JPH01230491A - ガス発生物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本願は出願人の同時出願第１３１．４０７号（１９８７
年、１２月ＩＯ日）の一部継続出願である。

［従来の技術］ 本発明はガス発生材料、殊に、燃焼時にガスを発生しそ
の上部に点火を助長するコーチングを有するアジ化物を
ベースとした材料から成るガス発生粒に関する。従来よ
り燃焼時にガスを発生させるために種々のアジ化ナトリ
ウムをベースとした材料が知られている。これらの材料
はエアバッグのごとき制止物を膨張させるために使用さ
れている。衝突時のごとく車が突然減速した場合、ガス
発生材料が点火してガスが発生する。ガスはエアバッグ
内へ向かいエアバッグを膨張させる。その時、エアバッ
グは乗客の車に対する運動を緩衝させて乗客が車の部品
と激しく衝突する危険を防止する。

エアバッグ方式の場合、ガス発生材料は広範囲の温度、
その他の環境条件について非毒性、不燃性、かつ全体と
して不燃性のガスを生成することが望ましい。発生した
ガスは制止物を破壊したり乗客を負傷させたりしないよ
うに十分低温である必要がある。またガス発生材料は極
く短時間内に相当量のガスを発生させることが出来なけ
ればならない。

着席者の膨張性制止物を膨張させるためにガスを発生さ
せる公知の材料はアルカリ金属アジ化物を含む。米国特
許第４．０６２．７０８号、３．９３１．０４０号、及
び３．８９５．０９８号はガスを発生してエアバッグを
膨張させるかかる材料を開示した特許例である。４．０
６２．７０８号はアジ化ナトリウムと酸化鉄を含む材料
について開示している。同材料はペレット形に成形され
る。　ペレッレトが燃焼するとき窒素ガスが発生して幾
つかの燃焼生成物が相互に連結された十分なセルと通路
をもった実質上固体の焼結物として残されエアバッグ内
に入っては望ましくない燃焼生成物を保持することにな
る。　出願番号第９４６．７０５号（１９８６年、１２
月２４日出願）（現在米国特許４．６９８．１０７号、
１９８７年、１０月６日）にはその上部に点火助長コー
チングを有するガス発生粒が開示されている。上記添加
助長コーチングは結合剤どしてフルオロエラストマーを
含んでいる。フルオロエラトマーは点火したとき望まし
くない一酸化炭素を若干作り出す。

「発明が解決しようとする問題点コ　［問題点を解決す
るための手段］ 本発明の対象はアジ化物をベースとした材料からなるガ
発生粒に向けられている。同校は点火したとき一酸化炭
素の発生を最小限にする点火助長コーチングにより被覆
される。上記コーチングは点火したとき炎をガス発生粒
の露出表面全体に殆ど同時に拡散させる。コーチングは
３０−５０重量％のアジ化ナトリウムと、４０−６０％
の過塩素酸カリウムと、５−１５重量％のほう素、及び
１−１５％のけい酸ナトリウム、殊にけい酸ソーダを含
んでいる。また、同コーチングは１−６％のグラファイ
トファイバーと（もしくは）５％までのヒユーム酸化金
属、殊にヒユームシリカを含むことができる。

本発明のそれ以上の特徴と利点は添付図面と相まって以
下の詳細な説明を読むことによって明らかとなろう。

［実施例］　［作用］ 本発明はガス発生構造、殊に、燃焼時にガスを発生する
アジ化物をベースとした材料から成る粒に関する。同校
は主としてガスを発生して膨張性の制止物即ちエアバッ
グを膨張させるために使用される。

第１図はエアバッグＩＯを含む制止物を示す。

車が衝突したとき、エアバッグＩＯは第１図に示した収
縮した状態から膨張器１６から送られる高速ガス流によ
って拡張状態に膨張する。　エアバッグＩＯは拡張状態
にあるとき、乗客の動きを制止し乗客が車内の構造部品
と激しく接触することを防止する。　エアバッグは車の
多数の異なる部分に取り付けることが出来るけれども、
図１では車のダツシュボード１７上に取り付けた状態が
描かれている。エアバッグはダツシュボードＩ７に固定
された剛性金属缶１８に固定される。膨張組成体１６は
ガスの流れによってエアバッグが車に対して後部方向に
乗客室内へ膨張するように反応缶Ｉ８内に整列している
。　膨張組成体の詳細は本発明の一部をなすものでもな
く、また同時係属出願第９１５．２６６号（１９８６，
１０月３日）に開示されているから説明しない。

エアバッグ１０が膨張すると着席者の胴と係合して衝突
によって誘発された力の影響の下にダツシュボード１７
方向へのその前方運動を制止する。

エアバッグは素早く収縮するため着席者は車から退去す
ることが自由になる。　エアバッグｌＯの収縮を行わせ
るためにエアバッグＩＯはガスがバッグから流れ出て車
の乗客室内へ入り込むことが出来るように多孔質の材料
により形成することが望ましい。

衝突が起こると慣性センサー（図示せず）が信号を伝達
して膨張組成体１６の一端の点火組成体若しくはスキブ
２１を作動させる。点火組成体２１からの高温ガス若し
くは炎によって膨張組成体１６内に支持されたガス発生
材料２２の点火が引き起こされる。ガス発生材料２２は
、第２図に示すように、点火組成体２１を包囲する複数
の（例えば２個の）円筒形状の粒２３と、複数の同軸円
筒形粒２を含んでいる。後者の−っは第３図に示されて
いるがそれらは点火組成体から隔たっている。点火組成
体２１の作動と粒２３．２４の燃焼は極度に速く、粒２
３．２４の燃焼は素早く行われ比較的大量のガスを急速
に発生する。特に、エアバッグは２０−４０ミリセコン
ドで膨張する。

粒２３．２４の燃焼によって発生したガスは粒２３．２
４を包囲する剛性円筒管３０（第１図）内の開口を通っ
て流れる。その後、ガスはフィルター組成体３１（第１
．２図にその略図を示す）内を流れる。上記フィルター
は複数の層のワイヤメツシュ、スチールウール、ファイ
バーグラスにより作成する。フィルター３１は高温材料
の火花と（もしくは）粒子がエアバッグ内ｏ内に入らな
いようにする。最終的に、ガスは膨張ハウジング３６の
円筒形側壁内の後部方向に面する開口３２内を流れ反応
缶とエアバッグ内に流入する。

円筒形粒２３は、それぞれ、円筒形点火器２Ｉを格納す
る円形の中心通路５ｏを有する。上記通路５０は粒２３
の軸方向に対向する端面間を貫いて延びる。通路５０の
中心軸は円筒形粒２３の中心軸と符合している。粒２３
の燃焼率を最大にするために、粒２３の軸方向に対向す
る端面間を貫いて複数の円筒形通路５Ｉが延びる。通路
５１の軸は粒２３と中心通路５０の中心軸に対して平行
に延びる。

第３図と第４図に示す粒２４はそれぞれ粒の中心軸と符
合した軸を持った比較的小さな円筒形中心通路６０を有
している。通路６０は粒２４の対向する軸端面６１．６
２間を延びる。更に、各位２４は粒２４の対向する端面
６１，６２間を軸方向に延びる複数の円筒形通路６５を
有している。

通路６５の中心軸は通路６０の中心軸と粒２４の中心軸
に対して平行に延びる。通路６０．６５の断面は、円形
かつ同一径でその範囲全体に互って均一となっている。

通路６５の中心は粒２４の中心軸上にその中心を有する
同心円上に均一な間隔をおいて配置されている。外側同
心円上には１８個の通路６５、中間同心田上には１２個
の通路６５が、内側同心円上には６個の通路が存在する
。そのため、各校２４の対向する端面間を延びる通路６
５の総数は粒２４の中心の一通路６０を数えると３７個
となる。

Ｌ記通路は同時係属出願９１５．２６６号（１９８６，
１０月３日）に詳しく述べられているように粒２４の均
一な燃焼を促進するように配置される。

粒２３．２４の各種通路内に発生するガスは通路を出て
フィルター３１とハウジング３６を通ってエアバッグＩ
Ｏ内へ流入してエアバッグ１０を膨張させることができ
なければならない。かかる流れを与えるために、隣接し
あう粒２３．２４の軸方向端面間にはスペースが設けら
れる。粒の対向する軸端のスペースは粒の中心通路５０
．６０から端の粒の円筒形外側面へ径方向外側へ延びる
。

スペースは粒の軸方向に対向する端面上に形成された絶
縁パッドもしくは突起７０を軸方向に突き出すことによ
って与えられる。それぞれのパッド７０は円形をしてい
る。−粒の絶縁パッド７０は次の隣接する粒土の絶縁パ
ッド７０と係合して両方の粒の間に幅若しくは軸方向延
長の等しいスペースを作り出す。

粒２３．２４はアルカリ金属アジ化合物によりつくるこ
とができる。これら化合物はＭＮ３の公式で表される。

但し、Ｍはアルカリ金属、殊にナトリウム若しくはカル
シウムが望ましいが、ナトリウムが最も望ましい。各校
は６１−６８重量％のアジ化ナトリウム、０−５重量％
の硝酸ナトリウムその他の酸化剤、０−５重量％のベン
トナイト、２３−２８重量％の酸化鉄、殊にＦｅｖＯｓ
、２−６重量％のグラファイトファイバー、及び１−２
重量％のヒユーム二酸化シリコン、アルミナ若しくはチ
タニアを含む材料よりつくられる。特に粒の組成は６３
重量％のアジ化ナトリウム、２．５重量％の硝酸ナトリ
ウム、２重量％のベントナイト、２６．５重量％の酸化
鉄、４重量％のグラファイトファイバー、及び２重量％
のヒユーム二酸化シリコンより成る。ヒユーム二酸化シ
リコンは製品表示ＥＨ５でカボット製作社より商標ＣＡ
＝１１− Ｂ　−０−Ｓ　Ｉ　１．、のらとに市販されている。グ
ラファイトファイバーは径が３−１５ミクロンで平均長
が１０００分の４０−１２５インチである。

グラファイトファイバーのために粒は大きな速度と低い
温度で燃える。殊に、グラファイトファイバーは、かか
るファイバーがない粒と比べて４０％だけ粒の燃焼速度
を向上させる。粒の燃焼速度はグラファイトファイバー
の熱伝導性が大きいために大きくなる。粒は華氏１８０
０度付近の比較的低温で燃焼する。粒の燃焼温度は添加
されたグラファイトファイバーの比熱（熱容量）のため
に低くなる。粒の燃焼はグラファイトファイバーに対し
て何の影響も及ぼさない。　また。グラファイトファイ
バーは粒を機械的に補強する。殊に、グラファイトファ
イバーは燃焼前の粒の割れの危険を最小限にする。校内
に割れがあると燃焼のために使用され予見できないよう
な形で粒の燃焼速度を加速することになる不都合な粒表
面を追加的に作り出すことになろう。また、グラファイ
トファイバーは燃焼中と燃焼後に粒を機械的に補強する
ことによって望ましい強力な焼結構造をより容易に形成
できるようになっている。焼結物は粒の燃焼生成物を制
御することによってフィルター構造を補助し簡単化する
。

グラファイトファイバーが望ましいが、ケルビン度あた
りメートルあたりほぼ２００ワツトを上回る高い熱伝導
性と９粒の燃焼温度、即ち華氏２０度を上回る熔融温度
を有するファイバー材料であればいかなるものも使用で
きることは明らかである。例えば、鉄ファイバーも使用
できる。燃焼前に補強が必要な場合には、燃焼中に消費
さ、れる強力ファイバーを部分的に混ぜ合わせたものを
使用することが出来る。チタン酸カルシウムのようにチ
タン酸金属とグラファイトを混合したものがかかる方式
には有利である。かかる混合物を使用する場合には普通
大きな重量割合のグラファイト、殊に少なくとも８０％
のグラファイトを含むことになろう。

粒を作る材料は水のごとき適当な潤滑剤と共に混ぜ合わ
される。その後、材料は適当なプレス内で円筒形粒２０
に形成される。その後、粒は乾燥される。粒は点火促進
剤で被覆される。点火促進剤を被覆する方法は重要では
ない。粒を被覆する望ましい方法の一つは、まず液体コ
ーチング配合物を作成することである。コーチングの種
々の成分は適当な容器内でアセトンやメチルアルコール
のごとき適当な溶剤と混ぜ合わされる。その後、粒はス
チールメツシュバスケット内に配置される。

粒とバスケットはコーチング液内に浸された後、コーチ
ング液から除去される。そのように粒をコーチングする
ために使用される装置の−っは、ミノガン州、スクール
クラフトのスプリングツール社から市販されている５−
１０型大量コーチングシステムである。

粒はコーチング前後に計量してコーチングによる粒重量
利得を決定する。コーチングの重量を減らずためにはよ
り多くの溶剤を配合物に添加する。

逆に、コーチングの重量を増やすためには配合物から若
干の溶剤を蒸発させる。−船釣にいって、コーチングは
、コーチング前の粒の総重量の２−６％の正単利得を与
えるべきである。

コーチングは３０−５０重量％のアジ化アルカリ金属、
殊にアジ化ナトリウムと、４０７６０重量％の無機酸化
剤、殊に硝酸ナトリウム若しくは過塩素酸カルシウムと
、１−１５重量％の金属シリケート、殊にＮ　ａｔｏ、
（ｓ　１Ｏｔ）ｎ　（但しｎは約２−５）と、５−１５
重量％の朋素から成る。

朋素はほぼ０゜０４−２ミクロンの粒子サイズを、アジ
化ナトリウムと硝酸ナトリウムは４ミクロンの粒子サイ
ズを有することが望ましい。同様にして、ヒユームチタ
ニア、ヒユームアルミナ、ヒユームシリカのごとき酸化
金属を０−５％含むことが望ましい。

コーチング中のアジ化ナトリウムはコーチングを燃焼す
ることによって発生したガス（窒素）を作り出す働きを
する。硝酸ナトリウムや過塩素酸カルシウムは燃焼を補
助する酸素を提供する酸化剤の働きをする。けい酸ナト
リウムはコーチングと、燃焼後残留物内の結合剤として
の働きを行い、熱を伝導により促進剤に変形する作用を
助ける。

けい酸リヂウム、カルシウムを含むその他の溶解性シリ
ケートも望ましいが、ＮａｔＯ，（Ｓ　Ｉ　０ｔ）ｎ（
但し、ｎは約２−５）式を有するけい酸ナトリウムが望
ましい。朋素は燃焼を助ける熱を作り出す働きをする。

更に、コーチングにはＩ−６重量％のグラファイトファ
イバーを添加することができる。グラファイトファイバ
ーはコーチング内でコーチングを幾分不規則にして高温
ガス開始信号から点火層内へ熱を伝達することによって
容易に点火できるようにする荒立て剤としてのはたらき
をする。

スキブ２１が作動すると粒２３．２４の全表面は殆ど同
時に点火する。コーチングの成分のためにその点火の信
頼性が保証される。コーチングの成分が燃焼することに
よって、熱伝導が作り出され粒の材料を点火する。コー
チングは粒のフィルターとの界面における発熱を制御す
る。この点はフィルターの過熱によってフィルターが損
傷する危険を防止するうえで重要である。コーチングは
余り急速に燃えないので粒内の通路内に圧力が蓄積して
粒の破壊若しくは割れを引き起こす。

本発明の実施例に関する上記説明より当業者は種々の改
良、変更、変形を理解することが出来よう。かかる改良
、変更、変形は請求の範囲により包含されるものと解す
べきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化したエアバッグ方式の断面図、
第２図は第１図のエアバッグ方式の一部の断面図、第３
図は第１図のエアバッグ方式に使用されるガス発生粒の
平面図、第′４図は第３図の線４−４にほぼ沿って描い
た第３図の粒の断面図。 ｌＯ、エアバッグ、　　１６．、、膨張組成体、１７　
、　ダツシュボード、　　１８．、、反応缶、　　２１
．、、スキブ、　　２＋、、、点火組成体、　２３．２
４１１粒、３１．、、フィルター組成体、　５０．６０
．６５０、　通路、６１．６２　、　対向する端而 手続補正書 平成　元年　３月１０日 特許庁長官　　吉　１）文毅　殿 昭和６３年特許願第３１２７７７号 ２、発明の名称 ガス発生構造 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所 名　称　　ティーアールダブリュー・ベヒクル・セーフ
ティ・システムス・インコーホレーテッド ４、代理人 住　所　　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手
町ビル　２０６区 ５、補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アジ化物をベースとした材料により作られ燃焼と同
   時にガスを発生する粒からなり、同粒が、３０−５０重
   量％のアルカリ金属アジ化物と、 ４０−６０重量％の無機酸化剤と、 ５−１５重量％の朋素と、 １−１５重量％の金属シリケートと、 からなる点火促進コーチングを有することを特徴とする
   ガス発生構造。 ２、上記アルカリ金属アジ化物がアジ化ナトリウムで、
   上記無機酸化剤が硝酸ナトリウム若しくは過塩素酸カル
   シウムで、上記シリケートがけい酸ナトナトリウムであ
   ることを特徴とする請求項１記載の構造。 ３、上記けい酸ナトリウムがＮａ＿２Ｏ、（ＳｉＯ＿２
   ）＿ｎ（但しｎ＝約２−５）であることを特徴とする請
   求項２記載の構造。 ４、更に１−６重量％のグラファイトファイバー、若し
   くはグラファイトと補強ファイバーとの混合物を含む請
   求項２記載の構造。 ５、上記コーチング重量がコーチングされていない粒の
   重量のほぼ２−６％から成ることを特徴とする請求項１
   記載の構造。 ６、上記粒が粒内を軸方向に延び上記対向する軸端と交
   差することを特徴とする請求項１記載の構造。 ７、上記粒が約２−６重量％のグラファイトファイバー
   を含むガス発生材料からなり、上記グラファイトファイ
   バが３−１５ミクロンの径と１０００分の４０−１２５
   インチの平均長を有することを特徴とする請求項１記載
   の構造 ８、上記アジ化物をベースとした材料が、 ６１−６８重量％のアジ化ナトリウムと、 ０−５重量％の硝酸ナトリウムと、 ２３−２８重量％の酸化鉄と、 １−２重量％のヒューム酸化金属と、 からなることを特徴とする請求項６記載の構造。 ９、更に２−６重量％のグラファイトファイバー、若し
   くはグラファイトと補強ファイバーの混合物からなり、
   上記ヒューム酸化金属がシリカ、アルミナ、チタニアか
   らなる群から選択されることを特徴とする請求項８記載
   の構造。 １０、上記補強ファイバーがチタン酸カルシウムファイ
   バーであることを特徴とする請求項９記載の構造。