JPH0465384A - ガス発生剤 - 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、車輌搭乗者保護バッグのだめの低温ガス発生
剤に関する。

［従来の技術］ 車輌が衝突等の事故に遭遇した際に、搭乗者を保護する
ための安全装置として、エアバッグと呼ばれるものが知
られている。このエアバッグは、事故時車輌が急停止な
いしは急減速したとき、搭乗者の前方部分に組み込まれ
たバッグを、ガス発生剤の燃焼により発生したガスで膨
脹させてエアクツションとなし、これが搭乗者と車輌内
部構造物との間に介在してこれらの間の二次的衝突を防
ぎ、搭乗者を保護するというものである。

このような保護バッグ用のガス発生剤は、極めて短時間
の内にバッグを膨脹させるような十分なガスを発生する
ことができるものでなければならない。例えばバッグか
ステアリングホイールに装着される場合では、ｌＯ〜６
０ｍ５ｅｃ以内に７０〜８０交のバッグを膨脹時内圧１
．３ｋｇ／ｃｍ２程度に膨脹させるに必要なガスを発生
することが要求される。また、その時発生するガスは、
バッグを燃焼させたり、あるいは万一バッグが破損する
ような事態を招いても、搭乗者にとって有毒であったり
、火傷を負わせるようなことがあってはならない。

このようなガス発生剤としては、従来アジ化金属を主体
とし、これに酸化物、過酸化物等を配合した窒素ガス発
生剤が知られている。

たとえば、アジ化金属に発熱を抑えるために反応熱の比
較的小さな酸化鉄、酸化ニッケル、二酸化マンガン、酸
化銅等の金属酸化物を配合したものがある（特公昭５３
−１３５９６号）。しかし、この組成物では反応速度か
遅いため、上記所望の高い反応速度を得るためには高圧
下で反応させる必要があり、このためガス発生器は耐高
圧構造となり、重量も増加する。この組成物の反応速度
を上げるためにさらにＫＣｌＯ４を添加した組成物も知
られているが（特公昭５８−３４４３８号、特開昭８３
−２２２０８９号）、この組成物は、高温ガスを発生し
、冷却手段が大きくなってしまう。

一方、低圧で高反応速度を得るガス発生剤としてアジ化
金属−ＫＣｌＯ４にさらにＳｉ、Ｂ等の還元剤を添加し
た系も知られているが（ＵＳ　Ｐ　２９８１６１６）、
これは更に温度上昇が大きく、保護バッグ用ガス発生剤
としては実用上冷却手段が大きくなってしまい、使用は
困難である。

このように保護バッグ用ガス発生器としての要求を満た
すには、実用上はガス発生剤か高圧下の反応を行なうこ
とを要するために、従来ガス発生剤としては高圧下に反
応速度が大きい組成選択を行ない、ガス発生器は耐高圧
構造に設計されている”。

しかしながら、ガス発生器を耐高圧構造とすると必然的
に重量が増大することになるが、これは近年、省エネル
ギー等のため重視されている車輌の軽量化指向とは相客
れないものであり、また耐高圧構造はコストの増大化を
招くことにもなる。更に、ステアリングホイール内に収
納する運転席用エアパックに用いる場合には、ステアリ
ングホイール全体が重くなり、運転者か疲れる等の弊害
も生じる。

このように保護バッグ用ガス発生剤に対して要求される
高い反応速度の実現とその発生剤を組込んだガス発生器
の軽量化とは、二律背反的な関係にあり、これらを同時
に実現することは極めて困難で、事実、低い圧力（１〜
数十ｋｇ／ｃｍ’）で作動し得る実用的軽量構造のガス
発生器に言及した報告はない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、こうした実情に鑑み、１〜数十ｋｇハ］２と
いった低圧力の下でも所望の高い反応速度を実現でき、
かつ、低温のガスを発生できる新規なガス発生剤を提供
することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、前記した課題を解決するため、アジ化金
属、過塩素酸アルカリ及び酸化金属からなる系に着目し
て鋭意検討した。

すでに述べたように、酸化金属による金属アジドの酸化
分解反応は、発熱は比較的小さいか、反応速度も小さい
。そして、これにＫＣｌＯ４を添加して反応速度を増大
させることはできる。

しかし、そうした場合には温度上昇が著しく、例えばア
ジ化金属としてＮａＮ３を用いたときには、この酸化分
解反応生成物であるＮａ２Ｏは１２８０℃以上では、更
にＮａ＋０２に分解し、又、Ｎａは８４０℃で気体とな
るので、ＫＣｌＯ４を添加して反応速度を上げようとす
れば、非常に高温の気体となったＮａは発生器内の濾過
器で濾過できないので、これを強力に冷却固化する手段
を講じる必要が生じることとなり、実用上新たな問題が
生起する。

そこで、更に検討を続けＫＣｌＯ４の添加量を抑制する
一方、酸化金属の添加量は増加して、これによりアジ化
金属の酸化に必要な酸素を確保するようにしたところ、
特定の条件の下では驚くべきことに、低圧においても高
い反応速度が得られ、しかも温度上昇も抑えることかで
き、上記のような不都合を生じることがないことを知見
し、本発明に至った。

すなわち、本発明はアジ化金属及び該アジ化金属を分解
し、窒素を発生せしめる酸化剤からなるガス発生剤にお
いて、該酸化剤がＫＣｌＯ４及び酸化金属の両成分であ
り、酸化剤の合計量がアジ化金属を酸化物にするときに
必要な酸素の化学量論当量比で１．０５〜１．５０とし
、かつアジ化金属とＫＣ１０４の重量比が９４二６〜７
９：２１の間とすることを特徴とする低温ガス発生剤で
ある 本発明に使用するアジ化金属としては、ナトリウムアジ
ド、カリウムアジドなどのアルカリ金属アジドあるいは
アルカリ土類金属アジドが挙げられ、好ましくはアジ化
ナトリウムである。

又、本発明に使用する酸化金属としては、その金属が比
較的高沸点で毒性が少なく、酸化物では生成熱が大きく
、高温でＮａにより還元できる金属酸化物であり、例え
ば、Ｍｇ、Ｚｎ。

Ａｌ５Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ５ＳｂＳＳｎ、Ｃｒ。

ＭＯｌＷ　％　Ｆ　ｅ　ＳＣＯ％　Ｃｕ　％　Ｎ　１等
の金属の酸化物が挙げられるか、Ｆｅ２Ｏ３又はＣｕＯ
が特に好ましい。Ｆｅ２Ｏ３とＣｕＯとの組合せが、燃
焼速度を高めるためには好適な酸化剤の組合せである。

本発明のガス発生剤においては、その組成比か重要であ
る。

酸化剤は、上記のようにＫＣ１０４と酸化金属の両者を
使用するが、これらの合計量は、アジ化金属を酸化物に
するに足る酸素量−化学量論量よりも過剰で使用され、
化学量論当量比で１．０５〜１．５０であり、そして、
この条件下にアジ化金属とＫＣｌＯ４の重量比が９４：
６〜７９：２１の範囲内に保持されていなければならな
い。

特に好ましいアジ化金属と酸化物の化学量論当量比は、
１．ｌＯ〜１．４０であり、アジ化金属とＫＣｌＯ４の
重量比は９０：１０〜８２：１８である。

上記の条件を満たさない場合には、低圧燃焼性を示さな
いか、あるいは低圧燃焼性であっても温度上昇が激しく
、Ｎａを十分トラップすることかできず、流出するＮａ
が多量であるため、アルカリがガス発生器の作動時、目
に入って失明する危険があり、また、Ｎａ等の隔週装置
が大きく、重くなりすぎる等の不都合を生しる。

又、本発明の組成物には、前記の必須三成分の他にも必
要に応じて反応残渣（Ｎａ２０）のトラップ剤として５
ｉ０２等、着火感度向上剤としてＢ、Ｓｉ等、また、成
形性改良剤として水ガラス等の補助添加剤を添加するこ
とができる。

本発明のガス発生剤をエアパックに用いる場合にはエア
バッグ用ガス発生器内の所定位置に装填される。

このエアバッグ用ガス発生器には各種のものが知られて
おり、そのいずれのものも本発明のガス発生剤を適用で
きるが、特に本発明のガス発生剤に好適なガス発生器に
ついて以下に説明する。

図においてＡは容器であり、フィルター、ガス発生剤等
の内部部品を収納固定でき、容易に取り出せない構造と
し、かつ、ガス流路を確保できる容積を有し、ガス圧力
（〜５０）ｃｇ　／　ｃｄ　）に耐える構造であればよ
い。図では上客体１と上客体２を螺着固定した構成の例
である。

３は前記した容器Ａ内において、上端を上部容体２と所
定の間隙を設けてガス流入路４となして下部容体１に立
設状とされた内筒であって、該内筒３で実質的に仕切ら
れたガス発生室５を形成し、該ガス発生室５内にアジ化
金属を主体とするガス発生剤６，６．６・・・・・・を
挿入するとともに点火機構７を配設しである。

８は前記した内筒３の外側において、前記内筒３と所定
の間隔を隔てて同心的に上部容体２と一体的として垂下
された筒状隔壁で、該筒状隔壁８の下端と下部容体ｌの
底部との間に所定間隙のガスの流出路９が設けられ、前
記した内筒３と上記筒状隔壁８とで実質上仕切られた濾
過室１０が構成される。

ガス発生室５内においてガス発生剤ｅ、ｅ、ｅ、・・・
点火機構７によって高温で分解させて窒素ガスを発生さ
せれば、該ガスは内筒３と上部容体２との間隙のガス流
入路４を通って濾過室１０内を下方に流れ、筒状隔壁８
と下部容体１との間隙であるガス流出路９を通って流れ
ることとなる。

１１は前記濾過室１０内において前記した濾過室１０内
を流れるガス流と平行に装着した金属製網体であり、該
網体１１は複数枚層状に濾過室ＩＯ内に装着されている
。

１２は容器Ａの側壁に設けられたガスの流出口となる開
口部であり、１３は前記した開口部１２に設けられた微
粒フィルタ、１４は微粒フィルタ１３の保持具である。

又、Ｂは折畳まれて容器Ａに取着されたエアバックであ
る。

前記した筒状隔壁８と下部容体１とで形成されるガスの
流出路９の流路面積は濾過室１０及びガス流入路４の流
路面積より小とされている。

本実施例は例えば上記のように構成されるので、ガス発
生室５内の金属アジドを主成分とするガス発生剤ｅ、ａ
、ｅ、・・・が点火機構７の作動により高温で分解され
窒素ガスを急速に発生し、該ガスは、ガス発生室５を形
成する内筒３と上部容体２との間隙のガス流入路４より
複数層の金網１１，１１．１１・・・・・・で形成され
る透過室１０内を上方より下方に向けて流れ、前記金網
１１，１１．・・・・・層内を通過することによって冷
却されると同時に、アジ化金属を主成分にするガス発生
剤６，８．６．・・・・・が高温で分解されるときのＮ
ａを冷却し固化し、又、前記固化した残渣あるいはその
他の固体残渣を捕集するものであり、固体残渣等を捕集
されたガスは円筒隔壁８と下部容体Ｉとで形成されるガ
ス流出路９を通り、更に容器Ａの側壁の開口部１２に設
けられた微粒フィルタ１３によって微粒子を濾過して前
記開口部により噴出し、エアバックＢを急速に膨脹させ
るものである。

微粒子フィルターは、例えばセラミックウール、焼結金
網等で構成される。

前記したように、金属アジドを主成分とするガス発生剤
か高温で分解されるときに生ずるＮａは、高温ガス中で
は蒸気で存在するが、冷却されるにしたがって液体の金
属又はＮａの化合物となって金網１．１　、１１　、１
１　、・・・・に付着する。

この冷却過程で、Ｎ　ａ＋０２−＋Ｎ　ａ　２０がおこ
るが、このとき化学量論比より多い酸素か必要で、Ｎａ
のまま残らなくなり、気体のＮａが少なくなるので、減
退しやすくなる。

単純に従来の酸化剤を化学量論比より増重した時には、
酸化金属の場合は低温ガスを発生するが、燃焼速度が下
がり、より高圧を要し、ＫＣｌＯ４の時は高温ガスを発
生する。ＫＣｌＯ４の量を制限し、酸化金属が当量以上
に存在すると、驚いたことに燃焼速度を維持したまま低
温ガスを発生する。これは酸化金属のＮａによる還元反
応と考えられる。

前記したガス流出路９を通過したガスは、容器Ａの側壁
に設けられた開口部１２より噴出してエアバックＢを急
速に膨脹させるものであるが、前記の開口部１２に微粒
子用フィルタ１３が設けられているので、前記の濾過室
ｉｏに装着された金網１１，１１，１１．・・・・・・
によって捕集されながった微粒子は前記の微粒子用フィ
ルタ１３によって捕集され固体残渣等が混入しないガス
をエアバックＢに作用することができるものである。

次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ ガス発生剤として以下に示す５種の組成のものを混和し
、打錠して径８■のベレットを調製した。

（１）　ＮａＮ５−Ｙ、Ｃ１０４−７９−２１（重量比
、以下同じ） （２）　ＮａＮ３−ＫＣ１０４＝９５−５＜３）　　　
ＮａＮｚ−ＫＣｌ０４−Ｆｅ　　２０：＋　　−７４，
８９，９１５，３（Ｎ　ａ　Ｎ　３と酸化物の化学量論
比１．０．ＮａＮ、とＫ　ＣＩ　Ｏ４の重量比８８：１
２）（４）ＮａＮａ−ＫＣ１０４−Ｆｅ２０３−７２．
５−９．８　１７．９　（Ｎ　ａ　Ｎ　３と酸化物の化
学量論比１．１．Ｎ　ａ　Ｎ　３とＫＣｌＯ４の重量比
８計１２）（５）ＮａＮｘ−ＫＣｌ０４−Ｆｅ２０３−
Ｃｕ　０−７１．４−９．５−１４．８−４．５　　（
Ｎ　ａ　Ｎ３と酸化物の化学量論比１．０５．　Ｎ　ａ
　Ｎ　３とＫＣｌＯ４の重量比８８　：　１２　） 図面に示す構造のガス発生器に、上記ガス発生剤を発生
Ｎ２が１２モルになるように、６５〜７５ｇ装填した。

このガス発生器を８（Ｉｆｌのタンク内で作動させた。

ななお、着火薬としてＢ−ＫＮＯ３−２０−８０を１．
５ｇ用いた。

実施例３ ＮａＮ３と酸化物の化学量論比を１．１に固定し、Ｎａ
Ｎ：＋とＫＣｌ　０４の重量比の影響について調べた。

結果は以下の通りである。

［注］流出Ｎａ量は、６０Ｒタンク内を水洗し、塩酸に
て中和滴定することにより求めた。

実施例２ ＮａＮ３−ＫＣ１０４の重量比が８８：１２の組成につ
いて、ＮａＮ３と酸化物（ＫＣ１０４＋Ｆｅ２０３）の
化学量論比の影響を下に示す。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明の三元系組成物においては
、特定の組成範囲を選択することによって、保護バッグ
用ガス発生剤として要求される高い反応速度を低い圧力
の下で得ることができ、しかも鋼管爆轟性もないので、
ガス発生器を耐高圧構造にすることを要せず、又、流出
Ｎａをトラップするための強力な冷却手段を講じる必要
もなく、保護バッグの軽量化に寄与することができる。

このように、本発明によれば、ガス発生剤としての要求
性能と、ガス発生器、ひいては車輌の軽量化という従来
両立させることが極めて困難であった課題を解決するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図は、ガス発生器の一例を示す概略図。 特許出願人　旭化成工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　アジ化金属及び該アジ化金属を分解し、窒素を発生せ
   しめる酸化剤からなるガス発生剤において、該酸化剤が
   ＫＣｌＯ＿４及び酸化金属の両成分であり、酸化剤の合
   計量がアジ化金属を酸化物にするときに必要な酸素の化
   学量論当量比で１．０５〜１．５０とし、かつアジ化金
   属とＫＣｌＯ＿４の重量比が９４：６〜７９：２１の間
   とすることを特徴とするガス発生剤。