JPH09118581A - 改良された発熱性テルミット組成物及びその製造方法 - Google Patents

改良された発熱性テルミット組成物及びその製造方法

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JPH09118581A
JPH09118581A JP8253160A JP25316096A JPH09118581A JP H09118581 A JPH09118581 A JP H09118581A JP 8253160 A JP8253160 A JP 8253160A JP 25316096 A JP25316096 A JP 25316096A JP H09118581 A JPH09118581 A JP H09118581A
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JP
Japan
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oxide
powder
weight
thermite composition
metal
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JP8253160A
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Robert D Taylor
ディー．テイラー ロバート
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Morton International LLC
ATK Launch Systems LLC
Original Assignee
Morton International LLC
Thiokol Corp
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B33/00—Compositions containing particulate metal, alloy, boron, silicon, selenium or tellurium with at least one oxygen supplying material which is either a metal oxide or a salt, organic or inorganic, capable of yielding a metal oxide
    • C06B33/12—Compositions containing particulate metal, alloy, boron, silicon, selenium or tellurium with at least one oxygen supplying material which is either a metal oxide or a salt, organic or inorganic, capable of yielding a metal oxide the material being two or more oxygen-yielding compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
    • C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車用エアバッグのインフレーターに使用
するのに適する改良されたテルミット組成物を提供する
こと。 【解決手段】 自動車のエアバッグ拘束システム用のイ
ンフレーターに使用するのに適する改良された発熱性テ
ルミット組成物であって、ａ）約２０〜約３０重量％の
粉末金属燃料；ｂ）約４０〜約７０重量％の粉末金属酸
化物酸化剤；ｃ）約５〜約２５重量％の基本的にガスを
発生せず、熱い粒子を生じないバインダー；及びｄ）約
２〜約１０重量％の追加の酸化剤；を含んでなり、約２
２００℃以下の発火温度を有する硬い圧密化された発熱
性テルミット組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の展開可能
なエアバッグ拘束システム用のガス貯蔵型インフレータ
ーに使用するのに適する改良されたテルミット組成物に
関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】エアバ
ッグのクッション拘束システムのような自動車用の追加
の展開可能な制御システムは、アジドに基づくガス発生
剤組成物を含むインフレーターのような点火式インフレ
ーターを慣用的に有し、エアバッグのクッションを展開
するための展開用ガスを供給する。点火式インフレータ
ーは許容可能なエアバッグを提供してきたが、このよう
なシステムは欠点及び短所を有していないわけではな
い。例えば、ガスを発生する発火性物質の発火及び燃焼
は、エアバッグ又は自動車の乗員に損傷を与えうる望ま
しくない熱い粒状副生成物を生成する。これによりエア
バッグの損傷を免れないために、発生した熱い粒状物質
をインフレーター自体に閉じ込める点火式エアバッグ展
開システムを製造することに多大な努力がなされてき
た。また、このような熱い粒状物質の生成をなくす試み
に多大な努力がなされてきた。更に、このような発火性
のガス発生性組成物は発生したガスの毒性のために問題
がある。
【０００３】近年、このような点火式展開システムの代
わりに、展開ガスの大部分がインフレーター内に貯蔵さ
れた加圧ガスにより供給されるハイブリッドインフレー
ターを使用することが提案されている。しかしながら、
このようなハイブリッドインフレーターは、一般に、発
火性物質を点火し、それによって追加の展開ガスを供給
するため、及び貯蔵されている加圧ガスを加熱して貯蔵
ガスを逃がすため、例えば、インフレーター内の破裂デ
ィスクを破壊し、貯蔵されている加圧ガスを逃がす手段
又は追加の圧力によって貯蔵されているガスを逃がすた
めに、（少量ではあっても）発火性物質の存在を依然と
して必要とする。
【０００４】更に最近になって、ガスを発生しないテル
ミット組成物が点火物質（例えば、硝酸ホウ化カリウ
ム）により点火される同時流動ハイブリッド型インフレ
ーター（co-flow hybrid type inflator）を提供するこ
とが、1995年4 月17日に出願され、そして本願の被譲受
人に譲渡された同時係続出願である出願番号第08/423,2
61号中に提案されている。貯蔵されている加圧ガスは、
発熱性テルミット反応生成物の上及び／又は中を流さ
れ、展開可能なエアバッグ拘束クッションを効果的に展
開するのに十分な熱い加圧ガスを発生する。テルミット
組成物を使用するこのような同時流動ハイブリッド型イ
ンフレーターは、その引用によりここに含めることにす
る前記同時係続出願の明細書の図６〜９に開示されてい
る。
【０００５】前記同時継続出願の明細書は、燃焼促進剤
として追加の酸化剤である過塩素酸カリウムの添加が可
能なアルミニウム金属燃料と酸化鉄酸化剤とのテルミッ
ト組成物の使用について言及している。しかしながら、
このような同時流動ハイブリッド型インフレーターにお
ける貯蔵された加圧ガス用のガスを発生しない熱源とし
て、このようなテルミット組成物を使用するインフレー
ターを製造する試みはことごとく成功していない。その
理由の一つとして、テルミット組成物のこれらの水不溶
性添加剤をインフレーター内に使用するのに適切なペレ
ット、顆粒又はウェハーに許容できる程度に圧密化する
ことはいまだ可能でないことが挙げられる。更に、この
ようなテルミット組成物をそれ自体で発火させることは
非常に困難であることが見出されている。更に、前記テ
ルミット組成物を発火させるのに必要な温度は望ましく
ないことに高い。
【０００６】従って、ペレット、顆粒、ウェハー等に容
易に圧密化することができる、自動車用エアバッグのイ
ンフレーターに使用するのに適する改良されたテルミッ
ト組成物を提供することが望ましい。また、許容できる
低い点火温度、例えば約２０００℃以下の温度で発火し
うる改良されたテルミット組成物を提供することが望ま
しい。また、上記の性質及び特性の改良されたテルミッ
ト組成物であって、ガスを殆ど又は全く発生しない熱を
発生する化学反応を起こすことにより加圧ガスが貯蔵さ
れているハイブリッドインフレーターの性能を向上さ
せ、更に、改良されたテルミット組成物の発熱特性によ
り貯蔵されている加圧ガスの温度及び性能を高める組成
物を提供することが望ましい。このような改良されたテ
ルミット組成物が大量の熱い粒状副生成物を発生しない
ことも望ましい。このような改良されたテルミット組成
物が、上記の特性を備えており、且つ、許容可能な低い
点火温度で発火することができると同時に標準的なガス
が貯蔵されている点火式ハイブリッドインフレーターと
基本的に同様な展開能を与えうることが望ましい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明により、水不溶性
金属燃料、金属酸化物酸化剤、許容可能なバインダー及
び少量の追加の酸化剤を含んで成る組成物を圧密化する
ことにより自動車のエアバッグ拘束システム用のインフ
レーターに使用するのに適する改良されたテルミット組
成物が提供される。この圧密化されたテルミット組成物
は、自動車用エアバッグのインフレーターに使用するの
に適するように、ペレット、顆粒又はウェハー状に成形
されてもよい。水不溶性金属燃料、金属酸化物酸化剤、
バインダー及び追加の酸化剤は、水のような適切なスラ
リー媒体中で混合され、ペレット、顆粒、ウェハー等の
ような所望の形状に押出されるか又は切断されるスラリ
ーとなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の改良されたテルミット組
成物は、水不溶性金属燃料、金属酸化物酸化剤、許容可
能なバインダー及び追加の酸化剤を含んでなる圧密化さ
れたテルミット組成物を含む。
【０００９】本発明の改良されたテルミット組成物は、
微細金属燃料及び金属酸化物酸化剤を使用する。望まし
い発熱反応は、金属酸化物から酸素を放出し、金属燃料
を再び酸化させることによる前記組成物の発火の際に起
こる。本発明の改良されたテルミット組成物中に、テル
ミット組成物に使用するのに適する公知の微細金属燃料
のいずれが使用されてもよい。適切な微細金属燃料の例
としては、アルミニウム、チタン、水素化チタン、バナ
ジウム、ホウ素等が挙げられ、アルミニウム粉末が好ま
しい。適切な金属酸化物酸化剤の例としては、酸化鉄
（III ）（Fe2O3）、酸化チタン（TiO ）、酸化銅（I
I）（CuO ）、酸化コバルト（Co2O3 ）、コバルトフェ
ライト（CoFe2O4 ）及び酸化マンガン（MnO2）等が挙げ
られる。微細金属燃料及び金属酸化物酸化剤は一般に約
０．０１〜約３００ミクロンの粒度、好ましくは約０．
１〜約１００ミクロンの粒度を有する。最も好ましく
は、金属燃料の粒度は約５〜約３０ミクロンであり、そ
して金属酸化物酸化剤の粒度は約０．１〜３ミクロンで
ある。
【００１０】追加の酸化剤は、許容可能な酸化剤のいず
れであってもよいが、改良された圧密化されたテルミッ
ト組成物の発火性を高めるために、過塩素酸アンモニウ
ム（NH4ClO4 ）、過塩素酸カリウム（KClO4 ）、又は塩
素酸カリウム（KClO3 ）が好ましい。
【００１１】該組成物を許容可能な形状に圧密化するこ
とができ、更に点火時に望ましくない熱い粒状物質を基
本的に発生しない適切なバインダーとして、硫酸カルシ
ウム水和物（ CaSO4・2H2O）が挙げられる。
【００１２】本発明の改良されたテルミット組成物にお
いて、微細金属燃料は概して約２０〜約３０重量％の量
で存在し、金属酸化物酸化剤は約４０〜約７０重量％の
量で存在し、バインダーは約５〜約２５重量％、好まし
くは約５〜１０重量％の量で存在し、そして追加の酸化
剤は約２〜約１０重量％の量で存在する。一般に、貯蔵
された加圧ガスを点火するテルミット組成物の性能を望
ましくないほど損ないうる発火性組成物の火炎温度を著
しく下げないように、許容可能な圧密化を達しえる低い
濃度でバインダーは使用される。従って、一般に、約１
０重量％の濃度のバインダーが好ましいことが見出され
た。同様に、改良されたテルミット組成物を容易に点火
するのに必要な最も少ない量の追加又は捕捉的な酸化剤
を使用することが一般に好ましく、高濃度である場合に
は安全性に問題が生じる。例えば、過塩素酸カリウムの
ような追加の酸化剤の量は一般に約２．０重量％であ
り、約５〜１０重量％の高濃度の場合には、静電荷に非
常に感応しやすい組成物となる。
【００１３】
【実施例】本発明の改良された圧密化されたテルミット
製品を製造するのに用いることができる配合の例とし
て、以下の配合表が挙げられる。
【表１】
【００１４】本発明の改良されたテルミット組成物は、
上記表の配合１を用いて以下の方法で適切なペレット、
顆粒又はウェハーに圧密化した。この組成物の各成分を
水（約４６重量％）の中でスラリー混合して各成分の均
質混合物とし、次いでスラリー混合物を押出し、押出さ
れた材料を細断又は切断し、直径約０．２５インチ
（６．３５mm）及び長さ０．２５インチ（６．３５mm）
のペレットを形成した。押出されたスラリー混合物から
円筒形のペレットを形成した後、適切な乾燥オーブン内
でスラリー媒体である水を除去することによりペレット
材料を乾燥させ、硬い圧密化された形状とした。
【００１５】全段落に記載したようなペレット形の改良
された圧密化されたテルミット組成物は、ハイブリッド
インフレーター、特に上記同時係続出願の出願番号08/4
23,261号に記載されている同時流動ハイブリッド型イン
フレーターにおいてガスを発生しない発熱性物質として
使用することができる。このような改良された圧密化さ
れたテルミット組成物は大量のガス又は粒状物質を発生
することができる。更に、この改良された圧密化された
テルミット組成物は、約１５００℃〜２２００℃の範囲
の、一般に約２０００℃以下の許容可能な低い点火温度
で発火する。
【００１６】本発明の上記説明により、当業者は本発明
の真意から逸脱することなく本発明に改良を加えられる
ことを理解するであろう。従って、本発明の範囲は例示
及び説明した特定の具体例に限定されるべきではない。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動車のエアバッグ拘束システム用のイ
    ンフレーターに使用するのに適する改良された発熱性テ
    ルミット組成物であって、 ａ）約２０〜約３０重量％の粉末金属燃料； ｂ）約４０〜約７０重量％の粉末金属酸化物酸化剤； ｃ）約５〜約２５重量％の基本的にガスを発生せず、熱
    い粒子を生じないバインダー；及び ｄ）約２〜約１０重量％の追加の酸化剤；を含んでな
    り、約２２００℃以下の発火温度を有する硬い圧密化さ
    れた形状の発熱性テルミット組成物。
  2. 【請求項２】 粉末金属燃料が、約５〜３０ミクロンの
    粒度を有し、且つ粉末金属酸化物酸化剤が約０．１〜３
    ミクロンの粒度を有する、請求項１記載の改良された発
    熱性テルミット組成物。
  3. 【請求項３】 バインダーが硫酸カルシウム水和物であ
    り、且つ、追加の酸化剤が、過塩素酸カリウム、塩素酸
    カリウム及び過塩素酸アンモニウムからなる群より選ば
    れる、請求項１記載の改良された発熱性テルミット組成
    物。
  4. 【請求項４】 バインダーが硫酸カルシウム水和物であ
    り、且つ、追加の酸化剤が、過塩素酸カリウム、塩素酸
    カリウム及び過塩素酸アンモニウムからなる群より選ば
    れる、請求項２記載の改良された発熱性テルミット組成
    物。
  5. 【請求項５】 粉末金属燃料がアルミニウム金属粉末で
    あり、且つ、金属酸化物酸化剤が酸化鉄（III ）粉末で
    ある、請求項１記載の改良された発熱性テルミット組成
    物。
  6. 【請求項６】 粉末金属燃料がアルミニウム金属粉末で
    あり、且つ、金属酸化物酸化剤が酸化鉄（III ）粉末で
    ある、請求項２記載の改良された発熱性テルミット組成
    物。
  7. 【請求項７】 粉末金属燃料がアルミニウム金属粉末で
    あり、且つ、金属酸化物酸化剤が酸化鉄（III ）粉末で
    ある、請求項３記載の改良された発熱性テルミット組成
    物。
  8. 【請求項８】 粉末金属燃料がアルミニウム金属粉末で
    あり、且つ、金属酸化物酸化剤が酸化鉄（III ）粉末で
    ある、請求項４記載の改良された発熱性テルミット組成
    物。
  9. 【請求項９】 ａ）粉末金属燃料が、約５〜３０ミクロ
    ンの粒度を有し、且つ、アルミニウム、チタン、水素化
    チタン、バナジウム及びホウ素粉末からなる群より選ば
    れる； ｂ）粉末金属酸化物酸化剤が約０．１〜３ミクロンの粒
    度を有し、且つ、酸化鉄（III ）、酸化チタン、酸化銅
    （II）、酸化コバルト、コバルトフェライト及び酸化マ
    ンガンからなる群より選ばれる； ｃ）バインダーが無水硫酸カルシウムであり、約５〜１
    ０重量％の量で存在する；及び ｄ）追加の酸化剤が、過塩素酸カリウム、塩素酸カリウ
    ム及び過塩素酸アンモニウムからなる群より選ばれ、約
    ５〜約１０重量％の量で存在する；ことを特徴とする、
    請求項１記載の改良された発熱性テルミット組成物。
  10. 【請求項１０】 約２６．９４重量％のアルミニウム金
    属粉末、約６１．０６重量％の酸化鉄（III ）、約１０
    重量％の硫酸カルシウム水和物及び約２重量％の過塩素
    酸カリウムを含んでなる、請求項８記載の改良された発
    熱性テルミット組成物。
  11. 【請求項１１】 自動車のエアバッグ拘束システム用の
    インフレーターに使用するのに適する硬い圧密化された
    発熱性テルミット組成物の製造方法であって、 １）以下の成分を均質混合物になるまでスラリー媒体中
    で混合すること； ａ）約２０〜約３０重量％の粉末金属燃料； ｂ）約４０〜約７０重量％の粉末金属酸化物酸化剤； ｃ）約５〜約２５重量％の基本的にガスを発生せず、熱
    い粒子を生じないバインダー；及び ｄ）約２〜約１０重量％の追加の酸化剤； ２）得られたスラリー混合物を圧密化された形態に押出
    すこと； ３）圧密化された押出されたスラリー混合物を、適切な
    大きさ及び形状のペレット、顆粒又はウェファー形の成
    形品に切断すること；及び ４）前記ペレット、顆粒又はウェファー形の成形品から
    スラリー媒体を除去するために乾燥させ、圧密化された
    押出されたスラリー混合物を硬い圧密化された形状にす
    ることを含んでなる方法。
  12. 【請求項１２】 スラリー媒体が水であり、圧密化され
    た押出されたスラリー混合物がペレット状に切断され、
    粉末金属燃料が約５〜約３０ミクロンの粒度を有するア
    ルミニウム粉末であり、金属酸化物酸化剤が約０．１〜
    ３ミクロンの粒度を有する酸化鉄（III)粉末であり、バ
    インダーが硫酸カルシウム水和物であり、そして追加の
    酸化剤が過塩素酸カリウムである、請求項１１記載の方
    法。
JP8253160A 1995-09-25 1996-09-25 改良された発熱性テルミット組成物及びその製造方法 Pending JPH09118581A (ja)

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US08/533,112 US5650590A (en) 1995-09-25 1995-09-25 Consolidated thermite compositions
US08/533112 1995-09-25

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