JP2793514B2 - 熱可塑性エラストマーバインダーを含む火工組成物 - Google Patents
熱可塑性エラストマーバインダーを含む火工組成物Info
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Description
し、より詳細には、衝突の際にガス発生機内に含まれる
火工組成物からの燃焼ガスによって膨張されるバッグに
より自動車の乗員を保護することに関する。本発明は、
汚染しない無毒性のガスを発生し、熱可塑性バインダー
を含む火工組成物に関する。
ため、ガス発生機内に含まれる火工組成物からの燃焼ガ
スによって保護バッグを膨張させることが知られてい
る。こうして形成される燃焼ガスは、自動車の乗員に対
し毒性のないものでなければならずかつ数十ミリ秒のオ
ーダーの短時間で形成できるものでなければならない。
専門家によって採用されたこれらの要件を満たす当初の
火工組成物は、アルカリもしくはアルカリ土類金属アジ
化物及び無機酸化剤より形成された組成物であった。そ
のような組成物は、例えば米国特許第 4,547,235号に記
載されている。この組成物は自動車の安全装置に必要と
される条件においてガスを提供するが、燃焼すると、保
護バッグに入ってはならないホットスポットを形成する
固体残留物を多量に形成する。
るための強力な手段を備えた気体発生機を必要とする。
同時に、約12年前から、自動車製造者はフィルターチャ
ンバーを備えない、又はとても簡潔なかつとても軽量な
フィルターチャンバーを備えた簡潔な発生機を有するこ
とを望んでいる。その目的は安全装置の重量を軽減しか
つそのコストを下げることである。
形成せず、かつ自動車の安全装置の要件を満たす無毒性
条件で汚染しないガスを提供する火工組成物を求めてい
る。
かつガスの無毒性に関しては常に満足のいくものではな
いニトロセルロースとニトログリセリンをベースとする
推進力を研究した後、専門家は有機バインダーと無機も
しくは有機酸化剤からなるいわゆる「複合」組成物に関
心が向けられた。それにもかかわらず、カーボン及び無
機元素が多いこのタイプの組成物にも困難な点があり、
それは以下の3つの要件 i)ガスの無毒性 ii) 高燃焼速度 iii)固体残留物が存在しないこと、又は固体残留物がと
ても少ないことを同時に満足することである。
た仏国特許出願 9207067はこの3つの要件を満たす組成
物を提案している。この出願に記載されている組成物
は、主にバインダーとしてのグリシジルポリアジドとポ
リイソシアネートとの反応生成物及び酸化剤としての硝
酸アンモニウムからなる。この組成物はガスの無毒性、
燃焼速度及び固体残留物が存在しないことに関しては十
分であったが、それにもかかわらず加工すること、特に
押出段階を含む連続加工が困難であった。それはとても
急速に硬化する架橋性のバインダーによるものである。
バインダーの使用は、加工、特に連続加工を容易にする
が、ロケット推進薬としてもしくは爆薬としての熱可塑
性バインダーを含む火工組成物の使用は、例えば米国特
許第 4,806,613号、4,875,949 号及び 4,925,503号より
知られているにもかかわらず、自動車安全装置における
その使用は従来広まっていなかった。事実、従来知られ
ていた熱可塑性バインダーを含む複合火工組成物はこの
分野において要求されていた要件をすべて満足するもの
ではなかった。
満たす速度で燃焼しかつ産業スケールにおいて加工容易
な、汚染せずかつ毒性のないガスを発生する火工組成物
を求めている。本発明の目的はそのような組成物を提供
することである。
のない汚染しないガスであり、熱可塑性エラストマーで
あるバインダー、活性な可塑剤、無機酸化剤、及び燃焼
を制御する添加剤から本質的になる火工組成物であっ
て、前記バインダーが酸素含有熱可塑性エラストマーで
あり、前記可塑剤がグリシジルアジドの重合生成物であ
り、そして前記酸化剤の少なくとも85重量%が硝酸アン
モニウムからなることを特徴とする組成物に関する。
バインダーは主にポリアミドユニットとポリエーテルユ
ニットからなるブロックコポリマーである。本発明の第
二の好ましい態様により、前記活性な可塑剤はその数平
均分子量が1,000 〜7,000 であるヒドロキシル末端を有
するポリグリシジルアジドである。
添加剤は硝酸カリウム及び過塩素酸アンモニウムからな
る群より選ばれる。本発明の最後の好ましい態様によ
り、バインダー/活性な可塑剤の組合せは組成物の総重
量の5〜15%であり、活性な可塑剤の重量はバインダー
重量の約30%である。
インダーは酸素含有熱可塑性エラストマーであり、酸素
を含まない熱可塑性エラストマーは本発明の範囲内に含
まれない。それは一酸化炭素の量が多すぎる燃焼ガスを
発生し、従って自動車安全装置の要件に対し毒性すぎる
からである。バインダーとして好ましいものは、主にポ
リアミドユニットを含むブロックとポリエーテルユニッ
トを含むブロックからなり、その分子量が20,000未満で
あるブロック脂肪族コポリマーである。本発明の範囲内
の特に好ましいバインダーは、下式
を表し、PAはドデカンジオン酸(dodecanedioic acid)
と1,12−ドデカンジアミンとの縮合により得られるポリ
アミドブロックを表し、PEはテトラメチレングリコー
ルの縮合により得られるポリエーテルブロックを表し、
nは2〜10の整数を表す)で表されるブロック脂肪族コ
ポリマーからなる。このタイプのブロックコポリマーは
商標Pebax としてAtochem 社より販売されている。
シジルアジドの重合の生成物である活性な可塑剤がバイ
ンダーに加えられる。好ましいこの活性な可塑剤はヒド
ロキシル末端を有し、その数平均分子量が1000〜7000、
好ましくは1500〜2500であるポリグリシジルアジドから
なる。
を表し、mは5〜100 の整数を表す)で表される。
端を有するポリグリシジルアジドが化学的縮合反応に加
わらず、従って熱可塑性エラストマー用の活性な可塑剤
として用いられ、バインダーの構成成分としては用いら
れないことに留意されたい。これはOHヒドロキシル基
と反応するイソシアネートもしくは他のものの存在下に
おいて用いられる場合と同様である。
しくは組成物の総重量の5〜15%であり、一方前記活性
な可塑剤の重量は好ましくはバインダー/活性な可塑剤
の組合せの約30%である。従って、本発明は適当な熱可
塑性バインダーの使用によって、バインダーの含量が比
較的低い複合組成物を使用することが可能であり、これ
はガスの無毒性に関して特に有利である。
酸化剤を含み、この酸化剤の重量の少なくとも85%は硝
酸アンモニウムである。
いられる。安定剤は、例えば少量の酸化ニッケルNiO
からなっていてもよい。このグレードの硝酸アンモニウ
ムは市販されており、通常純粋な硝酸アンモニウムに対
し酸化ニッケルを3重量%含む。本明細書において、
「硝酸アンモニウム」とは、純粋な硝酸アンモニウムと
存在していてもよい安定剤からなる組合せを包含する。
酸化ニッケルは可燃性ではないが、その少量の存在は本
発明の範囲内において障害とならない。
ていてもよいが、本発明の範囲において、硝酸アンモニ
ウムは重量基準で酸化剤の少なくとも85%であることが
必要である。
れていない場合、硝酸トリアミノグアニジン、ニトログ
アニジンもしくはニトロアミン、例えばRDXもしくは
HMXを含んでいてもよい。
操作に相当する圧力範囲においてこの組成物の燃焼速度
を調節するための添加剤をも含んでいてもよい。この添
加剤は燃焼ガスが混入することのできる固体残留物を形
成することのできる金属もしくは金属化合物を含まな
い。この添加剤は、例えば、カーボンブラックもしくは
m−メチル−p−ニトロアニリンであってよい。本発明
の好ましい実施態様により、この添加剤は硝酸カリウム
及び過塩素酸アンモニムからなる群より選んでもよい。
この添加剤は後者の場合、酸化剤として作用してもよ
い。本発明の範囲内の好ましい組成物は添加剤として硝
酸カリウムと過塩素酸アンモニムの混合物を含み、硝酸
カリウムは硝酸アンモニムの約7重量%であり、そして
過塩素酸アンモニムは組成物の総重量の4〜6%であ
る。
は、当業者に公知の、溶剤を用いるもしくは無溶剤法に
より、ブレンダー押出機において連続的にもしくは非連
続的に容易に行うことができる。
化剤のコーティングを行うため、加熱された際のバイン
ダーの軟化が利用される。バインダー及び活性な可塑剤
は通常80〜130 ℃の温度、好ましくは120 ℃に近い温度
に加熱されたブレンダー押出機に導入され、次いで酸化
剤及び所望の添加剤が加えられる。バインダーによる酸
化剤及び添加剤のコーティングが完了後、得られたドウ
が所望の形状に押し出され、冷却される。こうして本発
明に係る組成物の粒子、ストランドもしくは小さなブロ
ックが得られる。
ブレンダー押出機内の適当な溶剤によって溶解される。
バインダー用の溶剤は酸化剤及び添加剤を溶解したり化
学的に攻撃を加えるものであってはならない。用いられ
る溶剤は有利には軽アルコール、例えばエタノール、プ
ロパノール及び好ましくはブタノール、軽炭化水素、例
えばケロシンもしくはベンゼン、メチルエチルケトン又
は塩素化もしくはフッ素化炭化水素、例えば塩化メチレ
ン、トリクロロエチレン、ペルクロロエチレンもしくは
トリクロロフルオロメタンである。次いで活性な可塑
剤、酸化剤及び所望の添加剤を加える。均質なドウが得
られた後、これを所望の形状に押し出し、蒸発により
(所望によりわずかに加熱して)溶剤を除去する。
剤もしくは酸化剤に対して高すぎる軟化温度を有する場
合に特に好ましい。こうして得られた生成物により、粒
子の充填物としてもしくは長いストランドの束として、
又は発生機の燃焼チャンバーに適合する形状を有するブ
ロックとしてガス発生機の火工充填物が容易に形成され
る。
件をみたす速度で燃焼し、本質的に窒素と二酸化炭素か
らなる燃焼ガスを放出し、その一酸化炭素含量は自動車
安全装置に許容される範囲内にある。さらに、この組成
物は固体残留物をまったくあるいはほんの僅かしか形成
せず、その結果フィルターチャンバーを備えないもしく
はとても簡便な濾過装置を備えたガス発生機内で用いる
ことができる。最後に、弾性を有するエラストマーであ
るバインダーの存在はガス発生機の内部に配置された充
填物の機械強度を改良する。
はなく、本発明を説明するものである。例1 無溶剤法により以下の組成を有する8gの環状ブロック
を製造した。 バインダー:Pebax 2533樹脂、8.6 重量部(20%PAユ
ニット及び80%PEユニットを含む)活性な可塑剤:3.
4 重量部アジ化ポリグリシジル、質量2000 硝酸アンモニウム、88.0重量部
燃焼により固体残留物は形成せず、2.7m3 の作業体積
(これは自動車の室内の標準体積である)に対する一酸
化炭素含量は40ppm であった。
リセリンを含む8gの粉末のブロックは同様のガスを発
生したが、2.7m3 の作業体積の場合に1000ppm の一酸化
炭素含量を示した。
を製造した。 バインダー:Pebax 2533樹脂、8.6 重量部 活性な可塑剤:3.4 重量部アジ化ポリグリシジル、質量
2000 硝酸アンモニウム、75.6重量部 硝酸カリウム、8.4 重量部 過塩素酸アンモニウム、4.0 重量部
燃焼により塩化カリウムを基準として6重量%の固体残
留物が形成したが、燃焼速度は例1よりも速かった。2.
7m3の作業体積に対する一酸化炭素含量は40ppm であっ
た。
Claims (8)
- 【請求項1】 その燃焼生成物が主として毒性のない汚
染しないガスであり、熱可塑性エラストマーであるバイ
ンダー、活性な可塑剤、酸化剤及び燃焼を制御する添加
剤から本質的になる火工組成物であって、前記バインダ
ーが酸素含有熱可塑性エラストマーであり、前記可塑剤
がグリシジルアジドの重合生成物であり、そして前記酸
化剤の少なくとも85重量%が硝酸アンモニウムからなる
ことを特徴とする組成物。 - 【請求項2】 前記バインダーが主としてポリアミドユ
ニットとポリエーテルユニットからなるブロック脂肪族
コポリマーであることを特徴とする、請求項1記載の火
工組成物。 - 【請求項3】 前記バインダーが下式 【化1】 (上式中、C、H及びOはそれぞれ炭素、水素及び酸素
を表し、 PAはドデカンジオン酸と1,12−ドデカンジアミンとの
縮合により得られるポリアミドブロックを表し、 PEはテトラメチレングリコールの縮合により得られる
ポリエーテルブロックを表し、 nは2〜10の整数を表す)で表されるブロック脂肪族コ
ポリマーであることを特徴とする、請求項2記載の火工
組成物。 - 【請求項4】 前記活性可塑剤がその平均分子量が1000
〜7000であり、ヒドロキシル末端を有するポリグリシジ
ルアジドであることを特徴とする、請求項2記載の火工
組成物。 - 【請求項5】 前記ヒドロキシル末端を有するポリグリ
シジルアジドの平均分子量が1500〜2500であることを特
徴とする、請求項4記載の火工組成物。 - 【請求項6】 前記添加剤が硝酸カリウム及び過塩素酸
アンモニウムからなる群より選ばれることを特徴とす
る、請求項2記載の火工組成物。 - 【請求項7】 バインダー/活性可塑剤の組合せが組成
物の総重量の5〜15重量%であることを特徴とする、請
求項2記載の火工組成物。 - 【請求項8】 活性可塑剤の重量がバインダー/活性可
塑剤の組合せの重量のほぼ30重量%であることを特徴と
する、請求項7記載の火工組成物。
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