JP5441497B2 - ガス発生剤組成物 - Google Patents
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Description
1.燃料及び酸化剤を含有するガス発生剤組成物であって、酸化剤が塩基性炭酸銅を含有し、ガス発生剤組成物中における塩基性炭酸銅の含有量が40質量%を超え60質量%以下であり、下記の(a)〜(c)の要件を満たすガス発生剤組成物。
(a)燃焼速度が7.0mm/秒以上
(b)ガス発生効率が2.30mol/100g以上
(c)発生ガス1モル当たりの発熱量が100kJ/mol以下
2.前記塩基性炭酸銅の含有量が42〜60質量%である請求項1記載のガス発生剤組成物。
3.酸化剤が、塩基性炭酸銅と、塩基性金属硝酸塩及び/又は硝酸塩の組み合わせであり、酸化剤の合計含有量が50〜80質量%である請求項1又は2記載のガス発生剤組成物。
4.酸化剤が、塩基性炭酸銅、塩基性硝酸銅及び/又は硝酸ストロンチウムの組み合わせであり、酸化剤の合計含有量が50〜80質量%である請求項1又は2記載のガス発生剤組成物。
5.更にバインダとしてカルボキシメチルセルロース塩を含有する請求項1〜4のいずれか1項記載のガス発生剤組成物。
6.更に水酸化アルミニウムを含有する請求項1〜5のいずれか1項記載のガス発生剤組成物。
本発明で用いる燃料は、ガス発生剤組成物の燃料として公知ものを用いることができ、例えば、グアニジン類、テトラゾール類、トリアジン類、プリン類、又はアミノ酸誘導体から選ばれる1種類以上が挙げられる。
本発明で用いる酸化剤は、塩基性炭酸銅を含有する。塩基性炭酸銅の含有量は、ガス発生剤組成物中40質量%を超え且つ60質量%以下であり、好ましくは42〜60質量%である。40質量%以下の場合、発熱量を低下させる効果が不十分であり、60質量%を超える場合、着火性が損なわれる。
本発明のガス発生剤組成物は、必要に応じて、ガス発生剤組成物のバインダとして公知のものを含有することができる。例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩(CMCNa)、カルボキシメチルセルロースカリウム塩(CMCK)、カルボキシメチルセルロースアンモニウム塩(CMCNH4)、酢酸セルロース、セルロースアセテートブチレート(CAB)、メチルセルロース(MC)、エチルセルロース(EC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、エチルヒドロキシエチルセルロース(EHEC)、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、カルボキシメチルエチルセルロース(CMEC)、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(PVA)、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種類以上が挙げられる。
本発明のガス発生剤組成物は、必要に応じて、燃焼触媒、吸熱剤、スラグ形成剤、滑剤等、ガス発生剤組成物の添加剤として公知のもの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;水酸化アルミニウム、水酸化コバルト、水酸化鉄、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;リン酸二水素アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、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、シリコーン、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。
(a)燃焼速度が7.0mm/秒以上、好ましくは7.4mm/秒以上
(b)ガス発生効率が2.30mol/100g以上、好ましくは2.37mol/100g以上
(c)発生ガス1モル当たりの発熱量が100kJ/mol以下、好ましくは90kJ/mol以下
(d)燃焼温度が好ましくは2000K以下、より好ましくは1800K以下。
〔測定用ストランドの作成方法〕
ガス発生剤組成物の各成分を、表1に示す割合で十分に混合した後、30gを秤量した。それに水6gを加え、帯電防止ビニル袋中で5分以上混合した後、得られた塊を細かい小片にし、110℃で2時間乾燥した後、乳鉢で粉砕して粉末を得た。この粉末1.7〜2.2gを金型に仕込み、油圧ポンプにより約220MPa(2250kgf/cm2)の圧力を掛け、5秒間保持した後、円柱状のストランド(外径9.55mm、長さ12.70mm)を得た。
上記で得られた測定用ストランドを、110℃で16時間放置して水分を除去した後、端面のみから着火燃焼するように、側面及び片面にエポキシ樹脂製接着剤「ボンドクイック30」を2回塗布した。それをSUS製密閉ボンブ(内容積1L)内に設置し、ボンブ内を窒素置換しながら、7MPaまで加圧した。ボンブ内圧力が安定した後、測定用ストランド端面に接触させたニクロム線に電圧12Vを印加し、その溶断エネルギーにより着火・燃焼させた。燃焼前の測定用ストランドの長さを、燃焼開始から圧力上昇ピークまでの経過時間で除して算出した値を燃焼速度とした。
ガス発生効率、発生ガス1モル当たりの発熱量、及び燃焼温度は、熱化学平衡計算プログラム「NEWPEP」によるシミュレーションにより算出した。
ガス発生剤組成物を構成する各粉末原料につき、ガス発生剤組成物の質量が1gとなるように秤量し、十分に混合した。得られた粉末のサンプルにつき、日本工業規格(JIS)K4810−1979の火薬類性能試験法に基づき、摩擦感度及び落槌感度を測定した。
摩擦感度及び落槌感度の測定方法と同じガス発生剤組成物を使用し、熱天秤(セイコーエプソン社製TGDTA6300)用いて熱質量測定(Thermogravimetry)を行い、質量減少を開始する温度を分解温度とした。
上記と同様の方法で得られた測定用ストランド(外径9.55mm、質量2.00g)を、110℃で16時間放置して水分を除去した後、SUS製密閉ボンブ(内容積1L)内に設置し、ボンブ内を窒素置換しながら、7MPaまで加圧した。ボンブ内圧力が安定した後、測定用ストランド端面に接触させたニクロム線に所定の電流を流し、その溶断エネルギーにより着火・燃焼させた。60秒間経過後、発生した排気ガスを採取し、ガス探知器(ガステック社製GV−100S)と気体検知管(ガステック社製No.10:NO用、No.3L及び3M:NH3検知用、No.1L:CO用)により、ガス濃度を測定した。
表1に示す各組成物について、表1に示す各測定をした。
NQ:ニトログアニジン
GUDN:グアニル尿素ジニトラミド
Mel:メラミン
MC:メラミンシアヌレート
BCC:塩基性炭酸銅(平均粒子径 約1μm)
BCN:塩基性硝酸銅
SrN:硝酸ストロンチウム
CMCNa:カルボキシメチルセルロースナトリウム塩
Al(OH)3:水酸化アルミニウム
表2に示す各組成物について、表2に示す各測定をした。
Claims (5)
- 燃料及び酸化剤を含有するガス発生剤組成物であって、酸化剤が塩基性炭酸銅を含有し、ガス発生剤組成物中における塩基性炭酸銅の含有量が40質量%を超え60質量%以下である、下記の(a)〜(c)の要件を満たすガス発生剤組成物であって、
酸化剤が、塩基性炭酸銅と、塩基性金属硝酸塩及び/又は硝酸塩の組み合わせで、酸化剤の合計含有量が50〜80質量%であり、
前記塩基性金属硝酸塩が、塩基性硝酸銅、塩基性硝酸コバルト、塩基性硝酸亜鉛、塩基性硝酸マンガン、塩基性硝酸鉄、塩基性硝酸モリブデン、塩基性硝酸ビスマス、塩基性硝酸セリウムから選ばれる1種類以上であり、
前記硝酸塩が、アルカリ類金属硝酸塩及びアルカリ土類金属硝酸塩から選ばれる1種類以上であるガス発生剤組成物。
(a)燃焼速度が7.0mm/秒以上
(b)ガス発生効率が2.30mol/100g以上
(c)発生ガス1モル当たりの発熱量が100kJ/mol以下 - 前記塩基性炭酸銅の含有量が42〜60質量%である請求項1記載のガス発生剤組成物。
- 酸化剤が、塩基性炭酸銅、塩基性硝酸銅及び/又は硝酸ストロンチウムの組み合わせであり、酸化剤の合計含有量が50〜80質量%である請求項1又は2記載のガス発生剤組成物。
- 更にバインダとしてカルボキシメチルセルロース塩を含有する請求項1〜3のいずれか1項記載のガス発生剤組成物。
- 更に水酸化アルミニウムを含有する請求項1〜4のいずれか1項記載のガス発生剤組成物。
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