剤が３−ニトロ−１，２，４−
    トリアゾール−５−オンのアルカリ金属塩である請求項
    １による組成物。
  9. 【請求項９】 化学添加剤が５−アミノテトラゾールの
    カリウム、ナトリウムまたはリチウムの塩である請求項
    １による組成物。
  10. 【請求項１０】 化学添加剤がテトラゾールのカリウ
    ム、ナトリウムまたはリチウムの塩である請求項１によ
    る組成物。
  11. 【請求項１１】 化学添加剤が３−ニトロ−１，２，４
    −トリアゾール−５−オンのカリウム、ナトリウムまた
    はリチウムの塩である請求項１による組成物。
  12. 【請求項１２】 化学添加剤が２〜４５重量％の濃度で
    存在する請求項１による組成物。
  13. 【請求項１３】 化学添加剤がアルカリ金属の炭酸塩で
    ある請求項１による組成物。
  14. 【請求項１４】 化学添加剤が炭酸カリウムである請求
    項１による組成物。
  15. 【請求項１５】 カーボネート、トリアゾール、テトラ
    ゾール、５−アミノテトラゾール、ビテトラゾールおよ
    び３−ニトロ−１，２，４−トリアゾール−５−オンか
    ら成る群から選ばれた無機酸または有機酸のアルカリ金
    属塩から成る化学添加剤を、燃焼下ガス発生組成物が産
    する燃焼生成物からの有毒な窒素酸化物の量を減ずるの
    に十分な量で、ガス発生組成物中に配合することを特徴
    とする、 ａ．トリアゾール、アミノテトラゾール、テトラゾー
    ル、およびビテトラゾールから成るアゾール化合物の群
    から選ばれた燃料、 ｂ．アルカリ土類金属硝酸塩と過塩素酸塩、およびアル
    カリ金属硝酸塩と過塩素酸塩から成る群から選ばれた酸
    素含有酸化剤化合物、および ｄ．天然産のクレーおよびタルクおよびシリカから成る
    群から選ばれた低温スラグ形成物質の各々の少なくとも
    一種の物質を含む、自動車または航空機の安全衝撃バッ
    グを膨張させるための燃焼下有用な花火製造術的なガス
    発生組成物の燃焼から有毒な窒素酸化物を減ずるかまた
    は除く方法であるが、ただし、該ガス発生組成物は、ア
    ルカリ土類金属酸化物、水酸化物、カーボネートおよび
    オキザレートから成る群から選ばれる高温スラグ形成物
    質を含まないことを条件とし、かつ、 更に、低温スラグ形成物質がクレーまたはシリカを含む
    ときは、花火製造的なガス発生組成物は、重量％で下記
    の組成を含まないことを条件とする方法： ５−アミノテトラゾール ２２〜３６ クレーまたはＳｉＯ２ ２〜１８ Ｓｒ（ＮＯ３）２ ３８〜６２ または ５−アミノテトラゾール ２２〜３６ Ｓｒ（ＮＯ３）２ ８〜６２ ＮａＮＯ３ ０〜４２ ＳｉＯ２ ２〜１８ または １，２，４−トリアゾール−５−オン ２０〜３４ Ｓｒ（ＮＯ３）２ ４０〜７８ ＳｉＯ２ ２〜２０ または ５−アミノテトラゾールのカリウム塩 ２〜３０ ５−アミノテトラゾール ８〜４０ クレー ２〜１０ Ｓｒ（ＮＯ ３ ） ２ ４０〜６６。
  16. 【請求項１６】 化学添加剤が５−アミノテトラゾール
    のアルカリ金属塩である請求項１５による方法。
  17. 【請求項１７】 化学添加剤がテトラゾールのアルカリ
    金属塩である請求項１５による方法。
  18. 【請求項１８】 化学添加剤がビテトラゾールのアルカ
    リ金属塩である請求項１５による方法。
  19. 【請求項１９】 化学添加剤が３−ニトロ−１，２，４
    −トリアゾール−５−オンのアルカリ金属塩である請求
    項１５による方法。
  20. 【請求項２０】 化学添加剤が５−アミノテトラゾール
    のカリウム、ナトリウムまたはリチウムの塩である請求
    項１５による方法。
  21. 【請求項２１】 化学添加剤がテトラゾールのカリウ
    ム、ナトリウムまたはリチウムの塩である請求項１５に
    よる方法。
  22. 【請求項２２】 化学添加剤が３−ニトロ−１，２，４
    −トリアゾール−５−オンのカリウム、ナトリウムまた
    はリチウムの塩である請求項１５による方法。
  23. 【請求項２３】 化学添加剤が２〜４５重量％の濃度で
    存在する請求項１５による方法。
  24. 【請求項２４】 化学添加剤がアルカリ金属の炭酸塩で
    ある請求項１５による方法。
  25. 【請求項２５】 化学添加剤が炭酸カリウムである請求
    項１５による方法。
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