JPH03153593A - アジドガス発生組成物 - 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〕 本発明は、発火で多量の非毒性ガスを急に発生すること
ができる固体ベレット状の化学的ガス発生組成物に関す
る０本発明のガス発生組成物は、乗客乗り物のための受
動的拘束系（ｐａｓｓｉｖｅ　ｒｅｓｔ−ｒａｉｎｔ　
ｓｙｓｔｅｍ）の衝撃吸収安全バッグを膨ら丈せるのに
特に使用される。

〔従来の技術〕

乗り物が衝撃で潰れるような状況の時に、乗っている人
が受ける衝撃を和らげるためにガスで膨らませる防護用
バッグを使用することは、現在広く知られており、文書
にもよく記載されている。

この種の最初のころの系では、乗っている人と、風防ガ
ラス、ハンドル及び乗り物の計器盤との間に配置した衝
撃吸収バッグを膨らませるのに圧縮貯蔵ガスを用いてい
る０乗り物の急速な減速でガスが瞬間作動弁を通って放
出され、衝撃吸収バッグを膨らませる。貯蔵加圧ガス系
は、化学的ガス発生性火薬（ｐｙｒｏｔｅｅｈｉｃｓ）
物質の発火によって発生するガスを用いた系によって現
在大きく置き換わりつつある。そのような系では、適切
な検知機構に伴われた電気的に駆動される雷管（ｓｑｕ
ｉｂ）の如き発火装置を用いてガス発生組成物を点火さ
せている。

ｐ張用ガスが非毒性であることに対する最近の厳しい要
請のため、現在使用されているガス発生組成物の全部で
はないとしても、その殆どは無機アジドに基づいている
。初期のアジド組成物は、発生するガスの毒性は問題に
していなかった。なぜなら、その当時は発生したガスが
呼吸できるべきであると言うことは想定されていなかっ
たからである。非毒性ガスを与えるガス発生組成物、又
は大きな燃焼速度で燃焼するものを調製することは容易
であるが、一つのガス発生組成物で速い燃焼速度と非毒
性ガスの発生との条件を満たすようにすることは困難で
ある。

無機金属アジドのための共反応剤として金属酸化物を用
いて、衝撃吸収バッグを膨らませるための非毒性窒素ガ
スを発生させるようにしてきた。

無機アジドとの反応で、金属酸化物はアジド中の無機金
属を酸化物へ転化するための酸素を与える。

更に金属酸化物は反応し−て焼結凝集燃焼残渣を形成し
、それは容易にろ過される。しかし、無機アジドのため
の共反応剤として金属酸化物を用いることは幾つかの問
題を与え、その一つは、そのような混合物は一般に燃焼
が遅く、ベレットに形成しに＜＜、打ち抜き、ダイス及
び他の自動ペレット化機械の部品を屡々速く摩耗させる
ことである。

ガス発生粒状組成物をベレットへ形成すると、閉じられ
た用具を適切に膨らますのに必要な、均一に燃焼する推
進剤になることが一般に見出されている。ガス発生組成
物中無機アジドのための共反応剤として金属酸化物が用
いられた場合、合理的な燃焼速度を得るのに充分な表面
積を与えるために、組成物のベレットは非常に小さいか
又は非常に薄くしなければならない、そのようなベレッ
トは製造するのが難しく、大きなベレットよりも破壊さ
れ易い、アルカリ金属過塩素酸塩又はアルカリ金属硝酸
塩の如き一層効果的な酸化剤化合物をガス発生組成物に
添加して、金属酸化物・無機アジドガス発生組成物の燃
焼速度を増大することも出来るが、これらの酸化剤化合
物は燃焼温度を上昇し、組成物が燃焼した時ろ過問題を
起こす残渣を与える結果になる。

衝撃吸収バッグを膨らます目的で従来多くの瞬間燃焼ガ
ス発生組成物が提案されている。誘導期間が短く、燃焼
速度が大きく、嵩密度が大きくそして非毒性ガスだけを
生ずると言う特、徴を兼ね備えたガス発生組成物を開発
することが望ましい。

更に、火薬物質の反応による燃え殻である熱い固体残渣
をガス流から容易に除去できるように、反応生成物のろ
過性がよいことが望ましい。

ウトラキ（ＵＬｒａｃｋｉ）による米国特許第４，３７
６．００２号明細書には、ガスバッグを膨らませるのに
適した改良燃焼速度火薬組成物が記載されており、そこ
では酸化鉄の如き相乗的第一酸化剤成分が、チタン、ア
ルミニウム及び亜鉛の酸化物の少なくと６一種類からな
る残渣調節剤と組合せて、アルカリ金属又はアルカリ土
類金属アジドと一緒に用いられている。

米国特許第４，５４７，２３５号明細書には、窒素源と
してナトリウムアジドを用いた衝撃吸収バッグの膨張に
適した火薬組成物が記載されており、この場合二酸化珪
素及び硝酸カリウムがそれらと組合せて用いられ、速い
燃焼速度を持つガス発生組成物を与えている。

デイバレンティン（ＤｉＶａｌｅｎｔｉｎ）による米国
特許第３，９９６，０７９号明細書には、自動車の受動
的拘束系の空気バッグを膨らませるのに適した火薬ガス
発生粒状組成物が記載されており、この場合アルカリ金
属又はアルカリ土類金属のアジドが、酸化ニッケル又は
酸化鉄と少量（Ｏ２５％〜３，０％）の粘土と組合せて
用いられている。粘土は、粒状組成物の押し出し特性、
燃焼過程、機械的強度及び充填密度を改良するのに必要
であると記載されている。

ガス発生組成物は比較的低い温度で反応し、反応の固体
生成物はろ過器によって容易に保持される焼結物を形成
する。粘土の添加が火薬組成物の燃焼速度に影響を与え
ることについては何も示されていない。

ハミルトン（Ｈａｍｉｌｔｏｎ）による米国特許第４．
６９８，７０５号明細書には、０〜５重量％のベントナ
イト粘土が用いられた火薬ガス発生組成物が記載されて
いる。火薬組成物は被覆された粒子として記載されてお
り、その粒子は被覆前の粒子の全重量の１〜４％の被覆
重量を有する。そこには、ベントナイトの使用によって
組成物にどのような利点が与えられかについてはなにも
示されていない。

〔本発明の要約〕

本発明のガス発生組成物は、（、）約５０〜約７０重量
％の割合で、無機金属アジド、好ましくはアルカリ金属
又はアルカリ土類金属アジド、（ｂ）約２〜約３０重量
％の割合の第一金属酸化物酸化性化合物、及び（ｃ）約
２〜約４０重量％の第二酸化性化合物・粘土燃焼速度制
御混合物で、該第二燃焼速度制御酸化性化合物封鎖粘土
の比が、重量による割合で一般に約１＝１〜約１＝８で
ある混合物、からなる。

〔本発明の好ましい態様についての詳細な記述〕第二の
酸化及び燃焼速度制御に有効な量の無機硝酸塩と組合せ
て粘土を用いることにより、第一酸化性化合物として金
！ｉｃ酸化物を用いたベレ・ント化した粒状の無機金属
アジドガス発生組成物で起きる成る問題を解決すること
ができることが判明した。火薬組成物中に少量の粘土を
用いることにより、火薬組成物の燃焼速度を増大するこ
との他に、圧搾成形後ダイスから火薬組成物ペレットを
取り出す際に起きる摩擦が著しく減少する。これにより
ベレットの品質が改良される。第二酸化言うことが見出
されたことは全く思いがけないことであった。粘土は本
質的に少量の鉄、マグネシウム、ナトリウム及びカルシ
ウムの珪酸塩を含む珪酸アルミニウムであり、珪酸アル
ミニウムは酸化アルミニウムと二酸化珪素との相互作用
により形成することができるので、粘土は熱い酸化ナト
リウムと反応し、それによって固体残渣（クリンカー）
の形成に関与すると予想されるであろう。

実際には、本発明のガス発生組成物を用いると一層容易
にろ過することができる固体が得られる。

本発明の火薬組成物の成分として、第二酸化性化合物、
即ち金属硝酸塩又は金属過塩素酸塩と粘土との混合物を
用いることは、無機金属アジドと金属酸化物第一酸化性
化合物の燃焼速度を実質的に増大する手段を与える０本
発明の組成物は、第二酸化性化合物を添加しなくても燃
焼速度の幾らかの増大を示すが、燃焼速度の大きな増大
は、粘度と少量の金属硝酸塩酸化剤化合物との組合せを
使用することにより得ることができる。

ガスを発生させるための火薬組成物の燃焼速度を評価す
るために、混合した火薬粉末組成物の試料を０．５ｉｎ
ＴＭ径のダイス中で約８１，０００ｐｓｉの圧力で圧縮
成形し、約０．５ｉｎ長さの円柱に形成する９円柱の側
面はエポキシ・二酸化チタン混合物被覆によってその燃
焼を防ぐ、これらの円柱を窒素ガスで加圧した閉じた容
器中で一方の端に火を付けることにより燃焼速度につい
て試験する。ガス発生火薬組成物の燃焼速度は、円柱の
全長を燃焼するのに必要な時間である１通常各試験は、
平均燃焼速度を得るのに３〜６本の円柱を燃焼すること
を含んでいる。

本発明の火薬組成物は、熱線（ｈｏｔ　ｗｉｒｅ）又は
雷管によって発火させることができる。一般に、当分野
でよく知られているように、ガス発生組成物は、拘束系
の膨張性バッグに連通した容器中に閉じ込めて置くこと
ができる。固体生成物が袋の中に流れ込むのを制限する
ため通常ガス発生容器と膨張性バッグとの間のガス導管
中にバッフル及び（又は〉ろ過装置が配置されているで
あろう。

本発明のガス発生組成物に適した無機金属アジド成分は
、一般に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のアジド
の少なくとも一種類、好ましくはリチウムアジド、ナト
リウムアジド、カリウムアジド、リビジウムアジド、セ
シウムアジド、カルシウムアジド、マグネシウムアジド
、ストロンチウムアジド、及びバリウムアジドの少なく
とも一種類からなる。最も好ましくはナトリウムアジド
が用いられる。

適当な第−金ＩＫ酸化物酸化性化合物は、一般に、鉄、
珪素、マンガン、アルミニウム、タンタル、ニオブ、錫
及びニッケルの酸化物の少なくとも一種類から選択する
ことができる。好ましくは鉄とニッケルの酸化物が用い
られる。

粘土と組合せて用いるための第二金属酸化性化合物は、
−ｍに、（１）　リチウム、ナトリウム、カリウム、マ
グネシウム、カルシウム、バリウム及びアルミニウムの
金属硝酸塩の少なくとも一種類、及び（又は）（２）　
リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム及びバリ
ウムの金属過塩素酸塩の少なくとも一種類、から選択す
ることができる。金属硝酸塩が好ましく、最も好ましく
は硝酸カリウムが用いられる。

本発明の火薬組成物の燃焼速度を増大するために、粘土
の種々の源を第二酸化性化合物と組合せて用いることが
できる。一般に、どんな粘土でも用いることができる。

少量の鉄、マグネシウム、ナトリウム、及びカルシウム
の珪酸塩を含むアルミニウム及び（又は）マグネシウム
珪酸塩からなる粘土が好ましい。

好ましい第二酸化性化合物金属硝酸塩と粘土との組合せ
は、約２〜約４０重量％、好ましくは約５〜約３０重量
％、最も好ましくは約１０〜約２５重量％の割合で用い
られる。一般に、金属硝酸塩対粘土の重量比は、約１：
１〜約１：８、好ましくは約１：１〜１：６、最も好ま
しくは約１：２〜１：５である。第一金属酸化物酸化性
化合物は、本発明のガス発生火薬組成物中、約２〜約３
０重量％の量で用いられる。好ましくは約８〜約２８重
量％、最も好ましくは約１０〜約２５重量％の第一金属
酸化物酸化性化合物が用いられる。

同じ又は付加的利点を与えるため、本発明の組成物で金
属硝酸塩及び金属過塩素酸塩の代わりに付加的酸化性化
合物を用いることができることは、当業者に認められる
であろう０本発明のガス発生組成物の第二酸化性化合物
として適している酸化性化合物には、過酸化ナトリウム
及び過酸化カリウムの如き金属過酸化物が含まれる。

次の例は本発明の種々の態様を例示している。

本明細書及び特許請求の範囲中、特に規定しない限り、
温度は℃で、部、％及び割合は重量による。

次の例では、次のようにしてガス発生組成物を調製した
。下の表に列挙したような重量％で、成分を１１０℃で
乾燥し、然る後、適切な割合で秤量し、それら成分を完
全に混合した。然る後、それら例の組成物を０．５ｉｎ
直径のダイス中で約８１，０００ｐｓｉの圧力で圧縮成
形し、約０．５ｉｎ長さの円柱に形成した。その円柱を
窒素ガスで加圧した閉じた容器中で火を付けた後、円柱
を燃焼するのに必要な時間を決定することにより燃焼速
度の評価が行なわれた。燃焼速度（ｉｎ／秒）について
示された結果は、各組成を代表する３〜６本の円柱を燃
焼するのに必要な時間の平均値である。

例１ （対照、本発明には入らない） 重量％で次のガス発生組成物を調製した：ナトリウムア
ジド６２；黒鉛０．５；硝酸カリウム４．３６゜酸化第
二鉄３３．１４．上述の如く燃焼速度について試験する
と、それは０．７８ｉｎ／秒であった。

例２〜８ 本発明を例示するガス発生組成物２〜６を調製した１Ｍ
７及び８は対照である。

表■ ６２．００　０．５０　４．３６　　　２８．１４　　
５．００　　０．９５６２．００　０．５０　４．３６
　　　２３．１４　１０．００　　１．１０６２．００
　０．５０　４．３６　　　１８．１４　１５．００　
　１．１９６２．００　０．５０　４．３６　　　１３
．１４　２０．００　　１．１５６２．００　０．５０
　４．３６　　　８．１４　２５．００　　０．９８６
２．００　０．５０　４．３６　　　３．１４　３０．
００　　０．６４６２．００　０．５０　４．３６　　
　なし　３３．１４　０．４５車商標名ポルクレイ（Ｖ
ｏｌｃｌａｙ）ＨＰ　Ｍ−２０として売られているベン
トナイト粘土 ウトラキ（Ｕｔｒａｃｋｉ）による米国特許第４，３７
８，００２号明細書には、酸化アルミニウムを含み、又
はそれを含まず、鉄及び珪素の酸化物を含むガス発生組
成物が記載されている０例９〜１４では、ガス発生組成
物は、粘土を入れた珪素及びアルミニウムの酸化物の種
々の組合せを用いて作られている。

これらの例、特にアルミニウムと珪素の酸化物の混合物
が粘土の元素組成に似ている例１１は、その発明のガス
発生組成物中に粘土を使用すると発火性及び燃焼速度に
独特の利点を与えることを示している。

例９ （対照、本発明には入らない） 二酸化珪素をベントナイト粘土の代わりに用いた点を除
き、例５と同様な組成成分を用いてガス発生組成物を調
製した。上述の如く円柱状物を作り試験すると、測定さ
れた平均燃焼速度は０．３２ｉｎ／秒であることが分か
った。平均密度は２．０８ｇ／ｃｘ”であった。

例１Ｏ （対照、本発明には入らない） 同じ重量％の酸化アルミニウムを粘土の代わりに用いた
点を除き、例５と同様な組成及び割合でガス発生組成物
を調製した。上述の如く円柱状物を作り燃焼速度につい
て測定すると、平均燃焼速度は０．６２ｉｎ／秒である
ことが分かった。平均密度は２．０６ｙ／ｃｚ’である
ことが分かった。

例１１ （対照、本発明には入らない） １５重量％の量の二酸化珪素と５重量％の量の酸化アル
ミニウムとの混合物を例５の粘土の代わりに用いた点を
除き、例５と同様な成分及び割合を有するガス発生組成
物を調製した。上述の如くこの組成物から円柱状物を作
り試験すると、測定された平均燃焼速度は０．４４ｉｎ
／秒であることが分かった０組成物の平均密度は２．０
２／ｃｍ’であった。

例１２〜１４ （対照、本発明には入らない） 下の表（割合は全て重量％である）に記載されている如
きガス発生組成物の例１２〜１４を調製した。

これらの例は、付加的（第二）酸化剤化合物がガス発生
組成物中に存在しないと、ナトリウムアジドと完全に反
応させるのに必要な酸化鉄の通常の量の一部分を単に粘
土で置換しただけでは、例２〜６と比較して燃焼速度の
大きな増大を生じないことを示している。

１２　　　６２．００　　　　３８．００　　　　　　
　　　　　　　０．３６１３　　　６２．００　　　　
３３．００　　　　　５．００　　　　０．３５１４　
　　６２．００　　　　２３．００　　　　　１５．０
０　　　　　０．４５本商標名ポルクレイＨＰ　Ｍ−２
０として売られているベントナイト粘土 例１６〜２０ 下の表（割合は全て重量％である）に記載されている如
きガス発生組成物のＰＡ１６〜２０をＮ製した。

これらの例は、第二酸化剤化合物（硝酸カリウムによっ
て例示されている）の量を増大した時のガス発生燃焼速
度に及ぼす影響を示している。

例１５ 商標名マグナブライト（Ｍａｇｎａｂｒ　ｉ　ｔｅ）　
Ｆという種類の粘土をポルクレイＨＰ　Ｍ−２０の代わ
りに用いた点を除き、例２と同様な成分及び割きてガス
発生組成物を調製した。上述の如くこの組成物から円柱
状物を作り試験すると、測定された平均燃焼速度は０．
９０ｉｎ／秒であることが分かった０組成物の平均密度
は２．０６ｇ／ｃｚ’であることが分かった。

この例は、異なった種類の粘土、マグナブライトＦを使
用した場合を例示しており、それは白色スメクタイト粘
土の混合物であり、主にマグネシウムアルミニウム珪酸
塩からなっている。

６２．００　　０．５０　　１．８６　　　２０．６４
　　１５．００６２．００　０．５０　　３．００　　
　１９．５０　　１５．００６２．００　０．５０　４
．３６　　　１８．１４　　１５．００６２．００　　
０．５０　５．５０　　　１７゜００　　１５．００６
２．００　　０．５０　７．００　　　１５．５０　　
１５．００本商標名ポルクレイ（Ｖｏｌｃｌａｙ）ＨＰ
　Ｍられているベントナイト粘土 ０．７１ ０゜９０ １゜１９ １．１９ １．０２ ２０として売 本発明を成る特定の態様に関して記述してきたが、本発
明の範囲及び本質から離れることなく、多くの変更を行
なえることは、当業者には認められるであろう、また、
本発明は、本発明の本質及び範囲から離れることなく例
示の目的でここに記載した本発明の全ての変化及び修正
を全て含むものであることは理解されるであろう。

代　　理　　人 浅　　村 皓

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼速度が増大したガス発生組成物において、 （ａ）約５０〜約７０重量％の無機金属アジド、（ｂ）
   約２〜約３０重量％の第一金属酸化物酸化性化合物、及
   び （ｃ）約２〜約４０重量％の第二金属酸化性化合物・粘
   土燃焼速度制御混合物で、該第二酸化性化合物対該粘土
   の重量比が約１：１〜約１：８である混合物、 の混合物からなるガス発生組成物。
2. （２）無機金属アジドがアルカリ金属アジド及びアルカ
   リ土類金属アジドの少なくとも一種類から選択され、第
   二酸化性化合物が金属硝酸塩又は金属過塩素酸塩である
   請求項１に記載のガス発生組成物。
3. （３）第一金属酸化物酸化性化合物が、鉄、ニッケル、
   珪素、マンガン、アルミニウム、タンタル、ニオブ及び
   錫の酸化物の少なくとも一種類からなる群から選択され
   る請求項２に記載のガス発生組成物。
4. （４）第二酸化性化合物が、リチウム、ナトリウム、カ
   リウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及
   びバリウムの硝酸塩、又はリチウム、ナトリウム、カリ
   ウム及びバリウムの過塩素酸塩の少なくとも一種類から
   なる群から選択される請求項３に記載のガス発生組成物
   。
5. （５）アルカリ金属アジドがナトリウムアジドであり、
   第一金属酸化物酸化性化合物が酸化第二鉄であり、第二
   金属硝酸塩酸化性化合物が硝酸カリウムであり、粘土が
   ベントナイト粘土である請求項４に記載のガス発生組成
   物。
6. （６）非毒性のガスだけを生じて大きな燃焼速度で火薬
   材料の燃焼により自動車又は航空機の衝撃吸収安全バッ
   グを膨らませる方法において、（ａ）約５０〜約７０重
   量％の無機金属アジド、（ｂ）約２〜約３０重量％の第
   一金属酸化物酸化性化合物、及び （ｃ）約２〜約４０重量％の第二金属酸化性化合物・粘
   土燃焼速度制御混合物で、該第二金属酸化性化合物対該
   粘土の重量比が約１：１〜約１：８である混合物、 からなる粒子混合物を用いることによって増大した燃焼
   速度が得られている安全バッグ膨らまし方法。
7. （７）無機アジドがアルカリ金属アジド及びアルカリ土
   類金属アジドの少なくとも一種類からなる群から選択さ
   れ、第一金属酸化性化合物が酸化鉄であり、第二金属酸
   化性化合物が硝酸カリウムであり、粘土がベントナイト
   粘土であるペレット化した混合物を用いることにより、
   増大した燃焼速度が得られている請求項６に記載の方法
   。