JPH09100191A - ガス発生剤組成物 - Google Patents

ガス発生剤組成物

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JPH09100191A
JPH09100191A JP7260141A JP26014195A JPH09100191A JP H09100191 A JPH09100191 A JP H09100191A JP 7260141 A JP7260141 A JP 7260141A JP 26014195 A JP26014195 A JP 26014195A JP H09100191 A JPH09100191 A JP H09100191A
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JP
Japan
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oxide
organic compound
oxygen
nitrogen
gas
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Pending
Application number
JP7260141A
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English (en)
Inventor
Kazuyuki Matsuoka
一之 松岡
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Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06DMEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
    • C06D5/00Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
    • C06D5/06Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by reaction of two or more solids

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発生ガス中の有害成分、特に一酸化炭素、窒
素酸化物の濃度を自動車用のエアバッグシステムとして
実用化できる濃度まで低減化した、ガス発生剤組成物の
提供。 【解決手段】 含窒素有機化合物及び含酸素無機酸化剤
を必須成分とするガス発生剤組成物において、酸化鉛、
酸化ビスマス、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化鉄等の
融点が 500〜2000℃の範囲の金属酸化物を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス発生剤組成物
に関し、更に詳しくは自動車用エアバッグシステムを膨
張させるために燃焼してガス成分を供給する、非アジド
系ガス発生剤組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車等の車両が高速で衝突した際に、
慣性により搭乗者がハンドルを前面ガラス等の車両内部
の硬い部分又は危険な部分に激突して負傷又は死亡する
ことを防ぐために、ガス発生剤から発生するガスにより
バッグを急速に膨張させる、自動車用エアバッグシステ
ムが開発されている。自動車用エアバッグシステムに適
するガス発生剤の要件は非常に厳しい。まず、バッグ膨
張時間は非常に短時間、通常40〜50ミリ秒以内の時間が
要求されている。また、バッグ内部の雰囲気としては、
車内の空気組成に相当する雰囲気が最適である。現在一
般的に用いられている、アジ化水素酸のアルカリ金属塩
及びアルカリ土類金属塩、特にアジ化ナトリウムをガス
発生基剤とするガス発生剤は、上記の条件を満たした優
れたものである。しかしながら、該ガス発生剤には、主
成分であるアジ化ナトリウム及びガス発生時に副生する
アルカリ成分が毒性を有するという重大な欠点があり、
エアバッグシステム搭載車の大量廃業に伴う環境汚染、
ガス発生時の搭乗者の健康障害等が憂慮されている。
【0003】上記の問題点を解決するため、アジ化ナト
リウム系に替わる非アジド系ガス発生剤の開発が行われ
ている。例えば、特開平3−208878号公報には、
テトラゾール、トリアゾール又はこれらの金属塩と、過
塩素酸アンモニウムや硝酸ナトリウム等の酸素含有酸化
剤を主成分とし、更にV2O5、CuO 、Fe2O5 等の金属酸化
物からなる組成物が開示されている。これらの金属酸化
物はエアバッグシステムにおいて生成したガスをバッグ
内に放出する前にガス中の不要物を濾過により除去する
時に、濾過し易い固体燃焼生成物を形成すると共に含窒
素有機化合物から発生する人体に有毒なCOをCO2 にする
働きがある。一方、特公昭64−6156号、特公昭6
4−6157号公報においては、水素を含まないビテト
ラゾール化合物の金属塩を主成分とするガス発生剤が開
示されている。更に、特開平3−208878号公報に
は、アミノアラゾールの遷移金属錯体を主成分とするガ
ス発生剤が開発されている。上記の一連の先行文献に見
られる非アジド系化合物は一分子中に含まれる炭素数が
少ないために発生する一酸化炭素の濃度が低いことを特
徴としているが、いずれも人体に有毒な一酸化炭素濃度
がまだ満足できる濃度ではなく、またバッグ膨張時間の
点でも満足できる性能を有していない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本出願人は、先に、ア
ゾジカルボンアミド等の含窒素有機化合物と過塩素酸カ
リウム等の特定の含酸素無機酸化剤を有効成分とする非
アジド系ガス発生剤が、環境汚染の恐れがなく、バッグ
膨張時間の点で十分満足でき、且つコスト面でも有利な
ものであることを見出し、特許出願した(特開平6−3
2689号、特開平6−32690号、特開平6−22
7884号各公報参照)。
【0005】ところで、酸素を含む有機化合物の燃焼に
おいて、有機化合物中の炭素、水素及び燃焼可能な元素
の燃焼に必要な酸素量を発生させる酸化剤の量、即ち化
学当量以上の酸化剤を用いても、不完全燃焼生成物とし
て一酸化炭素が生成することは良く知られている。従っ
て、上記ガス発生剤のガス発生基剤であるアゾジカルボ
ンアミド等の含窒素有機化合物は、一分子中に含まれる
炭素原子の数が多いことを加味すると、その燃焼の際に
一酸化炭素を比較的多く副生することが予想される。こ
のような一酸化炭素の副生を避けるため一酸化炭素から
二酸化炭素への転換触媒の利用が考えられる。該触媒と
しては、例えば、「反応別触媒分類表1」(京都大学多
羅間研究室編集、発行所(株)化学工業社、p. 291〜29
2)に見られるように、多数の成分が知られているが、エ
アバッグ用ガス発生剤の反応条件は、一般的に数十ミリ
秒程度であり、このような短い接触時間内で有効な反応
性を示す触媒は知られてなく、活性の高い触媒の開発が
望まれているのが現状である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、驚くべきことに特
定の範囲内の融点を有する金属酸化物が一酸化炭素の減
少に重要な役割を持つことを見出し、本発明を完成させ
た。すなわち本発明は、含窒素有機化合物及び含酸素無
機酸化剤を必須成分とするガス発生剤組成物において、
融点が 500〜2000℃の範囲の金属酸化物を含有すること
を特徴とするガス発生剤組成物を提供するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0008】本発明のガス発生剤組成物は、含窒素有機
化合物及び含酸素無機酸化剤を必須成分として含有す
る。本発明に用いられる含窒素有機化合物としては、分
子中に窒素原子を有する有機化合物であれば特に制限さ
れず、例えば、アミノ基もしくはアミド基含有有機化合
物、テトラゾール誘導体等を挙げることができる。アミ
ノ基もしくはアミド基含有有機化合物の具体例として
は、アゾジカルボンアミド、尿素、重炭酸アミノグアニ
ジン、ビウレット、ジシアンジアミド、ヒドラジド類等
が挙げられる。好ましくはアゾジカルボンアミド、ジシ
アンジアミドである。テトラゾール誘導体の具体例とし
ては、アミノテトラゾール、テトラゾール、アゾテトラ
ゾール、ビテトラゾール、テトラゾールカルボン酸及び
それらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩類等が挙
げられる。好ましくはアミノテトラゾールである。
【0009】本発明で用いられる含酸素無機酸化剤とし
ては、硝酸塩、亜硝酸塩、オキシハロゲン酸塩等の従来
公知のものが広く使用できる。具体的には、硝酸カリウ
ム、硝酸ナトリウム、硝酸ストロンチウム、亜硝酸カリ
ウム、亜硝酸ナトリウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素
酸カリウム、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム等を挙
げることができ、これらを単独又は混合して使用するこ
とができる。これらのうち好ましいものは、KNO3、Sr(N
O3)2及び KClO4からなる群から選ばれる少なくとも1種
であり、より好ましくは KClO4である。
【0010】本発明のガス発生剤組成物中の含窒素有機
化合物と含酸素無機酸化剤との配合比率は、通常、酸素
量を基準として含窒素有機化合物を完全に酸化燃焼し得
る化学量論量とすればよいが、燃焼速度、燃焼温度、燃
焼ガス組成等に応じて適宜選択できる。例えば、含窒素
有機化合物 100重量部に対して含酸素無機酸化剤20〜40
0重量部程度、好ましくは含酸素無機酸化剤の効果を高
めるために、ガス発生剤組成物の単位重量当たりのガス
発生効率を大幅に低下させない範囲で、完全に酸化燃焼
し得る化学量論量より若干過剰の含酸素無機酸化剤を配
合することができる。
【0011】本発明に用いられる、融点が 500〜2000℃
の範囲の金属酸化物としては、元素周期律表のIb、II
b、 IIIa、IVb、Va、Vb、VIa、 VIIa、VIII族
の金属の酸化物が挙げられる。このような金属酸化物の
具体例としては、酸化銅、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸
化鉛、酸化バナジウム、酸化ビスマス、酸化モリブデ
ン、酸化アンチモン、酸化マンガン、酸化鉄、酸化ニオ
ブ、酸化錫、酸化クロムなどが挙げられる。これらの中
では、酸化鉛、酸化ビスマス、酸化亜鉛、酸化アンチモ
ン及び酸化鉄からなる群から選ばれる少なくとも1種が
好ましく用いられる。
【0012】これら金属酸化物はこの分野における公知
の方法により製造することができる。例えば、これら金
属の硝酸塩、炭酸塩、水酸化物、カルボン酸塩、アンモ
ニウム塩等を空気雰囲気中で加熱処理することで容易に
得ることができる。また、金属酸化物の粒径は特に限定
されないが、一般的には 0.5μm以下のような微細粉末
状では濾過時フィルターへの負荷が大きくなるので好ま
しくない。
【0013】本発明で用いられる金属酸化物の融点は50
0 〜2000℃であることが必須要件であり、融点が2000℃
を越える金属酸化物では活性が低く添加効果がなく、ま
た、500 ℃未満の金属酸化物では異常燃焼しエアバック
に必要なバック展開の展開性能が悪くなる。
【0014】本発明のガス発生剤組成物中における、融
点が 500〜2000℃の範囲の金属酸化物の含有量は特に限
定されないが、含窒素有機化合物と含酸素無機酸化剤を
必須成分とするガス発生剤組成物、場合によっては更に
配合される第三成分を含む組成物に対して1〜30重量
%、好ましくは3〜20重量%、更に好ましくは3〜10重
量%の範囲である。融点が 500〜2000℃の範囲の金属酸
化物の含有量が多すぎるとガス発生剤組成物の単位重量
当たりのガス発生量が低下するため好ましくない。逆に
含有量が少なすぎると有害ガス成分濃度を低減する効果
が発揮されなく好ましくない。
【0015】本発明の組成物には、更にガス発生剤組成
物の成型強度を向上させる目的で、バインダー、含窒素
有機化合物の分解促進剤、シリカ等を配合することがで
きる。バインダーとしては、例えば、商品名アビセル等
の微結晶性セルローズバインダー、ポバール等のポリマ
ーバインダー、澱粉等の有機バインダーを挙げることが
できる。
【0016】本発明のガス発生剤組成物は上記各成分を
混合することにより製造される。得られた混合物をその
ままガス発生剤として用いても良いが、好ましくは製剤
化して用いられる。製剤化は通常の公知の方法が適用で
き、適宜バインダーを選択することができる。製剤の形
状は特に制限なく、例えば、ペレット状、ディスク状、
球状、こんぺい糖状、テトラポット状等を挙げることが
できる。また製剤は無孔のものでもよいし、有孔状のも
の(例えば、練炭状、リング状等)であってもよい。
【0017】
【実施例】以下実施例により本発明をより具体的に説明
するが、本発明はその主旨を越えない限り本実施例によ
って規制されるものではない。尚、例中の「部」及び
「%」は特記しない限り重量基準である。
【0018】実施例1 酸化鉛(融点 886℃)10部、アゾジカルボンアミド36
部、過塩素酸カリウム32部、硝酸ストロンチウム32部の
各粉末をよく混合し、更に可溶性澱粉の5%水溶液を澱
粉含有量が0.55部となる量加えて更に混合した。得られ
た湿潤粉体を成型に適当な粉度及び水分含有量に調整し
た後でペレット状(5.0mmφ×1.5mm)に成型し、フィルタ
ー及びクーラントを有する燃焼器に点火剤と共に仕込ん
で、これを60リットルの非膨張性金属性タンク内に固定
してタンクを密閉し、組成物に点火して燃焼を行い、燃
焼圧力及び燃焼時間を測定した。燃焼圧力及び燃焼時間
は所望の値を示した。またタンク内の発生ガス中の一酸
化炭素の濃度をガスクロマトグラフィーにより分析した
結果、 0.6%であった。
【0019】比較例1 酸化鉛を除いた以外は実施例1と全く同様にしてペレッ
ト状のガス発生剤を成型し、燃焼圧力及び燃焼時間を測
定し、タンク内の発生ガス中の一酸化炭素の濃度を測定
した。燃焼圧力及び燃焼時間は実施例1のそれらと類似
の値を示し、タンク内の発生ガス中の一酸化炭素濃度は
2.3%であった。
【0020】実施例2 酸化鉛に変えて酸化ビスマス(融点 824℃)10部を添加
した以外は、実施例1と全く同様にしてペレット状のガ
ス発生剤を成型し、燃焼圧力及び燃焼時間を測定し、タ
ンク内の発生ガス中の一酸化炭素の濃度を測定した。燃
焼圧力及び燃焼時間は所望の値を示し、タンク内の発生
ガス中の一酸化炭素濃度は 0.7%であった。
【0021】実施例3 酸化鉛に変えて酸化亜鉛(融点1725℃)を10部添加した
以外は、実施例1と全く同様にしてペレット状のガス発
生剤を成型し、燃焼圧力及び燃焼時間を測定し、タンク
内の発生ガス中の一酸化炭素の濃度を測定した。燃焼圧
力及び燃焼時間は所望の値を示し、タンク内の発生ガス
中の一酸化炭素濃度は 0.8%であった。
【0022】実施例4 酸化鉛に変えて酸化アンチモン(融点 650℃)を10部添
加した以外は、実施例1と全く同様にしてペレット状の
ガス発生剤を成型し、燃焼圧力及び燃焼時間を測定し、
タンク内の発生ガス中の一酸化炭素の濃度を測定した。
燃焼圧力及び燃焼時間は所望の値を示し、タンク内の発
生ガス中の一酸化炭素濃度は 1.0%であった。
【0023】実施例5 酸化鉛に変えて酸化鉄(融点1550℃)を10部添加した以
外は、実施例1と全く同様にしてペレット状のガス発生
剤を成型し、燃焼圧力及び燃焼時間を測定し、タンク内
の発生ガス中の一酸化炭素の濃度を測定した。燃焼圧力
及び燃焼時間は所望の値を示し、タンク内の発生ガス中
の一酸化炭素濃度は 1.1%であった。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、含窒素有機化合物と含
酸素無機酸化剤を必須成分とするガス発生剤組成物にお
いて、発生ガス中の有害成分、特に一酸化炭素、窒素酸
化物の濃度を自動車用のエアバッグシステムとして実用
化できる濃度まで低減化することができた。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 含窒素有機化合物及び含酸素無機酸化剤
    を必須成分とするガス発生剤組成物において、融点が 5
    00〜2000℃の範囲の金属酸化物を含有することを特徴と
    するガス発生剤組成物。
  2. 【請求項2】 金属酸化物が元素周期律表のIb、II
    b、 IIIa、IVb、Va、Vb、VIa、 VIIa、VIII族
    の金属の酸化物である請求項1記載のガス発生剤組成
    物。
  3. 【請求項3】 金属酸化物が酸化鉛、酸化ビスマス、酸
    化亜鉛、酸化アンチモン及び酸化鉄からなる群から選ば
    れる少なくとも1種である請求項1記載のガス発生剤組
    成物。
  4. 【請求項4】 含窒素有機化合物がアミノ基もしくはア
    ミド基含有有機化合物及び/又はテトラゾール誘導体で
    ある請求項1記載のガス発生剤組成物。
  5. 【請求項5】 アミノ基もしくはアミド基含有有機化合
    物がアゾジカルボンアミド又はジシアンジアミドである
    請求項4記載のガス発生剤組成物。
  6. 【請求項6】 テトラゾール誘導体がアミノテトラゾー
    ルである請求項4記載のガス発生剤組成物。
  7. 【請求項7】 含酸素無機酸化剤がKNO3、Sr(NO3)2及び
    KClO4からなる群から選ばれる少なくとも1種である請
    求項1記載のガス発生剤組成物。
  8. 【請求項8】 含酸素無機酸化剤が KClO4である請求項
    1記載のガス発生剤組成物。
  9. 【請求項9】 含窒素有機化合物がアゾジカルボンアミ
    ド又はジシアンジアミドであり、含酸素無機酸化剤が K
    ClO4である請求項1記載のガス発生剤組成物。
  10. 【請求項10】 含窒素有機化合物がアゾジカルボンア
    ミド又はジシアンジアミドであり、含酸素無機酸化剤が
    KClO4であり、金属酸化剤が酸化鉛、酸化ビスマス、酸
    化亜鉛、酸化アンチモン及び酸化鉄からなる群から選ば
    れる少なくとも1種である請求項1記載のガス発生剤組
    成物。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000044691A1 (en) * 1999-01-27 2000-08-03 Daicel Chemical Industries, Ltd. METHOD FOR REDUCING NO¿x?
JP2013504507A (ja) * 2009-09-10 2013-02-07 エスエムウー 火工ガス発生物

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000044691A1 (en) * 1999-01-27 2000-08-03 Daicel Chemical Industries, Ltd. METHOD FOR REDUCING NO¿x?
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