JPH09328388A - 水素を含有しないガス発生剤組成物 - Google Patents
水素を含有しないガス発生剤組成物Info
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Classifications
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- C06D5/06—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by reaction of two or more solids
Abstract
アンモニア及びNOx 発生量が少なく、中温で燃焼し、
そして容易に濾過できるスラッグを発生するガス発生剤
組成物を提供すること。 【解決手段】 主燃料成分として銅(II)及び/又は亜
鉛ビテトラゾール及び主酸化剤成分としてCuO及び/
又はFe2 O3 を使用する水素を含有しないガス発生剤
組成物。二次燃料成分は当該組成物の摩擦感度を低下さ
せるジシアナミドの塩であることができる。二次酸化剤
成分は硝酸塩、塩素酸塩、又は過塩素酸塩であることが
できる。
Description
を展開させるのに適するガス発生剤組成物に関する。
用エアバッグを展開させるために現在使用されているガ
ス発生剤組成物の主要部分はアジド、特にアジ化ナトリ
ウムに基づくものであるが、未使用装置の最終的な処理
に関係する問題を有するアジ化ナトリウムの毒性のため
にアジドに基づく組成物を控える動向がある。非アジド
配合物は、例えば米国特許第5,197,758号、同
第3,468,730号、同第4,909,549号、
同第4,370,181号、同第5,138,588
号、同第5,035,757号、同第3,912,56
1号、同第4,369,079号、及び同第4,37
0,181号に開示されており、これらの各々の教示を
引用により本明細書に含めることにする。
くないガス(燃焼の際に窒素のみを発生するアジドとは
対照的)及び/又は高濃度の粒子及び/又は極度に高い
燃焼温度を発生する傾向があるというそれら自体の問題
を往々にして有する(アルミニウムインフレーターハウ
ジング又は他のアルミニウム部材を使用する場合には後
者は特に問題がある。自動車用自動拘束装置を展開させ
るために種々の非アジド火工組成物(non−azid
e pyrotechnic compositio
n)が提案されているが、これらの組成物の大部分は水
素を含有する。望ましくない燃焼ガスの1つは、中温で
燃焼するように配合された水素含有組成物により発生し
がちなアンモニアである。発生するアンモニアの量を減
少させるために酸化剤の燃料に対する比を増加させるこ
とが公知であるが、これによって一酸化窒素及び/又は
二酸化窒素の濃度が許容できない高い濃度まで増加し、
容易に行うことのできないアンモニアとNOx の釣合い
をとることが必要となる。
避ける1つの方法は、水素を使用せずに配合し、そして
中温で燃焼させることである。先に引用した米国特許第
4,369,079号及び同第4,370,181号
は、ビテトラゾールのアルカリ金属塩又はアルカリ土類
金属塩の燃料としての使用に基づくものである。残念な
ことに、これらの特許明細書に記載されている組成物は
濾過することが困難な固体粒子を発生する傾向がある。
乗員、特に喘息患者に対して粒子は有害である。また、
エアバッグ展開時に車内に放出される粒子は煙の外観及
び火事の様相を与える。
剤も水素を含有しない非アジドガス発生剤組成物が提供
される。前記非アジドガス発生剤組成物は比較的中温で
燃焼し、そして容易に濾過できるスラッグを発生する。
前記ガス発生剤組成物はA)燃料約20〜約40重量%
及びB)酸化剤約60〜約80重量%を含む。ここで
A)及びB)の前記重量%はA)とB)の合計重量に基
づく。前記燃料A)の約60〜100重量%は、銅(I
I)ビテトラゾール、亜鉛ビテトラゾール、及びこれら
の混合物から成る群より選ばれる燃料i)から成り、且
つ前記燃料A)の約40重量%以下、好ましくは少なく
とも約15重量%は、ジシアナミドのアルカリ金属塩、
ジシアナミドのアルカリ土類金属塩、ジシアナミドの遷
移金属塩、及びこれらの混合物から成る群より選ばれる
燃料ii)から成る。前記酸化剤B)の約70〜100重
量%は、CuO,Fe2 O3 、及びこれらの混合物から
成る群より選ばれる酸化剤 iii)から成り、そして前記
酸化剤B)の約30重量%以下、好ましくは少なくとも
10重量%は、硝酸、塩素酸、過塩素酸のアルカリ金属
塩及びアルカリ土類金属塩、並びにこれらの混合物から
成る群より選ばれる酸化剤成分iv)から成る。
トラゾール、亜鉛ビテトラゾール、又はこれらの混合物
である。これらの燃料は高燃焼速度を提供し、そして燃
焼によって、それぞれ容易に濾過できる銅金属及び/又
はZnOを発生する。従って、ビテトラゾールのこれら
の遷移金属塩は、容易に濾過できない粒子を発生し、そ
して燃焼及びエアバッグの展開の際に客室を粒子で満た
すビテトラゾールのアルカリ金属塩及びアルカリ土類金
属塩よりも有利である。銅(II)ビテトラゾールが好ま
しい燃料成分i)である。銅(II)ビテトラゾールも亜
鉛ビテトラゾールもアンモニアの形成を起こす水素を含
まない。従って、本発明の組成物は、NOx 、特にNO
及びNO2 の発生を最低限に抑え、燃焼ガス中にこれら
のガスが許容可能な濃度で含まれるように、適切な燃料
の酸化剤に対する比で配合することができる。
の100%で使用されてもよいが、銅(II)ビテトラゾ
ール及び亜鉛ビテトラゾール、特に銅(II)ビテトラゾ
ールは非常に摩擦感度が高い。従って、成分i)のよう
に水素を含有しない二次燃料成分ii)を使用することが
好ましく、そのためにジシアナミド塩が使用される。こ
のジシアナミド塩に対して好ましいカチオンは、銅(I
I)イオン、亜鉛イオン及びナトリウムイオンであり、
銅(II)イオン及び亜鉛イオンはナトリウムイオンより
も好ましく、そして銅(II)イオンが最も好ましい。燃
料A)の5重量%程度の低濃度でも燃料成分ii)は成分
i)の摩擦感度を低下させる。好ましくは、成分ii)は
燃料A)の少なくとも約15重量%で使用される。
分 iii)は容易に濾過できるスラッグを発生するように
選ばれる。酸化銅(II)(CuO)は、燃焼の際に容易
に濾過できる銅金属を発生する好ましい主酸化剤成分 i
ii)である。
なわち酸化剤B)の100重量%で使用されてよく、二
次酸化剤iv)は低温発火性を改良し、そしてガス排出量
を増加させるために使用される。酸化剤成分iv)は、使
用される場合に、一般に酸化剤B)の少なくとも約5重
量%、好ましくは少なくとも約10重量%の濃度で使用
される。燃焼生成物の濾過の容易さへの影響を最低限に
抑えるために、酸化剤成分iv)は高濃度で使用されない
ことが好ましい。好ましい二次酸化剤は、硝酸塩、特
に、硝酸ストロンチウム、硝酸ナトリウム及び硝酸カリ
ウムである。
化剤の燃料に対する理論比は、約1.0〜約1.3、好
ましくは約1.05〜約1.15である。ここで、1.
0の酸化剤の燃料に対する比は、当該燃料を二酸化炭
素、窒素、水及び適切な金属又は金属酸化物に酸化する
のにちょうど十分な比として定義される。従って、酸化
剤の燃料に対する比が1.05である配合物において、
5モル%過剰の酸化剤が存在する。
が低いこと、アルミニウムハウジング及び/又は他のア
ルミニウム部材を有するインフレーターに使用できる程
度に燃焼温度が比較的低いこと、及び容易に濾過できる
スラッグを発生することを含む多くの利点を有し、一
方、当該組成物は摩擦感度のある燃料成分を使用する。
上記のように、主燃料成分i)は高い摩擦感度を有し、
そしてジシアナミド塩、特に銅(II)ジシアナミドは静
電放電に対して感受性が非常に高い。しかしながら、感
受性の問題は、当該ガス発生剤組成物の適切な加工によ
り、特に水性加工により適切な解消することができる。
当該ガス発生剤組成物は、湿式混合/造粒又は混合/噴
霧乾燥に次いで例えば円筒状ペレットにプレス加工する
ことにより製造されることが好ましい。小球又はタブレ
ットの大きさ及び形状は、インフレーターの設計に必要
とされる衝撃応答により決定される。典型的な円筒状ペ
レットは直径0.635cm(0.25インチ)及び長さ
0.2032cm(0.08インチ)である。
A)及び酸化剤B)のみを使用して配合することができ
る。しかしながら、前記燃料A)及びB)に加えて当該
技術分野で公知の着色剤、加工助剤のような微量成分を
典型的には燃料A)と酸化剤B)の合計量に対して約5
重量%以下の濃度で添加してもよい。燃料A)の成分
i)及びii)並びに酸化剤B)の成分 iii)及びiv)の
ように、使用されるいかなる微量成分も水素を含むべき
ではない。本発明を以下の実施例によってより詳細に説
明する。
物の合計量の重量百分率であり、燃料又は酸化剤の百分
率は括弧内に示した。
との反応により銅(II)ビテトラゾールの水性スラリー
を調製し、また下記式:
との反応により銅(II)ジシアナミドの水性スラリーを
調製することにより調製した。
物に必要とされる通りに追加の材料を添加した。高剪断
ミキサーを使用して混合を行った。混合物をプレスして
6メッシのスクリーンに通過させることができるまで混
合物を乾燥させ、乾燥を完了した。より詳細には、ビテ
トラゾール二水和物(4.32g)を8.3mlの水に約
80℃に加熱することにより溶かした。酸化銅(II)
(14.9g)を加え、混合物を手撹拌し、次いで80
℃の湯浴上で約1時間を要して時々手撹拌しながら加熱
した。ナトリウムジシアナミド(2.5g)を8.3ml
の水に溶かした。硝酸銅(II)(3.27g)を撹拌し
ながらいくつか分けてゆっくりと加えると銅(II)ジシ
アナミドの青色沈殿物が生じた。それを80℃の湯浴上
で約1時間加熱した。上記2種のスラリーを組合せ、そ
してProline(商標)モデル400B実験室用ホ
モジナイザーにより約5分間混合した。スラリーを真空
オーブン内で85℃で約3時間を要して乾燥させ、次い
で6メッシのスクリーンにプレスして通過させ、そして
真空オーブン内で更に2時間乾燥させた。
00psi で燃焼させることにより測定した結果、組成物
は2.03cm/秒(0.8インチ/秒)の燃焼速度を有
していた。BAB摩擦試験装置により測定した組成物の
摩擦感度は120ニュートンであった。他の安全性試験
結果は許容可能なものであった。
ス発生剤組成物に対する測定及び計算された結果を示
す。これらの結果は、摩擦感度を低下させるために、補
助燃料としてジシアナミド塩とビテトラゾール塩(実施
例2及び3)と共に使用することが好ましいことを示し
ている。
Claims (6)
- 【請求項1】 A)燃料20〜40重量%及びB)酸化
剤60〜80重量%から基本的に成る水素を含まないガ
ス発生剤組成物であって、ここでA)及びB)の前記重
量%はA)とB)の合計重量に基づき、前記燃料A)の
60〜95重量%が、銅(II)ビテトラゾール、亜鉛テ
トラゾール、及びこれらの混合物から成る群より選ばれ
る燃料成分i)から成り、且つ前記燃料A)の5〜40
重量%が、銅(II)ジシアナミド、亜鉛ジシアナミド、
及びこれらの混合物から成る群より選ばれる燃料成分i
i)から成り、並びに前記酸化剤B)の70〜100重
量%が、CuO,Fe2 O3 、及びこれらの混合物から
成る群より選ばれる酸化剤成分 iii)から成り、且つ前
記酸化剤B)の30重量%以下が、硝酸、塩素酸、過塩
素酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩、並びに
これらの混合物から成る群より選ばれる酸化剤成分iv)
から成る、水素を含有しないガス発生剤組成物。 - 【請求項2】 前記燃料成分i)が銅(II)ビテトラゾ
ールである請求項1記載のガス発生剤組成物。 - 【請求項3】 前記燃料成分ii)が亜鉛ビテトラゾール
である請求項1記載のガス発生剤組成物。 - 【請求項4】 前記酸化剤成分 iii)が酸化銅(II)で
ある請求項1記載のガス発生剤組成物。 - 【請求項5】 前記ジシアナミド塩が銅(II)ジシアナ
ミドである請求項1記載のガス発生剤組成物。 - 【請求項6】 前記燃料成分ii)が亜鉛ジシアナミドで
ある請求項1記載のガス発生剤組成物。
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