JP4308232B2 - ガス発生剤として用いる金属錯体 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、燃焼してガスを発生する能力のある、遷移金属またはアルカリ土類金属の錯体に関する。さらに特定すれば、本発明は、迅速に酸化されて、有意量の気体、特に、水蒸気と窒素を生成する錯体を提供することに関する。

発明の背景
ガス発生化学組成物は、多くの異なる方面で有用である。かかる組成物の重要な用途の一つは、“エアバッグ”の作動である。エアバッグは、殆どではないにしても、多くの新しい自動車が、このような装置を装備している事から認められて来ている。事実、多くの新しい自動車は、その運転者と乗員を保護するために複数のエアバッグを装備している。

自動車エアバッグの関係では、何分の一秒の間に、その装置を膨脹させるのに十分なガスが発生されなければならない。車が事故で衝突した瞬間と、運転者が、さもなければ、ハンドルに突っ込むであろう時との間に、エアバッグが完全に膨脹しなければならない。従って、殆ど瞬間的なガスの発生が要求される。

この他に、満足されなければならない多くの重要な設計規準がある。自動車製造業者および他の業者は、詳細な仕様に適合されなければならない必須規準を提示している。これらの重要な設計規準に適合するガス発生組成物を製造することは、極端に困難な課題である。これらの仕様は、ガス発生組成物が、所要の速度でガスを発生することを要求している。その仕様は、また、有毒、若しくは有害ガスまたは固体の発生に、厳格な限度を設定している。制限されるガスの例は、一酸化炭素、二酸化炭素、ＮＯ_ｘ、ＳＯ_ｘおよび硫化水素である。

そのガスは、その車の乗員が、膨脹したエアバッグに押し付けられた時に火傷しないように、十分、且つ合理的に低い温度で発生しなければならない。生成したガスが熱過ぎると、その自動車の乗員が、展開したばかりのエアバッグに押し付けられた時に火傷する可能性がある。従って、ガス発生剤とエアバッグの構造を組合わせて、自動車の乗員を過剰の熱から隔離する必要がある。そのガス発生剤が十分な燃焼速度を維持する一方で、この全てが要求される。

もう一つの関連の、しかも重要な設計規準は、ガス発生剤組成物が、限られた量の微粒子物質しか生成しないことである。微粒子物質は、補助束縛システムの作動を妨害し、吸入の危険があり、皮膚や眼を刺激し、また、その安全装置の操作後に処理しなければならない危険な固体廃棄物になる可能性がある。満足な代替物がないので、現在用いられているアジ化ナトリウム系材料で、望ましくはないが、我慢されている点の一つは、刺激性粒子の生成である。

たとえ生成するとしても、限られた量の微粒子しか生成しないことに加えて、そのような微粒子の塊は、少くとも容易に、濾取できることが望ましい。例えば、その組成物は、濾取できる固体のスラグを生成することが望ましい。その反応生成物が濾取できる物質を生成するなら、その生成物は濾取されて、周囲の環境に逃げるのを防ぐことができる。これは、また、車の乗員と救助者に対するガス発生装置による妨害を制限し、肺、粘膜および眼の刺激を誘き起こす可能性のある潜在的に有害なダストが、使用済みのエアバッグの近くに広がることを制限する。

有機および無機の材料の両方が、可能性のあるガス発生剤として提案されている。このようなガス発生剤組成物は、十分大きい速度で反応して、何分の一秒かで大量のガスを生成する、酸化剤と燃料を含んでいる。

現在、アジ化ナトリウムが、最も広く用いられ、そして一般に認められているガス発生材料である。アジ化ナトリウムは、名目上は、工業的仕様と指針に合致する。それにも拘らず、アジ化ナトリウムは、多くの取除くことのできない問題点を抱えている。アジ化ナトリウムは、その毒性レベルが、ラットの経口投与で測定したＬＤ_５０で、４５ｍｇ／ｋｇ程度であるから、比較的毒性がある。アジ化ナトリウムを定期的に取扱っている作業者は、激しい頭痛、息ぎれ、痙攣、および、その他の症状、などの様々の健康上の問題を経験している。

さらに、補助の酸化剤に何が用いられたとしても、アジ化ナトリウム・ガス発生剤からの燃焼生成物は、酸化ナトリウム、若しくは、水酸化ナトリウムのようなアルカリ性の反応生成物を含んでいる。アジ化ナトリウム用の酸化剤として、二硫化モリブデンまたは硫黄が用いられている。しかし、このような酸化剤を用いると、硫化水素ガスのような毒性のある生成物と酸化ナトリウムおよび硫化ソーダのような腐食性の物質が生成する。救急作業者と自動車の乗員は、アジ化ナトリウム系ガス発生剤の操作によって生成する硫化水素ガスと腐食性粉末の両方について苦痛を訴えている。

使用しなかったガス膨脹型の補助束縛システム、例えば、解体車両中の自動車用エアバッグ、の廃棄との関連で、問題が大きくなることも予想される。そのような補助束縛システム中に残っているアジ化ナトリウムは、解体車両から滲み出て、水の汚染源、若しくは毒性廃棄物になる可能性がある。実際に、アジ化ナトリウムが、捨てた後で蓄電池の酸と接触すると、爆発性の重金属アジ化物、若しくはヒドラゾ酸を生成することに関心を示した人もいる。

アジ化ナトリウム系ガス発生剤が、エアバッグ膨脹用に最も普通に用いられているが、そのような組成物は、かなり欠点を有しているので、多くの代替のガス発生剤組成物がアジ化ナトリウムを置き換えるために提案された。しかし、提案されたアジ化ナトリウム代替物の大半は、上に提示した選択規準の全てに、十分に対応することができなかった。

かくして、自動車の補助束縛システムに用いるためのガス発生組成物を選別する多くの重要な規準が存在することが、理解されるであろう。例えば、毒性のない出発材料を選ぶことが重要である。同時に、その燃焼組成物は、毒性または有害であってはならない。これを考慮して、工業的規準は、補助束縛システムの操作で生成する各種ガスの許容量を限定している。

それ故に、現存する技術で確認されている問題点を克服して、大量のガスを発生する能力のある組成物を提供することは、意味のある進歩であろう。実質的に、無毒の出発材料を基体し、そして、実質的に、無毒の反応生成物を生成するガス発生組成物を提供することは、更なる進歩であろう。極く限られた量の毒性の、若しくは刺激性の微粒状破片と、限られた量の望ましくないガス状生成物を生成するガス発生組成物を提供することは、この技術分野でのもう一つの進歩であろう。また、反応時に、容易に濾取できる固体スラグを生成するガス発生組成物を提供することも、進歩であろう。

かかる組成物とそれらの利用法が、本明細書で開示され、権利が請求される。
本発明の要約および目的
本発明は、ガス発生組成物としての、遷移金属またはアルカリ土類金属の錯体の利用に関する。これらの錯体は、カチオン性の金属テンプレート（ｔｅｍｐｌａｔｅ）その錯体の電荷と均衡するのに十分な酸化性アニオン、および水素と窒素を含む中性の配位子を含んでなる。場合によっては、その酸化性アニオンは、金属テンプレートに配位している。この錯体は、それが燃焼した時、窒素ガスと水蒸気を生成するように調合されている。重要な点は、他の望ましくないガスの生成が実質的に排除されることである。

このような錯体の特定例は、金属亜硝酸塩アンミン、金属硝酸塩アンミン、金属過塩素酸塩アンミン、および金属ヒドラジン錯体である。本発明の範囲に含まれる錯体は、迅速に燃焼、若しくは分解して、有意量のガスを生成する。

この錯体の中に含まれる金属は、アンミン若しくはヒドラジン錯体を生成する能力のある遷移金属または、アルカリ土類金属である。普通、推奨される金属は、コバルトである。また、本発明での望ましい性質を有する錯体を生成する他の金属は、例えば、マグネシウム、マンガン、ニッケル、バナジウム、銅、クロム、および亜鉛である。他の使用できる金属の例は、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、および白金である。これらの金属は、主としてコストに対する考慮から、上述の金属のようには推奨されない。

遷移金属またはアルカリ土類金属は、亜硝酸塩アンミン、硝酸塩アンミン、過塩素酸塩アンミン、若しくはヒドラジン錯体の中心のテンプレートとして作用する。アンミン錯体は、一般に、アンモニアを含む配位錯体として定義され、一方、ヒドラジン錯体は、同様に、ヒドラジンを含む配位錯体として定義される。かくして、本発明の範囲に含まれる金属錯体の例は、Ｃｕ（ＮＨ_３）_４（ＮＯ_３）_２（テトラアンミン銅（ＩＩ）硝酸塩）、Ｃｏ（ＮＨ_３）_３（ＮＯ_２）_３（トリニトロトリアンミン・コバルト（ＩＩＩ））、Ｃｏ（ＮＨ_３）_６（ＣｌＯ_４）_３（ヘキサアンミン・コバルト（III）過塩素酸塩）、Ｚｎ（Ｎ_２Ｈ_４）_３（ＮＯ_３）_２（トリス−ヒドラジン亜鉛硝酸塩）、Ｍｇ（Ｎ_２Ｈ_４）_２（ＣｌＯ_４）_２（ビス−ヒドラジンマグネシウム過塩素酸塩）およびＰｔ（ＮＯ_２）_２（ＮＨ_２ＮＨ_２）_２（ビス−ヒドラジン白金（ＩＩ）亜硝酸塩）である。

このタイプの遷移金属錯体は、迅速に燃焼して、有意量の気体を生成する。燃焼は、熱を加えるか、または、通常の点火装置を用いることにより開始される。
本発明の錯体の幾つかは、燃焼して、化学量論的に、金属または金属酸化物、窒素および水になる：即ち、気体を生成させるために、この錯体を任意の他の材料と反応させる必要はない。しかし、他の場合には、十分燃焼させ、そして、ガスを生成させるために、さらなる酸化剤または、燃料を添加するのが望ましい。これらの材料は、必要に応じて、酸化に有効な量、若しくは、燃料としての有効量加えられる。

本発明の詳細な説明
上で考察したように、本発明は、ガス発生組成物としての、遷移金属、若しくはアルカリ土類金属の錯体の利用に関する。これらの錯体は、カチオン性の金属テンプレート、その錯体の電荷に均衡するのに十分な酸化性アニオン、および水素と窒素を含む中性の配位子を含んでなる。場合によっては、その酸化性アニオンは、金属テンプレートに配位している。この錯体は、それが燃焼した時、窒素ガスと水蒸気を生成するように調合されている。この燃焼は、かかる材料に、自動車用エアバッグおよび、その他の類似の装置でのガス発生組成物として使用するための資格を付与するのに十分な速度で進む。重要な点は、他の望ましくないガスの生成が実質的に排除されることである。

本発明の範囲に入る錯体は、金属硝酸塩アンミン、金属亜硝酸塩アンミン、金属過塩素酸塩アンミン、および金属ヒドラジンである。上述のように、アンミン錯体は、アンモニアを含む配位錯体として定義される。かくして、本発明は、その錯体中に、一つまたはそれ以上の亜硝酸基（ＮＯ_２）または硝酸基（ＮＯ_３）を含むアシミン錯体に関する。特定の例では、この錯体は、一つの錯体中に、亜硝酸基と硝酸基の両方を含んでいてもよい。本発明はまた、類似の過塩素酸塩アンミン錯体、および、一つまたはそれ以上のヒドラジン基と対応する酸化性アニオンを含む金属錯体に関する。

亜硝酸基およびアンモニア基を含む錯体の燃焼中に、亜硝酸基とアンモニア基は、ジアゾ化反応を起こすことが予想される。この反応は、例えば、次に示される亜硝酸ナトリウムと硫酸アンモニウムの反応に似ている：
２ＮａＮＯ_２＋（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４ → Ｎａ_２ＳＯ_４＋４Ｈ_２Ｏ＋２Ｎ_２
亜硝酸ナトリウムと硫酸アンモニウムの組合せのような組成物は、ガス生成物質としての有用性は殆どない。これらの材料は、複分解反応を起して、不安定な亜硝酸アンモニウムを生成することが観測されている。さらに、大半の簡単な亜硝酸塩は、安定性が限られている。

対照的に、本発明の金属錯体は、安定で、特定の例では、上に示したタイプの反応を行う能力を有している材料を提供する。本発明の錯体はまた、希望量の、水蒸気および窒素のような無毒性の気体を含む反応生成物を生成する。加えて、安定な金属、若しくは金属酸化物スラグを生成する。かくして、本発明の組成物物は、既存のアジ化ソーダ系ガス発生組成物の幾つかの限界を回避している。

本明細書に説明した錯体を生成し得る遷移金属またはアルカリ土類金属はいずれも、これらガス発生組成物に利用できる潜在的候補である。しかし、コスト、熱安定性、および毒性を考慮すれば、最も推奨される金属のグループは制約される。

通常推奨される金属は、コバルトである。コバルトは、安定な錯体であり、比較的安価である。さらに、コバルト錯体の燃焼時の反応生成物は、比較的毒性が低い。その他の推奨される金属に含まれるのは、マグネシウム、マンガン、銅、および亜鉛である。余り推奨されないが、使用可能な金属はくニッケル、バナジウム、クロム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、および白金である。

本発明の範囲に入るアンミン錯体、および、関連する気体発生分解反応の例は、以下の通りである：
Ｃｕ（ＮＨ_３）_２（ＮＯ_２）_２ → ＣｕＯ＋３Ｈ_２Ｏ＋２Ｎ_２
２Ｃｏ（ＮＨ_３）_３（ＮＯ_２）_３ → ２ＣｏＯ＋９Ｈ_２Ｏ＋６Ｎ_２＋1/2Ｏ_２
２Ｃｒ（ＮＨ_３）_３（ＮＯ_２）_３ → Ｃｒ_２Ｏ_３＋９Ｈ_２Ｏ＋６Ｎ_２
２Ｂ＋３Ｃｏ（ＮＨ_３）_６Ｃｏ（ＮＯ_２）_６ →
３ＣｏＯ＋Ｂ_２Ｏ_３＋２７Ｈ_２Ｏ＋１８Ｎ_２
Ｍｇ＋Ｃｏ（ＮＨ_３）_４（ＮＯ_２）_２Ｃｏ（ＮＨ_３）_２（ＮＯ_２）_４ →
２Ｃｏ＋ＭｇＯ＋９Ｈ_２Ｏ＋６Ｎ_２
５［Ｃｏ（ＮＨ_３）_４（ＮＯ_２）_２］（ＮＯ_２）＋Ｓｒ（ＮＯ_３）_２ →
５ＣｏＯ＋ＳｒＯ＋１８Ｎ_２＋３０Ｈ_２Ｏ
４［Ｃｏ（ＮＨ_３）_４（ＮＯ_２）_２］ＮＯ_２＋２［Ｃｏ（ＮＨ_３）_２（ＮＯ_３）_３］
→ ６ＣｏＯ＋３６Ｈ_２Ｏ＋２１Ｎ_２
本発明の範囲に入るヒドラジン錯体、および関連する気体発生反応の例は、以下の通りである：
５Ｚｎ（Ｎ_２Ｈ_４）（ＮＯ_３）_２＋Ｓｒ（ＮＯ_３）_２ →
５ＺｎＯ＋２０Ｎ_２＋３０Ｈ_２Ｏ＋ＳｒＯ
Ｃｏ（Ｎ_２Ｈ_４）_３（ＮＯ_３）_２ → Ｃｏ＋３Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ
３Ｍｇ（Ｎ_２Ｈ_４）_２（ＣｌＯ_４）_２＋Ｓｉ_３Ｎ_４ →
３ＳｉＯ_２＋３ＭｇＣｌ_２＋１０Ｎ_２＋１２Ｈ_２Ｏ
２Ｍｇ（Ｎ_２Ｈ_４）_２（Ｎｇ_３）_２＋２［Ｃｏ（ＮＨ_３）_４（ＮＯ_２）_２］ＮＯ_２
→ ２ＭｇＯ＋２ＣｏＯ＋１３Ｎ_２＋２０Ｈ_２Ｏ
Ｐｔ（ＮＯ_２）_２（ＮＨ_２ＮＨ_２）_２ → Ｐｔ＋３Ｎ_２＋４Ｈ_２Ｏ
本発明の錯体は比較的安定である一方で、燃焼反応を開始するのも簡単である。例えば、この錯体を電熱線と接触させると、迅速な気体生成燃焼反応が観測される。同様に、常用の点火装置を用いて反応を開始することも可能である。点火装置の一つのタイプは、一定量のＢＫＮＯ_３ペレットを含み、それは、点火され、そして、一方で、本発明の組成物に点火する能力を有する。

上に定義した錯体の多くは、“化学量論的”に分解をすることに留意するのも重要である。即ち、これら錯体は、何等かの他の材料と反応しなくても、分解して、大量の気体と、金属または金属酸化物を生成する。しかし、特定の錯体では、完全、且つ有効な反応を保障するために、燃料または酸化剤を、この錯体に添加するのが望ましい。このような燃料は、例えば、硼素、マグネシウム、アルミニウム、硼素またはアルミニウムの水素化物、けい素、チタン、ジルコニウム、および、他の類似の常用の燃焼材料である。酸化性の種は、硝酸塩、亜硝酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過酸化物、および、他の類似の酸化性材料である。かくして、化学量論的分解は、その組成物と反応が簡単なために魅力的であるが、化学量論的分解が可能でない錯体でも使用することができる。

非化学量論的錯体の例は：
Ｃｏ（ＮＨ_３）_４（ＮＯ_２）_２Ｘ（式中、Ｘは、一価のアニオン）
ＮＨ_４Ｃｏ（ＮＨ_３）_２（ＮＯ_２）_４
である。

上述のように、硝酸塩および過塩素酸塩錯体も本発明の範囲内に入る。このような硝酸塩錯体の例は：
Ｃｏ（ＮＨ_３）_６（ＮＯ_３）_３
Ｃｕ（ＮＨ_３）_４（ＮＯ_３）_２
［Ｃｏ（ＮＨ_３）_５（ＮＯ_３）］（ＮＯ_３）_２
［Ｃｏ（ＮＨ_３）_５（ＮＯ_２）］（ＮＯ_３）_２
［Ｃｏ（ＮＨ_３）_５（Ｈ_２Ｏ）］（ＮＯ_３）_２
である。

本発明の範囲内に入る過塩素酸塩錯体の例は、
［Ｃｏ（ＮＨ_３）_６］（ＣｌＯ_４）_３
［Ｃｏ（ＮＨ_３）_５（ＮＯ_２）］ＣｌＯ_４
［Ｍｇ（Ｎ_２Ｈ_４）_２］（ＣｌＯ_４）_２
である。

本発明の金属亜硝酸塩若しくは硝酸塩アンミン錯体の合成は、文献に記載されている。特に、参照されるのは、ハーゲル（Ｈａｇｅｌ）の、“コバルト（ＩＩＩ）のトリアンミン類．Ｉ．トリニトロトリアンミンコバルト（ＩＩＩ）の幾何異性体”９ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（無機化学）１４９６（１９７０年、６月）；シバタ（Ｓｈｉｂａｔａ）達の、“出発材料としてカリウム・トリカルボナートコバルテート（ＩＩＩ）を用いる、ニトロアンミン−および、シアノアンミン−コバルト（ＩＩＩ）錯体の合成”３ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ １５７３（１９６４年、１１月）；ウィーグハルト（Ｗｉｅｇｈａｒｄｔ）の、“ｍｕ.−Ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｏｄｉ−.ｍｕ.−ｈｙｄｒｏｘｏ−ｂｉｓ［ｔｒｉａｍｍｉｎｅｃｏｂａｌｔ（ＩＩＩ）］Ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ”２３ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ（無機化学合成）２３（１９８５）；レイング（Ｌａｉｎｇ）の、“Ｍｅｒ−ａｎｄ ｆａｃ−ｔｒｉａｍｍｉｎｅｔｒｉｎｉｔｒｏｃｏｂａｌｔ（ＩＩＩ）：Ｄｏ ｔｈｅｙ ｅｘｉｓｔ？”６２ Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｅｄｕｃ．，７０７（１９８５）；シーベルト（Ｓｉｅｂｅｒｔ）の“トリニトロトリアンミンコバルト（ＩＩＩ）の異性体”、４４１ 無機一般化学誌（Ｚ．Ａｎｏｒｇ．Ａｌｌｇ．Ｃｈｅｍ．４７（１９７８）；であり、これらは、全て、本明細書で引用参照されている。遷移金属過塩素酸塩アンミン錯体は、類似の方法で合成される。上述のように、本発明のアンミン錯体は、一般に安定で、ガス発生配合物の調製に使用するのに安全である。

金属過塩素酸塩、硝酸塩、および亜硝酸塩ヒドラジン錯体の合成も文献に記載されている。特に引用されるのは、パティル（Ｐａｔｉｌ）達の“金属ヒドラジン硝酸塩、アジド、および過塩素酸塩高分子電解質錯体の合成と特性化”、１２ 無機化学および金属有機化学における合成と反応性、３８３（１９６２）；クルイチニコフ（Ｋｌｙｉｃｈｎｉｋｏｖ）達の、“数種のパラジウムのヒドラジン化合物の合成”１３ 無機化学会誌（Ｚｈ．Ｎｅｏｒｇ．Ｋｈｉｍ．）、７９２（１９６８）；同じ筆者の、“白金およびパラジウムの単核ヒドラジン錯体の複核錯体への変換”３６ ウクライナ化学雑誌（Ｕｋｒ．Ｋｈｉｍ．Ｚｈ．）、６８７（１９７０）、である。

これら材料は加工もできる。これら材料は、ガス発生装置に使用するのに有用なペレットに加圧成形できる。このような装置には、自動車用エアバッグ補助束縛システムが含まれる。このようなガス発生装置は、普通、遷移金属から成る群から選ばれる金属を含む、金属亜硝酸塩アンミン、金属硝醸塩アンミン、金属亜硝酸塩ヒドラジン、金属硝酸塩ヒドラジン、金属過塩素酸塩アンミン、および金属過塩素酸塩ヒドラジン錯体として定義される、上に説明した一定量の錯体を含んでいるであろう。これら錯体は、その分解によって、基本的に、窒素と水蒸気から成るガス混合物を生成する。このガス発生装置は、電熱線、若しくは点火薬のような、その組成物の分解を開始する手段も含んでいるであろう。自動車用エアバッグシステムの場合、その系は、上に説明した錯体；しぼませてある、膨張するエアバッグ；およびそのエアバッグシステム内部で該ガス発生組成物に点火する装置を含んでいるであろう。自動車用エアバッグシステムは、この技術分野で良く知られている。

本発明のガス発生組成物は、常用の混成エアバッグ・インフレーター技術で利用するために、適合させるのが容易である。混成インフレーター技術は、少量の推進薬を燃焼することにより、貯蔵されている不活性ガス（アルゴンまたはヘリウム）を希望の温度に加熱することに基づいている。混成インフレーターは、低い温度のガスを提供することができるので、火工インフレーターで、燃焼ガスを冷却するために用いられる冷却フィルターを必要としない。ガス放出温度は、推進薬の重量に対する不活性ガスの重量の比を調節することにより、選択的に変えることができる。推進薬の重量に対するガスの重量の比が大きい程、ガス放出温度が低くなる。

混成ガス発生システムは、破裂性開口を有する圧力タンク、この圧力タンク内に入れた所定量の不活性ガス；熱い燃焼ガスを生成する手段および破裂性開口を破裂させる手段を有する、ガス発生装置；および、ガス発生組成物に点火する装置を含んでなる。このタンクは、ガス発生装置が点火されると、ピストンで破られる破裂性開口を有している。このガス発生装置は、高温の燃焼ガスが不活性ガスと混ざって、それを加熱するように、構造が作られ、且つ、圧力タンクに対する相対位置が決められている。適した不活性ガスは、とりわけ、アルゴンとヘリウムおよびその混合物である。混合され、加熱されたガスは、開口を通って圧力タンクを出て、最後は、混成インフレーターを出て、自動車のエアバッグなどの膨脹性バッグ若しくはバルーンを展開させる。

水蒸気は熱容量が大きいので、混成ガス発生システムにおける加熱ガスとして使用すると、追加の利点となる。かくして、所定量の不活性ガスを所定温度に加熱するのに必要な水蒸気が少なくてよく、従って、ガス発生剤が、少くてよい。本発明の望ましい態様では、燃焼生成物として、約１８００°Ｋ以上の範囲の温度を有する燃焼生成物が生じ、その熱は、より低温の不活性ガスに伝達するので、この混成ガス発生システムの効率をさらに向上させる。

補助安全束縛用途用の混成ガス発生装置は、フラントムの、混成エアバッグ・インフレーター技術、洗練された車両乗員の安全システムに関するエアバッグ国際シンポジウム、（ワインブレンナー−ザール、ドイツ、１９９２年１１月２−３日）［Ｆｒａｎｔｏｍ，Ｈｙｂｒｉｄ Ａｉｒｂａｇ Ｉｎｆｌａｔｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ａｉｒｂａｇ Ｉｎｔ’ｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｓｏｐｈｉｓｔｉｃａｔｅｄ Ｃａｒ，Ｏｃｃｕｐａｎｔ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ，（Ｗｅｉｎｂｒｅｎｎｅｒ−Ｓａａｌ，Ｇｅｒｍａｎｙ，Ｎｏｖ．２−３、１９９２）］に説明されている。

実施例
本発明は、以下の非限定実施例中で、さらに説明される。特に言及しない限り、組成は、重量パーセントで表される。明細書で使用される、１ポンドは、４５３．５９３グラムに等しく、１インチは、０．０２５４メートルに等しい。

実施例１
２Ｃｏ（ＮＨ_３）_３（ＮＯ_２）_３とＣｏ（ＮＨ_３）_４（ＮＯ_２）_２Ｃｏ（ＮＨ_３）_２（ＮＯ_２）_４の混合物を調製し、約０．５０４インチの直径を有するペレットに加圧成形した。この錯体は、上に引用して確認した、Ｈａｇｅｌ達の教示した方法の範囲内で製造された。このペレットを、試験用ボンベの中に入れ、窒素ガスで１，０００ｐｓｉ（ポンド／平方インチ）に加圧した。

このペレットに電熱線で点火し、燃焼速度を測定し、０．３８インチ／秒の値を得た。理論計算では、火炎の温度が１８０５℃であることを示した。理論計算から、主要反応生成物は、固体のＣｏＯと気体の反応生成物であることが予測された。この主要な気体反応生成物は、次のようであると予測された。

生成物 容量％
Ｈ_２Ｏ ５７．９
Ｎ_２ ３８．６
Ｏ_２ ３．１
実施例２
実施例１の方法に従って、一定量の２Ｃｏ（ＮＨ_３）_３（ＮＯ_２）_３を調製し、示差走査熱量測定計を用いて試験した。この錯体は、２００℃で激しく発熱することが観測された。

実施例３
Ｃｏ（ＮＨ_３）_３（ＮＯ_２）_３について理論計算を行った。この計算は、火炎温度が、約２，０００°Ｋで、ガスの生成量が、当容量の発生組成物を基に、常用のアジ化ナトリウム・ガス発生組成物の約１．７５倍［“性能比”（“ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｒａｔｉｏ”）であることを示した。

一連のガス発生組成物について理論計算を行った。その組成と理論的性能データを下の表１に示した。

性能比は、単位容積のアジ化物系ガス発生剤に対して正規化した値である。代表的なアジ化ナトリウム系ガス発生剤（６８重量％のＮａＮ_３；３０重量％のＭｏＳ_２；２重量％のＳ）の理論ガス生成量は、約０．８５ｇ／ｃｃＮａＮ_３ガス発生剤、である。

実施例４
表１に示した、［Ｃｏ（ＮＯ_３）_６］（ＣｌＯ_４）_３とＣａＨ_２の反応について理論計算を行い、混成ガス発生装置でのその利用を評価した。この配合物を、その重量の６．８０倍のアルゴンガス中で燃焼させた場合、その火炎温度は、１００％効率的な熱の伝達を仮定すると、２５７７℃から１０８５℃に低下する。生成ガスは、８６．８容量％のアルゴン、１６００容量ｐｐｍ（１００万部当たりの部）塩化水素、１０．２容量％の水、および２．９容量％の窒素、から成る。スラグの総重量は、６．２重量％であろう。

要旨
要約すると、本発明は、常用されているアジ化物系ガス発生剤組成物の制約の幾つかを克服したガス発生材料を提供する。本発明の錯体は、水蒸気、酸素、および窒素を含む無毒性のガス状生成物を生成する。これら錯体の幾つかは、金属若しくは金属酸化物、および窒素と水蒸気に化学量論的に分解することも可能である。従って、その反応を起こすために他の化学種は、必要でない。そして、反応温度と燃焼速度は、許容範囲内にある。

本発明は、その基本的特性から逸脱することなしに、他の特定の形で実施し得るであろう。ここに記述された実施態様は、全ての点で、単に例示のためのものであり、制限のためのものではないと理解すべきである。従って、本発明の範囲は、上述の説明より、むしろ、付記した特許請求の範囲によって示される。

Claims (18)

1. 金属亜硝酸塩アンミン、金属硝酸塩アンミン、金属過塩素酸塩アンミン、および金属ヒドラジンより成る群から選ばれる錯体を含んでなり、この錯体の燃焼によって水蒸気と窒素ガスを含んで成るガスの混合物が生成する、ガス発生組成物。
2. 該錯体が燃焼して、化学量論的に金属若しくは金属酸化物、窒素および水蒸気になる、請求項１に記載のガス発生組成物。
3. 該ガス混合物が水蒸気と窒素ガスを含んでなる、請求項１に記載のガス発生組成物。
4. 該ガス混合物が二酸化炭素ガスおよび一酸化炭素ガスを実質的に含んでいない、請求項１に記載のガス発生組成物。
5. 該金属がコバルトである、請求項１に記載のガス発生組成物。
6. 該金属がマグネシウム、マンガン、ニッケル、バナジウム、銅、クロムおよび亜鉛よりなる群から選ばれる、請求項１に記載のガス発生組成物。
7. 該金属がロジウム、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、および白金より成る群から選ばれる、請求項１に記載のガス発生組成物。
8. 燃焼により過剰の燃料が生成し、そして該組成物が酸化剤として有効な量の酸化剤をさらに含んでいる、請求項１に記載のガス発生組成物。
9. 該酸化剤が硝酸塩、亜硝酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過酸化物および金属酸化物より成る群から選ばれる、請求項８に記載のガス発生組成物。
10. 燃焼により過剰の酸化性種が生成し、そして該組成物が燃料として有効な量の燃料をさらに含んでいる、請求項１に記載のガス発生組成物。
11. 該燃料が硼素、アルミニウム、硼素若しくはアルミニウムの水素化物、およびけい素より成る群から選ばれる、請求項１０に記載のガス発生組成物。
12. 金属亜硝酸塩アンミン、金属硝酸塩アンミン、金属過塩素酸塩アンミン、金属亜硝酸塩ヒドラジン、金属硝酸塩ヒドラジン、金属過塩素酸塩ヒドラジンおよびそれらの混合物より成る群から選ばれる錯体を燃焼する工程を含んでなり、この錯体の燃焼によって水蒸気と窒素ガスを含んでなるガスの混合物が生成する、エアバッグを膨張させる方法。
13. 該錯体が燃焼して化学量論的に金属若しくは金属酸化物、窒素および水蒸気になる、請求項１２に記載の方法。
14. 該ガス混合物が水蒸気と窒素ガスを含んでなる、請求項１２に記載の方法。
15. 該ガス混合物が実質的に二酸化炭素と一酸化炭素ガスを含まない、請求項１２に記載の方法。
16. 金属亜硝酸塩アンミン、金属硝酸塩アンミン、金属過塩素酸塩アンミン、及び金属ヒドラジンよりなる群から選ばれる錯体を含んでなるガス発生組成物であって、水蒸気と窒素ガスを含んでなるガスの混合物が該錯体の燃焼によって生成する；および
    該ガス発生組成物の燃焼を開始するための手段
    を含んでなるガス発生装置。
17. しぼませてある、膨張し得るエアバッグ；
    該エアバッグを膨らませるために該エアバッグに連結されているガス発生装置であって、該ガス発生装置が、金属亜硝酸塩アンミン、金属硝酸塩アンミン、金属過塩素酸塩アンミン、及び金属ヒドラジンよりなる群から選ばれる錯体を含んでなるガス発生組成物を含有し、水蒸気及び窒素ガスを含んでなるガスの混合物が、該錯体の燃焼によって生成する；および、
    ガス発生組成物を点火するための手段
    を含んでなる自動車用エアバッグシステム。
18. 次の：
    しぼませてある、膨張し得るエアバッグ；
    該エアバッグを膨らませるために該エアバッグに連結されているガス発生装置であって、該ガス発生装置が金属亜硝酸塩アンミン、金属硝酸塩アンミン、金属過塩素酸塩アンミン、及び金属ヒドラジンよりなる群から選ばれる錯体を含んでなるガス発生組成物を含有し、水蒸気と窒素ガスを含んでなるガスの混合物が該錯体の燃焼によって生成する；および
    該ガス発生組成物を点火するための手段
    を含んでなる、エアバッグシステムを有する、補助束縛システムを含んでいる乗物。