JP4794813B2

JP4794813B2 - ガス発生剤組成物

Info

Publication number: JP4794813B2
Application number: JP2003392152A
Authority: JP
Inventors: 建州呉
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2023-11-21
Also published as: FR2862637A1; DE102004054579A1; JP2005154167A

Description

本発明は、エアバッグ用ガス発生器に使用するガス発生剤組成物に関する。

エアバッグ用ガス発生器に使用するガス発生剤として、各種の含窒素有機化合物を含む、安全性の高い非アジド系ガス発生剤組成物が開発されている。ガス発生剤組成物には、エアバッグ用ガス発生器に使用する観点から、様々な要求がなされる。その内の一つとして、乗員の安全を確保する観点から、燃焼ガスが清浄であること、即ち、燃焼ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素、アンモニア等の量ができるだけ少ないことが要求される。

特許文献１には、テトラゾール化合物等の燃料、硝酸ストロンチウムにガラス粉末を添加することによって、燃焼温度を低下させ、その結果、ＮＯｘ、ＣＯを低減することが開示されている。
特表平１０−５０２６１０号

本発明は、ガス発生剤組成物が燃焼したときの燃焼ガスに含まれるＮＯｘ、一酸化炭素、アンモニア等の量をより低減させた、エアバッグ用ガス発生器に使用するガス発生剤組成物を提供することを課題とする。

本発明者は、ガス発生剤組成物の成分として公知の金属水酸化物とバインダを組み合わせて使用するとき、それらの含有量を特定範囲にすること、更にそれらの含有比率を特定範囲にすることにより、ＮＯｘ、一酸化炭素、アンモニア等の量を大幅に低減させることができ、エアバッグ膨張時における乗員の安全性をより高められることを見出し、本発明を完成した。

本発明は、課題の解決手段として、燃料、金属水酸化物及びバインダを含むガス発生剤組成物であり、組成物中の金属水酸化物の含有量が０．５〜１５質量％であり、組成物中のバインダの含有量が１．０〜４．５質量％であるガス発生剤組成物を提供する。

本発明のガス発生剤組成物をエアバッグ用ガス発生器に適用することにより、ガス発生器が作動したときに生じる燃焼ガスに含まれるＮＯｘ、一酸化炭素、アンモニア等の量を大幅に低減させることができるため、前記燃焼ガスによるエアバッグ膨張時における乗員の安全性を高めることができる。

本発明で用いる燃料は特に制限されず、公知のガス発生剤組成物で用いられるものを挙げることができる。燃料としては、テトラゾール類化合物、グアニジン類化合物、トリアジン類化合物、ニトロアミン類化合物から選ばれる１又は２以上が好ましい。

テトラゾール類化合物は、５−アミノテトラゾール、ビテトラゾールアンモニウム塩等を挙げることができ、グアニジン類化合物は、グアニジン硝酸塩、モノ、ジ又はトリアミノグアニジン硝酸塩、ニトログアニジン等を挙げることができ、トリアジン化合物は、メラミン、シアヌル酸、アンメリン、アンメリド、アンメランド等を挙げることができ、ニトロアミン類化合物は、シクロ−1,3,5-トリメチレン-2,4,6-トリニトラミンを挙げることができる。

組成物中の燃料の含有量は、好ましくは１５〜６０質量％、より好ましくは２０〜５０質量％、更に好ましくは２５〜５０質量％である。

本発明で必要に応じて用いる酸化剤は特に制限されず、公知のガス発生剤組成物で用いられるものを挙げることができる。酸化剤としては、硝酸塩、過塩素酸塩、塩素酸、塩基性金属硝酸塩、硝酸アンモニウム等から選ばれる１又は２以上が好ましい。

硝酸塩は、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム等のアルカリ金属硝酸塩と硝酸ストロンチウム等のアルカリ土類金属硝酸塩等を挙げることができ、過塩素酸塩類は、過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸マグネシウム、過塩素酸アンモニウム等を挙げることができ、塩基性金属硝酸塩は、塩基性硝酸銅等を挙げることができる。

組成物中の酸化剤の含有量は、好ましくは３０〜８５質量％、より好ましくは３５〜７０質量％、更に好ましくは４０〜６０質量％である。

本発明で用いる金属水酸化物としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化ジルコニウム、水酸化コバルト、水酸化銅等から選ばれる１又は２以上を挙げることができ、これらの中でも水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム又はこれらの混合物が好ましい。

金属水酸化物は、平均粒径を調整することにより、燃料等と混合するときの全体の分散性を向上できるので、混合作業が容易となるほか、得られた組成物の着火性も向上されるので好ましい。

金属水酸化物の平均粒径は、好ましくは０．１〜７０μｍ、より好ましくは０．５〜５０μｍ、更に好ましくは２〜３０μｍである。なお、平均粒径は、レーザー散乱光による粒度分布法により測定したものである。測定サンプルは、金属水酸化物を水に分散させた後、超音波を３分間照射したものを用い、粒子数の５０％累積値（Ｄ_５０）を求めて、２回の測定による平均値を平均粒径とする。

組成物中の金属水酸化物の含有量は、本発明の課題を解決するため、０．５〜１５質量％、好ましくは２〜１３質量％、より好ましくは５〜１１質量％である。

本発明で用いるバインダは特に制限されず、公知のガス発生剤組成物で用いられるものを挙げることができる。バインダとしては、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、カルボキシメチルセルロースカリウム塩、カルボキシメチルセルロースアンモニウム塩、酢酸セルロース、セルロースアセテートブチレート、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルエチルセルロース、微結晶性セルロース、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミドのアミノ化物、ポリアクリルヒドラジド、アクリルアミド・アクリル酸金属塩共重合体、ポリアクリルアミド・ポリアクリル酸エステル化合物の共重合体、ポリビニルアルコール、アクリルゴム、グアガム、デンプン、シリコーンから選ばれる１又は２以上が好ましい。

組成物中のバインダの含有量は、本発明の課題を解決するため、１．０〜４．５質量％、好ましくは１．５〜４．０質量％、より好ましくは２．０〜３．５質量％である。

金属水酸化物とバインダの質量比（金属水酸化物／バインダ）は、本発明の課題を解決するため、好ましくは１５／１〜１／２、より好ましくは１０／１〜１／１、更に好ましくは７／１〜１／１である。

本発明では、ガス発生剤組成物の燃焼温度を下げ、燃焼速度を調整し、燃焼後の有毒な窒素酸化物と一酸化炭素の生成量を低減させる観点から、更に添加剤を含有させることができる。

添加剤としては、酸化銅、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化ビスマス、酸化ガリウム、シリカ、アルミナ等の金属酸化物；炭酸コバルト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、塩基性炭酸亜鉛、塩基性炭酸銅等の金属炭酸塩又は塩基性金属炭酸塩；酸性白土、カオリン、タルク、ベントナイト、ケイソウ土、ヒドロタルサイト等の金属酸化物又は水酸化物の複合化合物；ケイ酸ナトリウム、マイカモリブデン酸塩、モリブデン酸コバルト、モリブデン酸アンモニウム等の金属酸塩、二硫化モリブデン、ステアリン酸カルシウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素から選ばれる１又は２以上を挙げることができる。

本発明のガス発生剤組成物は、所望の形状に成型することができ、単孔円柱状、多孔円柱状又はペレット状の成型体にすることができる。これらの成型体は、ガス発生剤組成物に水又は有機溶媒を添加混合し、押出成型する方法（単孔円柱状、多孔円柱状の成型体）又は打錠機等を用いて圧縮成型する方法（ペレット状の成型体）により製造することができる。

本発明のガス発生剤組成物は、例えば、各種乗り物の運転席のエアバック用ガス発生器、助手席のエアバック用ガス発生器、サイドエアバック用ガス発生器、インフレータブルカーテン用ガス発生器、ニーボルスター用ガス発生器、インフレータブルシートベルト用ガス発生器、チューブラーシステム用ガス発生器、プリテンショナー用ガス発生器に適用できる。

また本発明のガス発生剤組成物を使用するガス発生器は、ガスの供給が、ガス発生剤組成物からだけのパイロタイプと、アルゴン等の圧縮ガスとガス発生剤組成物の両方であるハイブリッドタイプのいずれでもよい。

更に本発明のガス発生剤組成物は、雷管やスクイブのエネルギーをガス発生剤に伝えるためのエンハンサ剤（又はブースター）等と呼ばれる着火剤として用いることもできる。

実施例１〜６
表１に示す組成の各成分の合計5,000ｇ及び水737ｇを混合機に仕込んで混合した。この混合物を押出機で押し出し、裁断、乾燥を経て、外径約4.2ｍｍ、内径約1.1ｍｍ、長さ約4.1ｍｍの単孔薬形状のガス発生剤組成物を得た。いずれの組成物も成型性には問題はなかった。これらのガス発生剤組成物の所定量（表１に示す質量）を、内径57ｍｍ、高さ32ｍｍのチャンバーに入れて密閉し、試験用のガス発生器を作った。

このガス発生器を用い、2800Ｌタンクの排ガス試験を実施した。2800Ｌタンク試験は、インフレータを内容積2800Ｌの鉄製のタンクにセットし、点火してから、３分、15分、30分経過した時点におけるタンク内のＮＯ、ＮＯ_２、ＣＯ、ＮＨ_３濃度を検知管により測定し、３分、15分、30分経過時のガス濃度の平均値を各ガスの濃度とした。

結果を表１に示す。表１中、ＧＮは硝酸グアニジン、ＢＣＮは塩基性硝酸銅、ＣＭＣＮａはカルボキメチルセルロースナトリウム塩である。

表１に示されたＮＯ、ＮＯ_２、ＣＯ、ＮＨ_３の濃度は非常に低い値であり、ガス発生剤組成物が燃焼してエアバッグを膨張させたとき、乗員への安全性が高いことが確認された。

Claims

燃料、酸化剤、金属水酸化物及びバインダを含むガス発生剤組成物であり、
前記バインダがカルボキシメチルセルロースナトリウム塩であり、
組成物中の金属水酸化物の含有量が２〜１１質量％であり、組成物中のバインダの含有量が１．０〜２．５質量％であるガス発生剤組成物。
金属水酸化物が、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ジルコニウム、水酸化コバルト、水酸化銅から選ばれる１又は２以上のものである、請求項１記載のガス発生剤組成物。
金属水酸化物が、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム又はこれらの混合物である、請求項１記載のガス発生剤組成物。
金属水酸化物とバインダの質量比が１０／１〜１／１である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス発生剤組成物。