JPH0671156A

JPH0671156A - ガス発生剤組成物

Info

Publication number: JPH0671156A
Application number: JP22883492A
Authority: JP
Inventors: Koji Ochi; 弘二越智; Kazunori Matsuda; 和典松田; Choichi Asano; 暢一浅野; Kazuyuki Narita; 和之成田
Original assignee: Nippon Oil and Fats Co Ltd
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 1992-08-27
Filing date: 1992-08-27
Publication date: 1994-03-15

Abstract

(57)【要約】【目的】少ない含有量で残渣が効果的に捕集されると
ともに、特別に配慮された濾過機構を使用せずとも、燃
焼圧力の増加を引き起こすおそれがなく、しかもガス発
生器の小型軽量化を図る。【構成】ガス発生剤組成物は、アジ化ナトリウムと酸
化剤とを主成分としてなるガス発生剤組成物において、
アルミン酸マグネシウムを２〜８重量％含有してなる。
また、前記アルミン酸マグネシウムの比表面積が１２０
〜２５０m²／ｇであることが、残渣との反応性を向上さ
せて残渣の捕集効果を高めるために好適である。このガ
ス発生剤組成物は成形されガス発生剤ペレット５とし
て、ガス発生器１の燃焼室６に収容され、燃焼により窒
素ガスを発生する。このガス中の残渣は冷却捕集材８，
９よりなる濾過機構により効果的に捕集される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばエアバッグを
膨張させるためのガス発生装置（以下、単に「ガス発生
器」という）に利用されるガス発生剤組成物に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】エアバッグは、例えば自動車の車室内の
ステアリングホイールに装着され、衝突時に膨出して乗
員を保護する。このエアバッグを膨らませるために用い
られるガス発生剤は、通常ペレット状もしくはディスク
状に圧縮成型され、ステンレスやアルミニウム等の金属
製ガス発生器内に組み込まれる。このガス発生剤とし
て、アジ化ナトリウムと各種酸化剤とを主成分とするも
のが知られており、これを燃焼させることにより窒素ガ
スを発生させ、エアバックを膨張させる。

【０００３】アジ化ナトリウムを主成分とするガス発生
剤は、燃焼によりガス成分としては清浄な窒素ガスだけ
を発生するので、ガス発生剤としては極めて好ましいも
のである。しかし、同時に副生するナトリウムやナトリ
ウム化合物の残渣（以下、単に「残渣」という）は有害
であるため、ガス発生剤としては、副生した残渣を無害
化するか、もしくはガス発生器内に組み込まれた金網や
フィルタ類（以下、単に「濾過機構」という）で簡単に
捕集されやすいように化学的に変化させる組成であるこ
とが望ましい。

【０００４】このような観点から、ガス発生剤中に各種
の添加剤を配合することにより、前記目的を達成するた
めの手段が知られている。例えば、特公昭５８−２０９
２０号公報には、金属アジドと酸化剤とからなるガス発
生剤から生成される残渣を無害化する組成物として、生
成される残渣と低融点ガラスを成形することを保証する
二酸化珪素等を含有せしめる組成物が提案されている。

【０００５】また、特開昭５１−２９２０９号公報に
は、金属アジドと硝酸塩類の混合物に含水珪酸アルミナ
あるいは珪酸アルミン酸マグネシウムを上記混合物１０
０重量部に対して２０〜５０重量部添加せしめてなる組
成物が提示されている。

【０００６】しかし、このような従来の組成物は、大部
分が二酸化珪素もしくは珪酸塩を添加剤として用いてい
ることから、これら添加剤がアジ化ナトリウムと酸化剤
との反応の結果生じる残渣と反応した際には、珪酸ナト
リウムの如き粘着性の低融点ガラスを形成する。この粘
着性の低融点ガラスは、濾過機構で捕集され易い反面、
濾過機構の中で局部的に目詰まりを起こしやすいという
欠点を有している。

【０００７】このような目詰まりは、ガス発生剤燃焼時
のガス発生器内の圧力（以下、単に「燃焼圧力」とい
う）を高める原因となり、この高い燃焼圧力は、さらに
ガス発生剤自身の異常燃焼を引き起こす原因ともなる。
そして、この現象を抑止するには、濾過機構の構成につ
いて特別に配慮することが必要となるが、このような対
策は、ガス発生器の製造工程を複雑にすることになる。
また、濾過機構の構成について特別に配慮しない場合に
は、高い燃焼圧力を見込んで、ガス発生器ケースの耐圧
性能を十分に確保しておく必要があり、このような対策
は、ガス発生器の大きさ、重量の増加を招き、製造上の
改良を要する結果となる。

【０００８】一方、特公昭５３−２１５６号公報には、
金属アジドと酸化剤とからなるガス発生剤において、残
渣の全部と反応するのに十分な量の二酸化珪素、酸化ア
ルミニウム、酸化チタニウム、酸化スズ、および酸化亜
鉛からなる群から選ばれた酸化物を含むか、または前記
酸化物と、珪素、アルミニウム、スズ、および亜鉛から
なる群から選ばれた金属との混合物を含む組成物が提示
されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この特公昭
５３−２１５６号公報に記載されている二酸化珪素以外
の添加剤は、残渣と反応してアルミン酸塩、チタン酸塩
等の如き酸素含有化合物を生成するが、実際には二酸化
珪素を用いた場合の珪酸塩が生成する比率から比較する
と、これらアルミン酸塩、チタン酸塩が生成する比率は
少なく、残渣の捕集に有効ではないという問題があっ
た。

【００１０】さらに、それらの添加量は、残渣の全部と
反応するのに十分な量が必要であることから、数十重量
％という量となる。このことはガス発生剤生成物に占め
るアジ化ナトリウムの比率を相対的に減少させることに
なるため、ガス発生剤自身の燃焼速度をかなり低下せし
めるばかりでなく、ガス発生器１個当たりに組み込むべ
きガス発生剤の量が多くなり、ガス発生器の小型軽量化
が達成しずらくなるという問題があった。

【００１１】この発明は上記従来の問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、少ない含有量で残渣が効
果的に捕集されるとともに、特別に配慮された濾過機構
を使用せずとも、燃焼圧力の増加を引き起こすおそれが
なく、しかもガス発生器の小型軽量化を図ることができ
るガス発生剤組成物を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明ではアジ化ナトリウムと酸化剤を主成分と
してなるガス発生剤組成物において、アルミン酸マグネ
シウムを２〜８重量％含有してなるガス発生剤組成物を
その要旨としている。また、この発明をより一層効果的
に実施するためには、使用するアルミン酸マグネシウム
の比表面積が１２０〜２５０m²／ｇであることが望まし
い。

【００１３】次に、上記この発明の各構成要件について
順次説明する。アジ化ナトリウムは、ガス発生器に用い
られるガス発生剤の主成分として最も一般的な物であ
る。アジ化ナトリウムの粒度は、高い燃焼速度を得るた
めには、平均粒径は２０μm 以下であることが望まし
い。

【００１４】アジ化ナトリウムと共に用いられる酸化剤
としては、従来から知られているものが使用され、例え
ば過塩素酸カリウム、過塩素酸アンモニウム等の過塩素
酸塩、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム等の硝酸塩、酸化
銅、酸化鉄、二酸化マンガン等の金属酸化物が好適に用
いられる。中でも、アジ化ナトリウムと配合した際の燃
焼温度が低いこと、燃焼速度が高いこと、化学的安定性
が良いこと、コストが低いこと等の観点から二酸化マン
ガンが特に好ましい。また、この二酸化マンガンの粒度
は、高い燃焼速度を得るためには、１０μm 以下である
ことが好適である。

【００１５】アジ化ナトリウムと酸化剤との配合割合に
ついては、使用する酸化剤の種類によりその最適組成は
異なるが、アジ化ナトリウム４０〜７５重量％に対して
酸化剤２５〜６０重量％の範囲が適当である。

【００１６】次に、この発明におけるアルミン酸マグネ
シウム（MgAl₂O₄)は、アルミニウム塩とマグネシウム塩
の水溶液からｐＨ，温度、攪拌速度等の定められた条件
下に設定することによりアルミン酸マグネシウムの共沈
物を得た後、これを水洗、乾燥し、所望の粒度に粉砕し
たものが用いられる。このアルミン酸マグネシウムの粒
径は、１０μm 以下であることが好適である。

【００１７】アルミン酸マグネシウムの含有量としては
２〜８重量％であることが必要である。この含有量が２
重量％未満の場合、残渣との反応割合が少ないため、残
渣を十分に捕集することができない。また、含有量が８
重量％を越える場合、アジ化ナトリウムの配合比が相対
的に減少し、燃焼速度が急激に低下する。

【００１８】燃焼速度が低すぎると、それを補うためガ
ス発生剤ペレットの表面積の増大を必要とし、ペレット
の厚みを薄くする必要が生じ、このことはペレット強度
の低下をもたらす。ペレット強度が低下すると、ガス発
生器が何年もの間、自動車の車室内で激しい振動や高低
の大きい過酷な温度条件にさらされた場合に、ペレット
が割れたり粉化したりし、このことはガス発生剤燃焼時
の燃焼室内の予期せぬ高圧をもたらす。

【００１９】さらにアジ化ナトリウム配合比の相対的な
減少は、所定のアジ化ナトリウム量を確保するためガス
発生器１個あたりに必要となるガス発生剤の量が増える
こととなり、その結果ガス発生器の重量および形状の増
大をもたらすこととなる。

【００２０】従って、アルミン酸マグネシウムの配合量
としては上述のように２〜８重量％の範囲であることが
必要である。アルミン酸マグネシウムは、粒径は一定で
あっても、比表面積の値はその結晶構造によってかなり
変化する。例えば、平均粒径３．２μm のアルミン酸マ
グネシウムを温度を変えて焼成した場合の、比表面積の
影響を図１に示す。焼成温度が３００〜９００℃の間
で、比表面積の値がピークを示すのは、結晶構造がバイ
アライト構造からスピネル構造に変化する過程のアモル
ファスの状態であるためと考えられる。

【００２１】この発明のガス発生剤組成物に用いるアル
ミン酸マグネシウムは、上記アモルファスの状態、すな
わち比表面積で言うならば１２０〜２５０m²／ｇである
場合に、一層その効果を発揮する。この範囲はアルミン
酸マグネシウムの粒径が１０μm 以下である場合には適
用が可能である。

【００２２】比表面積が１２０m²／ｇ未満の場合、残渣
の捕集効率が低く、比表面積が１２０m²／ｇ以上の場
合、残渣の捕集効率は格段に向上する。また、比表面積
が２５０m²／ｇより大きいアルミン酸マグネシウムは、
工業的に製造することが困難であり、これらのことか
ら、アルミン酸マグネシウムの比表面積は１２０〜２５
０m²／ｇが最適である。

【００２３】アルミン酸マグネシウムを２〜８重量％配
合したガス発生剤組成物は、残渣の捕集効率が優れてい
る他に次の利点がある。すなわち、アルミン酸マグネシ
ウムを２〜８重量％配合したガス発生剤組成物は、残渣
が濾過機構で目詰まりを起こしにくいため、燃焼圧力
が、二酸化珪素や珪酸塩など他の残渣捕集用の添加剤を
配合した組成物に比較して、低く抑えられる。

【００２４】

【作用】この発明のガス発生剤組成物においては、添加
剤として２〜８重量％のアルミン酸マグネシウムを含有
している。そのため、ガス発生剤組成物の燃焼後の残渣
はアルミン酸マグネシウムと反応して粒子径の大きな生
成物となるとともに、その生成物の粘着性も少ないと考
えられる。従って、残渣が濾過機構の中で目詰まりを起
こすことなく濾過機構で容易かつ円滑に捕集される。

【００２５】さらに、アルミン酸マグネシウムの比表面
積の範囲を１２０〜２５０m²／ｇとすることにより、残
渣との反応性が向上して残渣の捕集作用をより一層効果
的に発揮せしめることができる。

【００２６】

【実施例】以下にこの発明を具体化した実施例を比較例
と対比して説明する。なお、各例において重量％を％と
略記する。（実施例１）アジ化ナトリウム５９％、二酸化マンガン
３９％、アルミン酸マグネシウム２％からなる組成物に
水／アセトンの混合液を適当量添加した後、品川式混和
機（（株）三英製作所の商品名）で約２０分間混合し
た。混合後の湿薬を３２メッシュの絹網を用いて裏ごし
することにより、粒径約０．５ｍｍの造粒薬を作った。
この造粒薬を乾燥した後、ロータリー式打錠機を用い
て、直径７ｍｍ、厚さ４ｍｍの円筒状のペレットを製造
した。なお、アルミン酸マグネシウムは大気中、４００
℃で４時間焼成したものを用いた。

【００２７】このペレット約９０ｇを、図２に示すガス
発生器の燃焼室内に装填した。すなわち、円筒状に形成
されたガス発生器１は、その中心部に電気式点火器２お
よび点火薬３が配置された点火室４と、点火室４の外周
に同心円状に形成され、ガス発生剤ペレット５が装填さ
れている燃焼室６と、その外周に同じく同心円状に形成
された冷却捕集室７と、生成した窒素ガスの冷却および
残渣の捕集を行う冷却捕集材８、９からなる濾過機構と
を備えている。点火室４と燃焼室６との間の隔壁および
燃焼室６と冷却捕集室７との間の隔壁には通気孔１０，
１１が設けられ、さらに冷却捕集室７にはガス噴出口１
２が設けられている。

【００２８】そして、点火器２により点火薬３が着火さ
れると、その炎が通気孔１０を介して燃焼室６に伝播さ
れ、ガス発生剤ペレット５が燃焼して窒素ガスを発生す
る。この窒素ガスは冷却捕集材８、通気孔１１を介して
冷却捕集室７に導入され、さらに冷却捕集材９を介して
ガス噴出口１２から噴出される。

【００２９】このようなガス発生器１を６０リットルの
タンクに取付けた後、作動させ、燃焼圧力とタンク内に
排出された残渣（ナトリウム量）を測定した。なお、燃
焼圧力は燃焼室６の圧力であり、燃焼室６の一部に設け
られた図示しない取付孔に圧力センサを取付けて計測し
た。また、燃焼圧力波形から燃焼時間を測定した。ま
た、代表的な燃焼圧力波形を図３に示す。この図３にお
いて、燃焼時間は燃焼開始から燃焼圧力が最大燃焼圧力
Ｐの１／１０に至るまでの時間とした。それらの結果を
表１に示す。

【００３０】このように、この実施例のガス発生剤組成
物は、２％という少ないアルミン酸マグネシウムの含有
量でも残渣との反応性が良く、生成物の粘着性も少ない
ため、残渣が冷却捕集材８，９で目詰まりを起こすこと
なく効率良く捕集される。そして、特別に配慮された濾
過機構を使用せずとも、燃焼圧力の増加を引き起こすお
それがない。しかも、生成ガス量の十分な確保を図るこ
とができるとともに、ガス発生器を設計する上で必要と
なるガス発生剤の重量を少なくすることができ、ガス発
生器の小型軽量化および製造コストの低減を図ることが
できる上に、ガス発生器の製造が容易になる。

【００３１】さらには、上述のように燃焼圧力が低いた
め、ガス発生器ケースの耐圧性能を低く設定することが
可能であり、これによってもガス発生器の軽量化を遂げ
ることができる。（実施例２および３）表１に示す組成（実施例２および
３）で、実施例１と同様な方法によりガス発生剤組成物
を各々製造し、同じ方法で各々の特性を評価した。ただ
し、ガス発生器内に組み込まれるペレットの量は、ガス
発生器１個当たりのアジ化ナトリウムの量が一定になる
ように調整した。その結果を表１に示す。（比較例１〜３）表１に示す組成（比較例１〜３）で、
実施例１と同様な方法によりガス発生剤組成物を各々製
造し、同じ方法で各々の特性を評価した。ただし、ガス
発生器内に組み込まれるペレットの量は、ガス発生器１
個当たりのアジ化ナトリウムの量が一定になるように調
整した。その結果を表１に示す。

【００３２】表１中、アジ化ナトリウムは東洋化成工業
（株）のものを使用した。このアジ化ナトリウムの粒度
は平均９．６μm であった。また、二酸化マンガンは東
ソー（株）製の商品名電解二酸化マンガン「ＦＭＨ」を
使用した。さらに、アルミン酸マグネシウムは富田製薬
（株）のものを使用した。このアルミン酸マグネシウム
の粒度は平均３．２μm であり、比表面積はＢＥＴ法に
よる測定の結果１７０m²／ｇであった。

【００３３】

【表１】

【００３４】（実施例４）アジ化ナトリウム５８％、二
酸化マンガン３４％、比表面積が１２７ｍ²／ｇのアル
ミン酸マグネシウム８％からなる組成物に水／アセトン
の混合液を適当量添加した後、品川式混和機で約２０分
間混合した。混合後の湿薬を３２メッシュの絹網を用い
て裏ごしすることにより、粒径約０．５mmの造粒薬を作
った。造粒薬を乾燥した後、ロータリー式打錠機を用い
て、直径７mm、厚さ３．５mmの円筒状のペレットを製造
した。

【００３５】このペレット約９２ｇを、図２に示すガス
発生器の燃焼室内に装填した。以下、実施例１と同様に
して、残渣量、燃焼圧力および燃焼圧力波形から燃焼時
間を測定した。その結果を表２に示す。（実施例５および６）ガス発生剤組成は実施例４と同じ
で、アルミン酸マグネシウムの比表面積は表２に示す値
（実施例５および６）のものを使用して、実施例４と同
様な方法によりガス発生剤組成物を各々製造し、同じ方
法で各々の特性を評価した。その結果を表２に示す。（比較例４）ガス発生剤組成は実施例４と同じで、アル
ミン酸マグネシウムの比表面積は表２に示す値（比較例
４）のものを使用して、実施例４と同様な方法によりガ
ス発生剤組成物を各々製造し、同じ方法で各々の特性を
評価した。その結果を表２に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】表２中、アジ化ナトリウムは東洋化成工業
（株）のものを使用した。このアジ化ナトリウムの粒度
は平均９．６μm であった。また、二酸化マンガンは東
ソー（株）製の商品名電解二酸化マンガン「ＦＭＨ」を
使用した。さらに、アルミン酸マグネシウムは富田製薬
（株）のものを使用した。このアルミン酸マグネシウム
の粒度は平均３．２μm であり、比表面積はＢＥＴ法に
よる測定の結果を示す。（実施例７）アジ化ナトリウム７４％、過塩素酸カリウ
ム２１％、比表面積が１７０ｍ²／ｇのアルミン酸マグ
ネシウム８％からなる組成物に水／アセトンの混合液を
適当量添加した後、品川式混和機で約２０分混合した。
混合後の湿薬を３２メッシュの絹網を用いて裏ごしする
ことにより、粒径約０．５mmの造粒薬を作った。造粒薬
を乾燥した後、ロータリー式打錠機を用いて、直径７m
m、厚さ４．５mmの円筒状のペレットを製造した。な
お、アジ化ナトリウムとアルミン酸マグネシウムは、実
施例１と同じものを使用し、過塩素酸カリウムは、日本
カーリット（株）のものを用いた。この過塩素酸カリウ
ムの粒度は平均８．８μm であった。

【００３８】このペレット約７２ｇを、図２に示すガス
発生器の燃焼室内に装填した。以下、実施例１と同様に
して、残渣量、燃焼圧力および燃焼圧力波形から燃焼時
間を測定した。その結果、残渣量は１２１ｍｇ、燃焼圧
力は７８ｋｇ／ｃｍ²、燃焼時間は６４ｍｓと良好な結
果を示した。（比較例５）アジ化ナトリウム５８％、二酸化マンガン
３４％、二酸化珪素８％からなる組成物に水／アセトン
混合液を適当量添加した後、品川式混和機で約２０分間
混合した。混合後の湿薬を３２メッシュの絹網を用いて
裏ごしすることにより、粒径約０．５mmの造粒薬を作っ
た。造粒薬を乾燥した後、ロータリー式打錠機を用い
て、直径７mm、厚さ４．０mmの円筒状のペレットを製造
した。なお、アジ化ナトリウムと二酸化マンガンは、実
施例１と同じものを用いた。また、二酸化珪素は日本ア
エロジル（株）製の商品名「ＡＥＲＯＳＩＬ−Ｒ９７
２」を用いた。

【００３９】このペレット約９２ｇを、図２に示すガス
発生器の燃焼室内に装填した。以下、実施例１と同様に
して、残渣量、燃焼圧力および燃焼圧力波形から燃焼時
間を測定した。その結果、残渣量１３０ｍｇ、燃焼時間
５９ｍｓと良好であったが、燃焼圧力は１０６ｋｇ／ｃ
ｍ²と高い値を示した。（比較例６）アジ化ナトリウム５８％、二酸化マンガン
３４％、珪酸アルミン酸マグネシウム８％からなる組成
物に水／アセトン混合液を適当量添加した後、品川式混
和機で約２０分間混合した。混合後の湿薬を３２メッシ
ュの絹網を用いて裏ごしすることにより、粒径約０．５
mmの造粒薬を作った。造粒薬を乾燥した後、ロータリー
式打錠機を用いて、直径７mm、厚さ４．０mmの円筒状の
ペレットを製造した。

【００４０】なお、アジ化ナトリウムと二酸化マンガン
は、実施例１と同じものを用いた。また、珪酸アルミン
酸マグネシウムは富田製薬（株）のものを用いた。この
珪酸アルミン酸マグネシウムの粒度は平均２．８μm で
あった。

【００４１】このペレット約９２ｇを、図２に示すガス
発生器の燃焼室内に装填した。以下、実施例１と同じよ
うに操作して、残渣量、燃焼圧力および燃焼圧力波形か
ら燃焼時間を測定した。その結果、残渣量１５１ｍｇ、
燃焼時間６２ｍｓと良好であったが、燃焼圧力は１０３
ｋｇ／ｃｍ²と高い値を示した。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明のガス発
生剤組成物は、少ないアルミン酸マグネシウムの含有量
で残渣が効果的に捕集されるとともに、特別に配慮され
た濾過機構を使用せずとも、燃焼圧力の増加を引き起こ
すおそれがなく、加えてガス発生器の小型軽量化を図る
ことができるという優れた効果を奏する。さらに、生成
ガス量の十分な確保を図ることができるとともに、ガス
発生器を設計する上で必要となるガス発生剤の重量を少
なくすることができ、ガス発生器の製造コストの低減を
図ることができる上に、ガス発生器の製造が容易になる
という効果が得られる。

【００４３】また、アルミン酸マグネシウムの比表面積
の範囲を１２０〜２５０m²／ｇとすることにより、残渣
の捕集効果をより一層確実に発揮せしめることができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１におけるアルミン酸マグネ
シウムの焼成温度と比表面積との関係を示すグラフであ
る。

【図２】ガス発生器を示す断面図である。

【図３】ガス発生器作動時の燃焼圧力波形を表し、経過
時間と燃焼圧力との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…ガス発生器、４…点火室、５…ガス発生剤ペレッ
ト、６…燃焼室、７…冷却濾過室。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アジ化ナトリウムと酸化剤とを主成分と
してなるガス発生剤組成物において、アルミン酸マグネ
シウムを２〜８重量％含有してなることを特徴とするガ
ス発生剤組成物。
【請求項２】前記アルミン酸マグネシウムの比表面積
が１２０〜２５０m²／ｇである請求項１に記載のガス発
生剤組成物。