JP3173795B2 - ガス発生剤 - Google Patents
ガス発生剤Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
- C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
- C06D5/06—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by reaction of two or more solids
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- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
Description
本発明は、自動車、航空機等に搭載される人体保護の
ために供せられるエアーバッグシステムにおいて作動ガ
スとなるガス発生剤組成物に関するものである。
ために供せられるエアーバッグシステムにおいて作動ガ
スとなるガス発生剤組成物に関するものである。
現在エアーバッグシステムに用いられているガス発生
剤としてアジ化ソーダが公知である。アジ化ソーダを用
いたガス発生剤組成物はその燃焼特性に関して特に問題
がなく、広い実用に供せられている。しかし、アジ化ソ
ーダは本質的に好ましくない欠点を有している。例え
ば、分解爆発に対する危険性、重金属との反応による爆
発性化合物の生成、大量廃棄時に心配される環境汚染問
題等、当該分野の多数の特許公報で指摘されている。 また、これらの問題を解決する手段としてアジ化ソー
ダに替わる化合物が検討されている。例えば、JP−Ａ
５−213687にはアミノアラゾールの遷移金属錯体を含む
ガス発生剤組成物が、また、JP−Ａ ６−239683にはカ
ルボジヒドラジドを含むガス発生剤が開示されている。
これらのガス発生剤はアジ化ソーダを用いたガス発生剤
の欠点を改良しているが、発生ガス中に微量に存在する
CO、NOx、NH3等のガス成分をはじめとして実用上の問題
点を十分解析できているとは言えない。 また、従来、ガス発生剤組成物としては、ガス発生成
分、酸化剤成分及び反応促進剤成分等を物理的混合手段
を用いて、最終組成物とする手法が多用されてきたが、
各成分の粒度及び物理的混合状態のバラツキ等により燃
焼性能が不安定となり、この不安定性を解消し、所望の
性質を得るために多大の検討を必要としている。
剤としてアジ化ソーダが公知である。アジ化ソーダを用
いたガス発生剤組成物はその燃焼特性に関して特に問題
がなく、広い実用に供せられている。しかし、アジ化ソ
ーダは本質的に好ましくない欠点を有している。例え
ば、分解爆発に対する危険性、重金属との反応による爆
発性化合物の生成、大量廃棄時に心配される環境汚染問
題等、当該分野の多数の特許公報で指摘されている。 また、これらの問題を解決する手段としてアジ化ソー
ダに替わる化合物が検討されている。例えば、JP−Ａ
５−213687にはアミノアラゾールの遷移金属錯体を含む
ガス発生剤組成物が、また、JP−Ａ ６−239683にはカ
ルボジヒドラジドを含むガス発生剤が開示されている。
これらのガス発生剤はアジ化ソーダを用いたガス発生剤
の欠点を改良しているが、発生ガス中に微量に存在する
CO、NOx、NH3等のガス成分をはじめとして実用上の問題
点を十分解析できているとは言えない。 また、従来、ガス発生剤組成物としては、ガス発生成
分、酸化剤成分及び反応促進剤成分等を物理的混合手段
を用いて、最終組成物とする手法が多用されてきたが、
各成分の粒度及び物理的混合状態のバラツキ等により燃
焼性能が不安定となり、この不安定性を解消し、所望の
性質を得るために多大の検討を必要としている。
本発明の目的は、アジ化ソーダを用いたガス発生剤の
欠点を改良し、且つ発生ガス中に微量に存在するガス成
分をはじめとして実用上の問題点を改良し、更に上記し
た粒度及び物理的混合状態のバラツキ等による燃焼性能
の不安定性を解消して燃焼性能の安定化を図ったエアー
バッグ用ガス発生剤組成物を提供することにある。 本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、１分子中にガス
発生成分、酸化剤成分及び反応促進剤成分を分子又は原
子混合状態で含む分子化合物を用いることにより、前記
した課題を解決できることを見出し、本発明を完成する
に至ったものである。 本発明は、１分子中に、（ａ）ガス発生成分、（ｂ）
酸化剤成分、（ｃ）反応促進剤成分を含む分子化合物か
らなるガス発生剤である。 好ましくは、分子化合物が次の組成物（Ｉ）で表され
る。 Ｍ・mX・nY （Ｉ） 〔式中、Ｍは反応促進剤成分（ｃ）であり、Al、Mg、C
a、Cr、Cu、Zn、Mn、Fe、Co、Sr、Ni又は組成式（Ｉ）
の分子化合物を形成し得るその他の金属成分を示す。Ｘ
はガス発生成分（ａ）であり、炭素数０又は１の含窒素
化合物を示す。Ｙは酸化剤成分（ｂ）であり、NO3、ClO
4、Cl、Ｉ又は組成式（Ｉ）の分子化合物を形成し得る
アニオンを示す。ｍ及びｎは組成式（Ｉ）の分子化合物
における（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の各成分の組み合わ
せにより決まる数値であり、通常、ｍは１〜３、ｎは２
〜３の数を示す。〕 より好ましくは、ＹはNO3、ClO4、又は組成式（Ｉ）
の分子化合物を形成し得る酸素酸塩のアニオンを示す。
また、分子化合物がいずれかである。 Zn・２（N2H4）・２（NO3） Zn・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Mg・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Mn・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Ca・２（H3N2CON2H3）・２（NO3）および Sr・１（H3N2CON2H3）・２（NO3）。 より好ましくは、分子化合物がカルボジヒドラジドの
金属錯体である。また、ＭはCu、Co、Ni、Mn又はZnを示
し、ＹはNO3、Cl又はＩを示し、Ｘはカルボジヒドラジ
ド（CDH）を示し、ｎは２、ｍは１〜３の数を示す。特
に好ましくは、ＸはNO3である。 本発明はさらに、上記の分子化合物と物理的混合成分
として補助酸化剤を含有するガス発生剤組成物であり、
これは更に結合剤を含有してもよい。 好ましくは、補助酸化剤がアルカリ金属又はアルカリ
土類金属から選ばれたカチオンと水素を含まないアニオ
ンとから成る酸素酸塩、硝酸アンモニウム、及び金属過
酸化物からなる群から選ばれる１種又は２種以上であ
り、さらに、酸素酸塩が硝酸塩、亜硝酸塩、塩素酸塩又
は過塩素酸塩である。 分子化合物としてカルボジヒドラジドの金属錯体を、
さらに酸化剤と必要により結合剤を含むことがより好ま
しい。 本発明は、エアーバッグシステムにおいて、請求項１
に記載したガス発生剤を用いたエアーバッグシステムも
提供する。 本発明で用いられる分子化合物中のガス発生成分
（ａ）としては、炭素数が０又は１の含窒素化合物が挙
げられる。炭素数２以上の含窒素化合物も基本的には用
いることができるが、発生ガス中のCO濃度を低く保つた
めには炭素数０又は１の含窒素化合物が最も好ましい。
また、炭素数０又は１の含窒素化合物中の窒素の状態に
ついては、上記分子化合物を形成するため反応促進能を
有する金属成分への配位能を有すること以外に特に制限
がないが、発生ガス中の窒素ガス分率の増大、NOx及びN
H3ガス成分の低減のため含窒素化合物の構造中に−Ｎ＝
Ｎ−結合及び／又は＞Ｎ−Ｎ＜結合を含むことが好まし
い。 炭素数０又は１の含窒素化合物の具体的な例として、
ヒドラジン、カルボジヒドラジド、ジアミノグアニジ
ン、トリアミノグアニジン、セミカルバジド、チオセミ
カルバジド等を挙げることができる。 本発明で用いられる分子化合物中の酸化剤成分（ｂ）
としては、上記ガス発生成分（ａ）中の炭素及び水素原
子をCO2及びH2Oに酸化する能力を有する基であれば特に
制限はないが、NO3基、ClO4基等が具体的な基として挙
げられ、白煙ミストの低減からNO3基が特に好ましい。 本発明で用いられる分子化合物中の反応促進剤成分
（ｃ）としては、上記ガス発生成分（ａ）の分子が配位
し得る金属成分であれば特に制限がなく、具体的には、
Al、Mg、Ca、Cr、Cu、Zn、Mn、Fe、Co、Sr、Ni等が挙げ
られる。なかでも、イオン状態における原子価数の高い
方が上記酸化剤成分（ｂ）の数ｎが大きくなり、補助酸
化剤量を低減できる上でより好ましい。 上記ガス発生成分（ａ）との組み合わせに基づく感度
（摩擦感度、落槌感度）、燃焼速度、単位重量当たりの
ガス発生効率及び耐熱安定性等の各値により、ガス発生
剤の性能面及び製造安全面から最適な組み合わせを選ぶ
ことができる。 本発明で用いられる分子化合物中の反応促進剤成分
（ｃ）、ガス発生成分（ａ）及び酸化剤成分（ｂ）の存
在比は、任意に変更できるものではなく、各３成分の組
み合わせに基づき分子化合物が安定に存在する範囲で、
その合成法により必然的に決定されるものである。 本発明に用いられる分子化合物の合成法は特に限定さ
れるものではないが、例えば、Mem.poudres,1952,Vol.3
4,159−166;Zh.Neorg.Khim.,1981,Vol.26（８）,2134−
2137;Izv.Sib.Otb.Akad.Nauk SSSR,Ser.Khim.Nauk,198
2,（２）,89−92;等の文献に記載された方法を利用する
ことができる。 本発明で用いられる前記組成式（Ｉ）で表される分子
化合物の具体的な例としては、Zn・２（N2H4）・２（NO
3）、Zn・３（N2H4）・２（NO3）、Mn・２（N2H4）・２
（NO3）、Co・３（N2N4）・２（NO3）、Ni・３（N2H4）
・２（NO3）、Zn・３（H3N2CON2H3）・２（NO3）〔以
下、H3N2CON2H3をCDHと略記する〕、Sr・（CDH）・２
（NO3）、Mn・３（CDH）・２（NO3）、Mn・２（CDH）・
２（NO3）、Mg・３（CDH）・２（NO3）、Al・３（CDH）
・３（NO3）、Co・３（CDH）・２（NO3）、Ni・３（CD
H）・２（NO3）、Ca・２（CDH）・２（NO3）、Cr・３
（CDH）・３（NO3）、Fe・３（CDH）・２（NO3）、Cu・
（CDH）・２（NO3）、Cu・２（CDH）・２（NO3）、Cu・
（DAG）・２（NO3）〔DAGはジアミノグアニジン分子を
表す〕、Cu・２（DAG）・２（NO3）、Cu・（TAG）・２
（NO3）〔TAGはトリアミノグアニジン分子を表す〕等を
挙げることができ、これらのみに限定されるものではな
い。 また、CojZnk・３（ｊ＋ｋ）（N2H4）・２（ｊ＋ｋ）
（NO3）〔j,kはｊ＝１の時ｋ＝1,2,3,4、ｊ＝1,2,3,4の
時ｋ＝１である〕で表される分子化合物も上記分子化合
物の異核分子化合物として同一範疇に含まれる。 これらの分子化合物の中では、Zn・２（N2H4）・２
（NO3）、Zn・３（CDH）・２（NO3）、Mn・３（CDH）・
２（NO3）、Mn・２（CDH）・２（NO3）、Mg・３（CDH）
・２（NO3）、Ca・２（CDH）・２（NO3）およびSr・１
（CDH・２（NO3）が特に好ましい。 本発明のガス発生剤組成物中の分子化合物の含有量は
100重量％でもよいが、補助酸化剤と併用することがよ
り好ましい。特に、分子化合物中のガス発生成分（ａ）
と酸化剤成分（ｂ）の存在割合が、ガス発生成分分子中
の炭素及び水素原子をCO2及びH2Oに完全に酸化するに足
る酸化剤成分量以上である場合、即ち、酸素バランスが
正の場合、補助酸化剤を併用しなくてもよいが、より好
ましくは発生する水素ガス等を低減するため、１〜20重
量％の範囲で補助酸化剤を併用することができる。 上記酸素バランスが負の分子化合物においては、補助
酸化剤の種類により分子化合物の含有量は異なるが、好
ましくはガス発生剤組成物中100〜40重量％、更に好ま
しくは95〜50重量％である。 本発明において補助酸化剤としては種々のものが使用
できるが、アルカリ金属又はアルカリ土類金属から選ば
れたカチオンと水素を含まないアニオンとから成る酸素
酸塩、硝酸アンモニウム、及び金属過酸化物からなる群
から選ばれる１種又は２種以上が好ましい。酸素酸塩と
しては、硝酸塩、亜硝酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩等が
挙げられ、具体的には硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、
硝酸マグネシウム、硝酸ストロンチウムなどの硝酸のア
ルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩、亜硝酸ナトリウ
ム、亜硝酸カリウム、亜硝酸マグネシウム、亜硝酸スト
ロンチウムなどの亜硝酸のアルカリ金属塩又はアルカリ
土類金属塩、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、塩素
酸マグネシウム、塩素酸バリウムなどの塩素酸のアルカ
リ金属塩又はアルカリ土類金属塩、過塩素酸ナトリウ
ム、過塩素酸カリウム、過塩素酸マグネシウム、過塩素
酸バリウムなどの過塩素酸のアルカリ金属塩又はアルカ
リ土類金属塩が例示される。また、金属過酸化物として
は、過酸化カルシウム、過酸化亜鉛等が挙げられる。こ
れらの補助酸化剤としては、硝酸塩が特に好ましい。 本発明において、補助酸化剤を用いる場合、ガス発生
剤組成物中の補助酸化剤の含有量は分子化合物の種類に
よりその含有量は異なるが、好ましくは60重量％以下、
更に好ましくは10〜45重量％である。 本発明のガス発生剤組成物は更に結合剤を含有しても
よい。結合剤としては、シリカ、アルミナ、二硫化モリ
ブデン等の無機結合剤又は微結晶性セルロース、ポバー
ル、高分子オリゴマー等の有機結合剤を使用することが
できる。ガス発生剤中の結合剤の含有量は５重量％以下
であることが好ましい。 更に、本発明のガス発生剤組成物は発生するCo、N
ox、NH3等の微量ガス成分を低減させるため触媒成分を
含有してもよく、触媒成分としては、CuO、MnO2、MoO3
等の金属酸化物、Bi2MoO6、Co2MoO6等の複合金属酸化物
を使用することができる。ガス発生剤組成物中の触媒の
含有量は10重量％以下であることが好ましい。 本発明のガス発生剤組成物は好ましくは粉末状乾式で
混合することにより得られ、混合は必要により水等の存
在下、湿式法で行うことができ、ガス発生剤組成物は必
要により顆粒状、ペレット状、ディスク状等の適当な形
状に成型して使用することができる。 本発明のガス発生剤組成物は自動車、航空機等に搭載
される人体保護のために供せられるエアーバッグシステ
ム用のガス発生剤として特に有用である。
欠点を改良し、且つ発生ガス中に微量に存在するガス成
分をはじめとして実用上の問題点を改良し、更に上記し
た粒度及び物理的混合状態のバラツキ等による燃焼性能
の不安定性を解消して燃焼性能の安定化を図ったエアー
バッグ用ガス発生剤組成物を提供することにある。 本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、１分子中にガス
発生成分、酸化剤成分及び反応促進剤成分を分子又は原
子混合状態で含む分子化合物を用いることにより、前記
した課題を解決できることを見出し、本発明を完成する
に至ったものである。 本発明は、１分子中に、（ａ）ガス発生成分、（ｂ）
酸化剤成分、（ｃ）反応促進剤成分を含む分子化合物か
らなるガス発生剤である。 好ましくは、分子化合物が次の組成物（Ｉ）で表され
る。 Ｍ・mX・nY （Ｉ） 〔式中、Ｍは反応促進剤成分（ｃ）であり、Al、Mg、C
a、Cr、Cu、Zn、Mn、Fe、Co、Sr、Ni又は組成式（Ｉ）
の分子化合物を形成し得るその他の金属成分を示す。Ｘ
はガス発生成分（ａ）であり、炭素数０又は１の含窒素
化合物を示す。Ｙは酸化剤成分（ｂ）であり、NO3、ClO
4、Cl、Ｉ又は組成式（Ｉ）の分子化合物を形成し得る
アニオンを示す。ｍ及びｎは組成式（Ｉ）の分子化合物
における（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の各成分の組み合わ
せにより決まる数値であり、通常、ｍは１〜３、ｎは２
〜３の数を示す。〕 より好ましくは、ＹはNO3、ClO4、又は組成式（Ｉ）
の分子化合物を形成し得る酸素酸塩のアニオンを示す。
また、分子化合物がいずれかである。 Zn・２（N2H4）・２（NO3） Zn・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Mg・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Mn・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Ca・２（H3N2CON2H3）・２（NO3）および Sr・１（H3N2CON2H3）・２（NO3）。 より好ましくは、分子化合物がカルボジヒドラジドの
金属錯体である。また、ＭはCu、Co、Ni、Mn又はZnを示
し、ＹはNO3、Cl又はＩを示し、Ｘはカルボジヒドラジ
ド（CDH）を示し、ｎは２、ｍは１〜３の数を示す。特
に好ましくは、ＸはNO3である。 本発明はさらに、上記の分子化合物と物理的混合成分
として補助酸化剤を含有するガス発生剤組成物であり、
これは更に結合剤を含有してもよい。 好ましくは、補助酸化剤がアルカリ金属又はアルカリ
土類金属から選ばれたカチオンと水素を含まないアニオ
ンとから成る酸素酸塩、硝酸アンモニウム、及び金属過
酸化物からなる群から選ばれる１種又は２種以上であ
り、さらに、酸素酸塩が硝酸塩、亜硝酸塩、塩素酸塩又
は過塩素酸塩である。 分子化合物としてカルボジヒドラジドの金属錯体を、
さらに酸化剤と必要により結合剤を含むことがより好ま
しい。 本発明は、エアーバッグシステムにおいて、請求項１
に記載したガス発生剤を用いたエアーバッグシステムも
提供する。 本発明で用いられる分子化合物中のガス発生成分
（ａ）としては、炭素数が０又は１の含窒素化合物が挙
げられる。炭素数２以上の含窒素化合物も基本的には用
いることができるが、発生ガス中のCO濃度を低く保つた
めには炭素数０又は１の含窒素化合物が最も好ましい。
また、炭素数０又は１の含窒素化合物中の窒素の状態に
ついては、上記分子化合物を形成するため反応促進能を
有する金属成分への配位能を有すること以外に特に制限
がないが、発生ガス中の窒素ガス分率の増大、NOx及びN
H3ガス成分の低減のため含窒素化合物の構造中に−Ｎ＝
Ｎ−結合及び／又は＞Ｎ−Ｎ＜結合を含むことが好まし
い。 炭素数０又は１の含窒素化合物の具体的な例として、
ヒドラジン、カルボジヒドラジド、ジアミノグアニジ
ン、トリアミノグアニジン、セミカルバジド、チオセミ
カルバジド等を挙げることができる。 本発明で用いられる分子化合物中の酸化剤成分（ｂ）
としては、上記ガス発生成分（ａ）中の炭素及び水素原
子をCO2及びH2Oに酸化する能力を有する基であれば特に
制限はないが、NO3基、ClO4基等が具体的な基として挙
げられ、白煙ミストの低減からNO3基が特に好ましい。 本発明で用いられる分子化合物中の反応促進剤成分
（ｃ）としては、上記ガス発生成分（ａ）の分子が配位
し得る金属成分であれば特に制限がなく、具体的には、
Al、Mg、Ca、Cr、Cu、Zn、Mn、Fe、Co、Sr、Ni等が挙げ
られる。なかでも、イオン状態における原子価数の高い
方が上記酸化剤成分（ｂ）の数ｎが大きくなり、補助酸
化剤量を低減できる上でより好ましい。 上記ガス発生成分（ａ）との組み合わせに基づく感度
（摩擦感度、落槌感度）、燃焼速度、単位重量当たりの
ガス発生効率及び耐熱安定性等の各値により、ガス発生
剤の性能面及び製造安全面から最適な組み合わせを選ぶ
ことができる。 本発明で用いられる分子化合物中の反応促進剤成分
（ｃ）、ガス発生成分（ａ）及び酸化剤成分（ｂ）の存
在比は、任意に変更できるものではなく、各３成分の組
み合わせに基づき分子化合物が安定に存在する範囲で、
その合成法により必然的に決定されるものである。 本発明に用いられる分子化合物の合成法は特に限定さ
れるものではないが、例えば、Mem.poudres,1952,Vol.3
4,159−166;Zh.Neorg.Khim.,1981,Vol.26（８）,2134−
2137;Izv.Sib.Otb.Akad.Nauk SSSR,Ser.Khim.Nauk,198
2,（２）,89−92;等の文献に記載された方法を利用する
ことができる。 本発明で用いられる前記組成式（Ｉ）で表される分子
化合物の具体的な例としては、Zn・２（N2H4）・２（NO
3）、Zn・３（N2H4）・２（NO3）、Mn・２（N2H4）・２
（NO3）、Co・３（N2N4）・２（NO3）、Ni・３（N2H4）
・２（NO3）、Zn・３（H3N2CON2H3）・２（NO3）〔以
下、H3N2CON2H3をCDHと略記する〕、Sr・（CDH）・２
（NO3）、Mn・３（CDH）・２（NO3）、Mn・２（CDH）・
２（NO3）、Mg・３（CDH）・２（NO3）、Al・３（CDH）
・３（NO3）、Co・３（CDH）・２（NO3）、Ni・３（CD
H）・２（NO3）、Ca・２（CDH）・２（NO3）、Cr・３
（CDH）・３（NO3）、Fe・３（CDH）・２（NO3）、Cu・
（CDH）・２（NO3）、Cu・２（CDH）・２（NO3）、Cu・
（DAG）・２（NO3）〔DAGはジアミノグアニジン分子を
表す〕、Cu・２（DAG）・２（NO3）、Cu・（TAG）・２
（NO3）〔TAGはトリアミノグアニジン分子を表す〕等を
挙げることができ、これらのみに限定されるものではな
い。 また、CojZnk・３（ｊ＋ｋ）（N2H4）・２（ｊ＋ｋ）
（NO3）〔j,kはｊ＝１の時ｋ＝1,2,3,4、ｊ＝1,2,3,4の
時ｋ＝１である〕で表される分子化合物も上記分子化合
物の異核分子化合物として同一範疇に含まれる。 これらの分子化合物の中では、Zn・２（N2H4）・２
（NO3）、Zn・３（CDH）・２（NO3）、Mn・３（CDH）・
２（NO3）、Mn・２（CDH）・２（NO3）、Mg・３（CDH）
・２（NO3）、Ca・２（CDH）・２（NO3）およびSr・１
（CDH・２（NO3）が特に好ましい。 本発明のガス発生剤組成物中の分子化合物の含有量は
100重量％でもよいが、補助酸化剤と併用することがよ
り好ましい。特に、分子化合物中のガス発生成分（ａ）
と酸化剤成分（ｂ）の存在割合が、ガス発生成分分子中
の炭素及び水素原子をCO2及びH2Oに完全に酸化するに足
る酸化剤成分量以上である場合、即ち、酸素バランスが
正の場合、補助酸化剤を併用しなくてもよいが、より好
ましくは発生する水素ガス等を低減するため、１〜20重
量％の範囲で補助酸化剤を併用することができる。 上記酸素バランスが負の分子化合物においては、補助
酸化剤の種類により分子化合物の含有量は異なるが、好
ましくはガス発生剤組成物中100〜40重量％、更に好ま
しくは95〜50重量％である。 本発明において補助酸化剤としては種々のものが使用
できるが、アルカリ金属又はアルカリ土類金属から選ば
れたカチオンと水素を含まないアニオンとから成る酸素
酸塩、硝酸アンモニウム、及び金属過酸化物からなる群
から選ばれる１種又は２種以上が好ましい。酸素酸塩と
しては、硝酸塩、亜硝酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩等が
挙げられ、具体的には硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、
硝酸マグネシウム、硝酸ストロンチウムなどの硝酸のア
ルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩、亜硝酸ナトリウ
ム、亜硝酸カリウム、亜硝酸マグネシウム、亜硝酸スト
ロンチウムなどの亜硝酸のアルカリ金属塩又はアルカリ
土類金属塩、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、塩素
酸マグネシウム、塩素酸バリウムなどの塩素酸のアルカ
リ金属塩又はアルカリ土類金属塩、過塩素酸ナトリウ
ム、過塩素酸カリウム、過塩素酸マグネシウム、過塩素
酸バリウムなどの過塩素酸のアルカリ金属塩又はアルカ
リ土類金属塩が例示される。また、金属過酸化物として
は、過酸化カルシウム、過酸化亜鉛等が挙げられる。こ
れらの補助酸化剤としては、硝酸塩が特に好ましい。 本発明において、補助酸化剤を用いる場合、ガス発生
剤組成物中の補助酸化剤の含有量は分子化合物の種類に
よりその含有量は異なるが、好ましくは60重量％以下、
更に好ましくは10〜45重量％である。 本発明のガス発生剤組成物は更に結合剤を含有しても
よい。結合剤としては、シリカ、アルミナ、二硫化モリ
ブデン等の無機結合剤又は微結晶性セルロース、ポバー
ル、高分子オリゴマー等の有機結合剤を使用することが
できる。ガス発生剤中の結合剤の含有量は５重量％以下
であることが好ましい。 更に、本発明のガス発生剤組成物は発生するCo、N
ox、NH3等の微量ガス成分を低減させるため触媒成分を
含有してもよく、触媒成分としては、CuO、MnO2、MoO3
等の金属酸化物、Bi2MoO6、Co2MoO6等の複合金属酸化物
を使用することができる。ガス発生剤組成物中の触媒の
含有量は10重量％以下であることが好ましい。 本発明のガス発生剤組成物は好ましくは粉末状乾式で
混合することにより得られ、混合は必要により水等の存
在下、湿式法で行うことができ、ガス発生剤組成物は必
要により顆粒状、ペレット状、ディスク状等の適当な形
状に成型して使用することができる。 本発明のガス発生剤組成物は自動車、航空機等に搭載
される人体保護のために供せられるエアーバッグシステ
ム用のガス発生剤として特に有用である。
以下の実施例及び比較例をあげて本発明を具体的に説
明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるも
のではない。 実施例１〜12 表１に示す組成を有するガス発生剤組成物を調整し
た。得られたガス発生剤組成物のJIS測定法による感度
（摩擦感度、落槌感度）、示差熱分析装置による分解温
度、105℃−400時間における加熱流量を測定し、表１に
示した。 表１から明らかなように、本発明のガス発生剤組成物
は分解温度及び加熱減量共に実用上十分な物性を有して
いることがわかった。 実施例13〜24及び比較例１ 表２に示す組成を有するガス発生剤組成物を調製し
た。得られたガス発生剤組成物の理論計算に基づく発生
ガス量、発生CO濃度及び発生NO2濃度を表２に示した。 また、比較例として、アジ化ソーダ系ガス発生剤の理
論計算に基づく発生ガス量、発生CO濃度及び発生NO2濃
度も表２に示した。 表２から明らかなように、本発明のガス発生剤組成物
は発生ガス量が大きく且つ発生する微量のCO及びNO2ガ
ス濃度が実用上問題のない範囲にあることがわかった。 実施例25〜26及び比較例２ 表３に示す本発明に係わる分子化合物について、下記
方法によりマウスへの経口投与による急性毒性を測定
し、そしてLD50レベルを判定した。その結果を表３に示
した。また比較のためにアジ化ソーダのLD50値（J.D.P.
Craham,British J.Phamacol.,Vol.1,1（1949）による
値）も表３に示した。 ＜急性毒性試験法＞ 測定化合物を水に懸濁し、マウス10匹を用い、各マウ
スの体重kg当たり30mg,300mg,2000mgの水準で化合物を
経口投与し、マウスの死亡率を測定し、LD50値を判定し
た。 一般に、LD50が300mg/kg以上で一般物、30mg/kg以下
で劇毒物と言われている。表３の結果に見られるよう
に、アジ化ソーダに比べて、本発明に係わる分子化合物
は毒性面で大きな改善が見られる。 実施例27、28 実施例13と同様に実施例27でCa・２（CDH）・２（N
O3）/Sr（NO3）２を、実施例28でSr・１（CDH）・２（N
O3）を試験した。結果を表４に示す。 実施例29及び比較例３ （１）カルボジヒドラジドの金属錯体の合成 カルボジヒドラジド（CDH）6.0grを水15mlに55℃で溶
解し、別に硝酸亜鉛の６水和物5.95grを10mlの温水に溶
解し、前記CDHの水溶液に加えた。混合直後溶液は透明
で、約１分後に白色沈澱を生じた。更に、50℃で20分間
撹拌後室温まで冷却し、エタノール50mlを添加し、完全
に沈澱させた。沈澱を濾過後、室温にて２時間風乾し、
更に一昼夜真空乾燥した。収率は90.4％であった。分析
の結果、合成品はZn（NO3）２・３（CDH）の組成式で表
された。 （２）カルボジヒドラジドの金属錯体の熱分解特性 上記（１）で合成されたカルボジヒドラジドの亜鉛錯
体を用いて示差熱重量分析を行った。 比較のためカルボジヒドラジド単独の示差熱重量分析
を行った。 表５にその結果を示した。 表５から明らかなように、カルボジヒドラジド亜鉛錯
体は、カルボジヒドラジド単独に比べ、熱分解開始温度
及び熱分解温度共に上昇し、耐熱性が改良された。 実施例30及び比較例４ 実施例29と同様な方法で合成されたカルボジヒドラジ
ド亜鉛錯体と硝酸カリウムを重量比で62/38の割合に配
合し均一に混合した後、油圧式打錠成型機により、7.5m
mφ×2.5mmのペレットに成型した試料10grを用い、容積
7.5リットルのボンブ試験に供した。尚、ガス発生剤の
点火には着火剤としてB/KNO3 1grを用い、ニクロム線に
より着火した。 比較のため、現行のアジ化ソーダ系ガス発生剤につい
ても同様のボンブ試験に供した。 燃焼挙動の結果を表６に、発生ガス組成の分析結果を
表７に示した。 以上の結果が示す通り、本発明のガス発生剤の性能は
現行ガス発生剤とほぼ同様で、更に最適化することによ
り、さらに向上できる範囲にある。更に耐熱性が大幅に
改良され、より安全で実用化可能な範囲にあることが分
かる。
明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるも
のではない。 実施例１〜12 表１に示す組成を有するガス発生剤組成物を調整し
た。得られたガス発生剤組成物のJIS測定法による感度
（摩擦感度、落槌感度）、示差熱分析装置による分解温
度、105℃−400時間における加熱流量を測定し、表１に
示した。 表１から明らかなように、本発明のガス発生剤組成物
は分解温度及び加熱減量共に実用上十分な物性を有して
いることがわかった。 実施例13〜24及び比較例１ 表２に示す組成を有するガス発生剤組成物を調製し
た。得られたガス発生剤組成物の理論計算に基づく発生
ガス量、発生CO濃度及び発生NO2濃度を表２に示した。 また、比較例として、アジ化ソーダ系ガス発生剤の理
論計算に基づく発生ガス量、発生CO濃度及び発生NO2濃
度も表２に示した。 表２から明らかなように、本発明のガス発生剤組成物
は発生ガス量が大きく且つ発生する微量のCO及びNO2ガ
ス濃度が実用上問題のない範囲にあることがわかった。 実施例25〜26及び比較例２ 表３に示す本発明に係わる分子化合物について、下記
方法によりマウスへの経口投与による急性毒性を測定
し、そしてLD50レベルを判定した。その結果を表３に示
した。また比較のためにアジ化ソーダのLD50値（J.D.P.
Craham,British J.Phamacol.,Vol.1,1（1949）による
値）も表３に示した。 ＜急性毒性試験法＞ 測定化合物を水に懸濁し、マウス10匹を用い、各マウ
スの体重kg当たり30mg,300mg,2000mgの水準で化合物を
経口投与し、マウスの死亡率を測定し、LD50値を判定し
た。 一般に、LD50が300mg/kg以上で一般物、30mg/kg以下
で劇毒物と言われている。表３の結果に見られるよう
に、アジ化ソーダに比べて、本発明に係わる分子化合物
は毒性面で大きな改善が見られる。 実施例27、28 実施例13と同様に実施例27でCa・２（CDH）・２（N
O3）/Sr（NO3）２を、実施例28でSr・１（CDH）・２（N
O3）を試験した。結果を表４に示す。 実施例29及び比較例３ （１）カルボジヒドラジドの金属錯体の合成 カルボジヒドラジド（CDH）6.0grを水15mlに55℃で溶
解し、別に硝酸亜鉛の６水和物5.95grを10mlの温水に溶
解し、前記CDHの水溶液に加えた。混合直後溶液は透明
で、約１分後に白色沈澱を生じた。更に、50℃で20分間
撹拌後室温まで冷却し、エタノール50mlを添加し、完全
に沈澱させた。沈澱を濾過後、室温にて２時間風乾し、
更に一昼夜真空乾燥した。収率は90.4％であった。分析
の結果、合成品はZn（NO3）２・３（CDH）の組成式で表
された。 （２）カルボジヒドラジドの金属錯体の熱分解特性 上記（１）で合成されたカルボジヒドラジドの亜鉛錯
体を用いて示差熱重量分析を行った。 比較のためカルボジヒドラジド単独の示差熱重量分析
を行った。 表５にその結果を示した。 表５から明らかなように、カルボジヒドラジド亜鉛錯
体は、カルボジヒドラジド単独に比べ、熱分解開始温度
及び熱分解温度共に上昇し、耐熱性が改良された。 実施例30及び比較例４ 実施例29と同様な方法で合成されたカルボジヒドラジ
ド亜鉛錯体と硝酸カリウムを重量比で62/38の割合に配
合し均一に混合した後、油圧式打錠成型機により、7.5m
mφ×2.5mmのペレットに成型した試料10grを用い、容積
7.5リットルのボンブ試験に供した。尚、ガス発生剤の
点火には着火剤としてB/KNO3 1grを用い、ニクロム線に
より着火した。 比較のため、現行のアジ化ソーダ系ガス発生剤につい
ても同様のボンブ試験に供した。 燃焼挙動の結果を表６に、発生ガス組成の分析結果を
表７に示した。 以上の結果が示す通り、本発明のガス発生剤の性能は
現行ガス発生剤とほぼ同様で、更に最適化することによ
り、さらに向上できる範囲にある。更に耐熱性が大幅に
改良され、より安全で実用化可能な範囲にあることが分
かる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−213687（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−301793（ＪＰ，Ａ) 特表 平９−508095（ＪＰ，Ａ) 米国特許3673015（ＵＳ，Ａ) 米国特許3664898（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C06D 5/00
Claims (10)
- 【請求項１】１分子中に、（ａ）ガス発生成分、（ｂ）
酸化剤成分、（ｃ）反応促進剤成分を含む分子化合物か
らなり、分子化合物が次の組成式（Ｉ）で表される化合
物であるガス発生剤。 Ｍ・mX・nY （Ｉ） 〔式中、Ｍは反応促進剤成分（ｃ）であり、Al、Mg、C
a、Cr、Cu、Zn、Mn、Fe、Co、Sr、Ni又は組成式（Ｉ）
の分子化合物を形成し得るその他の金属成分を示す。Ｘ
はガス発生成分（ａ）であり、カルボジヒドラジドを示
す。Ｙは酸化剤成分（ｂ）であり、NO3、ClO4、Cl、Ｉ
又は組成式（Ｉ）の分子化合物を形成し得るアニオンを
示す。ｍ及びｎは組成式（Ｉ）の分子化合物における
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の各成分の組み合わせにより
決まる数値であり、通常、ｍは１〜３、ｎは２〜３の数
を示す。〕 - 【請求項２】ＹはNO3、ClO4、又は組成式（Ｉ）の分子
化合物を成形し得る酸素酸塩のアニオンを示す請求項１
に記載したガス発生剤。 - 【請求項３】分子化合物が次のいずれかである請求項１
に記載したガス発生剤。 Zn・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Mn・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Mg・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Mn・２（H3N2CON2H3）・２（NO3） Ca・２（H3N2CON2H3）・２（NO3） Sr・１（H3N2CON2H3）・２（NO3） Al・３（H3N2CON2H3）・３（NO3） Co・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Ni・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Cr・３（H3N2CON2H3）・３（NO3） Fe・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Cu・（H3N2CON2H3）・２（NO3） Cu・２（H3N2CON2H3）・２（NO3）および Ca・３（H3N2CON2H3）・２（NO3）。 - 【請求項４】ＭはCu、Co、Ni、Mn又はZnを示し、ＹはNO
3、Cl又はＩを示し、Ｘはカルボジヒドラジド（CDH）を
示し、ｎは２、ｍは１〜３の数を示す請求項１に記載し
たガス発生剤。 - 【請求項５】請求項１に記載した分子化合物と物理的混
合成分として補助酸化剤を含有することを特徴とするガ
ス発生剤組成物。 - 【請求項６】更に結合剤を含有する請求項５に記載した
組成物。 - 【請求項７】補助酸化剤がアルカリ金属又はアルカリ土
類金属から選ばれたカチオンと水素を含まないアニオン
とから成る酸素酸塩、硝酸アンモニウム、及び金属過酸
化物からなる群から選ばれる１種又は２以上である請求
項５に記載した組成物。 - 【請求項８】酸素酸塩が硝酸塩、亜硝酸塩、塩素酸塩又
は過塩素酸塩である請求項７に記載した組成物。 - 【請求項９】下記のいずれかの分子化合物と補助酸化剤
として硝酸塩を含む請求項５に記載した組成物。 Zn・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Mn・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Mg・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Mn・２（H3N2CON2H3）・２（NO3） Ca・２（H3N2CON2H3）・２（NO3） Sr・１（H3N2CON2H3）・２（NO3） Al・３（H3N2CON2H3）・３（NO3） Co・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Ni・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Cr・３（H3N2CON2H3）・３（NO3） Fe・３（H3N2CON2H3）・２（NO3） Cu・（H3N2CON2H3）・２（NO3） Cu・２（H3N2CON2H3）・２（NO3）および Ca・３（H3N2CON2H3）・２（NO3）。 - 【請求項１０】エアーバッグシステムにおいて、請求項
１に記載したガス発生剤を用いたエアーバッグシステ
ム。
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| JP7-106121 | 1995-04-28 | ||
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