JP5159292B2 - ガス発生剤組成物 - Google Patents

Description

本発明は、エアバッグ装置用インフレータに使用できるガス発生剤組成物に関する。

従来、ガス発生剤は、作業安全上の観点から、原料粉末を水と共に捏和装置で捏和した後、押出機で押出成形し、その後、乾燥することで製造されている。捏和装置は、捏和槽に投入した原料粉末を捏和翼で混ぜる方式のものであるが、万一、捏和槽と捏和翼の接触が生じた場合でも、火花が発生して原料粉末が着火することを防止するため、捏和翼はリン青銅等の柔らかい銅合金で形成されている。

ガス発生剤では、酸化剤として硝酸ストロンチウム等の金属硝酸塩が使用され、添加剤としてリン酸アンモニウム化合物が使用されている場合があるが、これらが水溶性である場合には、捏和翼の銅合金と反応して、銅アンミン硝酸塩錯体を生成することがある。前記錯体が生成すると、捏和中の原料粉末が青く着色してしまい、設計性能どおりのものが得られなくなるという問題がある。また、銅アンミン硝酸塩錯体は、落槌感度が高く、作業安全上の観点からも好ましくない。

リン酸アンモニウム化合物を水溶解度の低い金属リン酸塩（例えば、ヒドロキシアパタイト）に代える方法も考えられるが、ガス発生剤のガス発生効率が低下するという問題がある。
ＧＢ６５６３１５Ａ ＵＳ２００１−５４４６１Ａ

本発明は、ガス発生剤の成分として、金属硝酸塩とリン酸アンモニウム化合物を併用した場合でも、製造時における着色の問題が発生することがなく、目的とする設計性能を有するガス発生剤組成物を提供することを課題とする。

請求項１の発明は、（Ａ）燃料、（Ｂ）金属硝酸塩、（Ｃ）バインダ、（Ｄ）吸熱剤を含有しており、前記（Ｄ）成分の吸熱剤として、水溶解度（２５℃、１０質量％分散体で試験したときの値）が１質量％以下のポリリン酸アンモニウムを含有する、ガス発生剤組成物を提供する。

請求項２の発明は、前記（Ｄ）成分のポリリン酸アンモニウムが、平均重合度が１０００以上のものである、請求項１記載のガス発生剤組成物を提供する。

請求項３の発明は、前記（Ｄ）成分のポリリン酸アンモニウムが、平均重合度が１０００以上で、かつその表面が、メラミン、メラミンシアヌレート、シラン、シリコーンから選ばれるコーティング剤で被覆されたものである、請求項１記載の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は、製造工程において着色されることがなく、エアバッグインフレータ用に適した落槌感度を有している。

＜（Ａ）成分＞
（Ａ）成分の燃料は、硝酸グアニジン、ニトログアニジン、５−アミノテトラゾール、メラミン等のほか、特開２００２−１２４９３号公報等に記載のものを用いることができる。組成物中の（Ａ）成分の含有割合は、１０〜７０質量％が好ましく、３０〜５０質量％がより好ましい。

＜（Ｂ）成分＞
（Ｂ）成分の金属硝酸塩は酸化剤であり、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム等を用いることができる。組成物中の（Ｂ）成分の含有割合は、２５〜８５質量％が好ましく、４０〜６０質量％がより好ましい。

＜（Ｃ）成分＞
（Ｃ）成分のバインダは、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、シリコーン等を挙げることができる。

組成物中の（Ｃ）成分の含有割合は、０．１〜１５質量％が好ましく、３〜１０質量％がより好ましい。

＜（Ｄ）成分＞
本発明の組成物では、（Ｄ）成分の吸熱剤として、
（D-1）成分：水溶解度（２５℃、１０質量％分散体で試験したときの値）が１質量％以下で、平均重合度が１０００以上のポリリン酸アンモニウムを含有するもの、
（D-2）成分：水溶解度（２５℃、１０質量％分散体で試験したときの値）が１質量％以下で、かつその表面が、メラミン、メラミンシアヌレート、シラン、シリコーンから選ばれるコーティング剤で被覆されたもの、のいずれか用いることができる。

（Ｄ）成分は、水溶解度が０．９質量％以下のものが好ましく、平均重合度が１２００以上のものが好ましい。

（D-2）成分において、ポリリン酸アンモニウムの表面をコーティング剤で被覆する方法としては、特開平９−２２７１１０号公報に記載の高速攪拌手段又は衝撃式打撃手段を用いた方法を適用できる。具体的には、粉砕器や混合器内に、アンモニウム化合物１００質量部と、それに対して０．１〜４０質量部（好ましくは１〜２０質量部）のメラミン等のコーティング剤を添加し、内容物を繰り返し接触させながら、撹拌もしくは衝撃によって、コーティング剤をアンモニウム化合物粒子に叩きつけて被覆するする方法（ハイブリダイゼーション）を適用できる。より具体的には、特開平９−２２７１１０号公報の実施例１、２、６に記載の方法を適用できる。コーティングをすることによって、さらにポリリン酸アンモニウムの溶出を低減させることができる。

（D-2）成分中、コーティング剤の含有割合は１〜２０質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましく、アンモニウム化合物の含有割合は９９〜８０質量％が好ましく、９５〜８０質量％がより好ましい。

組成物中の（Ｄ）成分の含有割合は、１〜３０質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましい。

本発明のガス発生剤組成物は、必要に応じて、ガス発生剤組成物に配合される公知の添加剤を含有することができる。公知の添加剤としては、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、シリカ、アルミナを含む金属酸化物；水酸化コバルト、水酸化鉄、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物；炭酸コバルト、炭酸カルシウム、塩基性炭酸亜鉛、塩基性炭酸銅を含む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、ヒドロタルサイトを含む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、ホウ酸、メタホウ酸、無水ホウ酸等を挙げることができる。

本発明の組成物は、公知の製造方法にしたがい、原料粉末を水と共に捏和した場合、酸化剤由来の硝酸イオンが捏和水中に存在していても、アンモニウムイオンが捏和水分中に溶け出さないため、捏和翼のリン青銅等の銅合金と反応して、銅アンミン硝酸塩錯体を生成しないので、原料粉末が青く着色することがない。

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。単孔円柱状、多孔円柱状のものは、孔が長さ方向に貫通しているもの、孔が貫通せずに窪みを形成しているもののいずれでもよい。

本発明のガス発生剤組成物又はそれから得られる成型体は、例えば、各種乗り物の運転席のエアバック用インフレータ、助手席のエアバック用インフレータ、サイドエアバック用インフレータ、インフレータブルカーテン用インフレータ、ニーボルスター用インフレータ、インフレータブルシートベルト用インフレータ、チューブラーシステム用インフレータ、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又はそれから得られる成型体を使用するインフレータは、ガスの供給が、ガス発生剤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又はそれから得られる成型体は、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。

実施例及び比較例
表１に示す各原料成分を秤量し、前記原料の合計量１００質量部に対して１５質量部のイオン交換水を添加して、捏和機（捏和翼がリン青銅製のもの）で捏和した。その後、圧伸機で混練してストランド状に押し出し、ロータリーカッターで円柱状に切断した。切断したものを約１１０℃で約７２時間乾燥して、目的とするガス発生剤組成物の成形体を得た。

（１）着色の有無の確認
乾燥後の成形体を肉眼で観察し、着色の有無を確認した。

（２）落槌感度
ＪＩＳ Ｋ４８１０−１９７９の火薬類性能試験法に基づいて、落槌感度を試験した。

ＧＮ：硝酸グアニジン
ＳｒＮ：硝酸ストロンチウム
ＢＭＣ：塩基性炭酸マグネシウム
ＰＡＡ：ポリアクリルアミド
ＨＰ―ＡＰＰ：高重合度ポリリン酸アンモニウム（水溶解度０．５質量％，平均重合度１０００）
ＬＰ―ＡＰＰ：低重合度ポリリン酸アンモニウム（水溶解度１０質量％，平均重合度２０）
ＭＥ−ＡＰＰ：メラミン被覆ポリリン酸アンモニウム（ポリリン酸アンモニウムの水溶解度０．５質量％，平均重合度１０００）
ＳＩ−ＡＰＰ：シラン被覆ポリリン酸アンモニウム（ポリリン酸アンモニウムの水溶解度０．５質量％，平均重合度１０００）
ＡＤＰ：リン酸二水素アンモニウム
なお、平均重合度の測定は、公知の末端基滴定法［J.R.Van Wazer ,E.J.Griffithand J.F.McCullough , Anal.Chem. , 26 , 1755 (1954) ］に基づいて実施した。

Claims (3)

1. （Ａ）燃料、（Ｂ）金属硝酸塩、（Ｃ）バインダ、（Ｄ）吸熱剤を含有しており、前記（Ｄ）成分の吸熱剤として、水溶解度（２５℃、１０質量％分散体で試験したときの値）が１質量％以下のポリリン酸アンモニウムを含有する、ガス発生剤組成物。
2. 前記（Ｄ）成分のポリリン酸アンモニウムが、平均重合度が１０００以上のものである、請求項１記載のガス発生剤組成物。
3. 前記（Ｄ）成分のポリリン酸アンモニウムが、平均重合度が１０００以上で、かつその表面が、メラミン、メラミンシアヌレート、シラン、シリコーンから選ばれるコーティング剤で被覆されたものである、請求項１記載のガス発生剤組成物。