JPH10501516A - ビルトイン触媒を含有する非アジドガス発生組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 非アジドガス発生組成物が非アジド燃料、酸化剤、スラグ形成剤、およびテトラゾール、ビテトラゾールおよびトリアゾールのアルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属の塩、または遷移金属オキシドを含むビルトイン触媒から形成される。ビルトイン触媒は、窒素酸化物(ＮＯ_X)および一酸化炭素の各々窒素ガス(Ｎ₂)および二酸化炭素への変換を促進する。従って、これらガス発生剤は無毒であり、乗員の制止装置システムを膨らませるために有用である。

Description

【発明の詳細な説明】 ビルトイン触媒を含有する非アジドガス発生組成物 〔本発明の背景〕 本発明は、自動車における乗員の安全制止装置を膨らませるために用いられる ガス発生組成物、より詳しくは乗員がそれにさらされた場合に、安全性の許容レ ベルにある燃焼物を製造する非アジドガス発生剤に関する。 自動車に対する膨張可能な乗員の安全制止装置は、そのような乗員制止装置を 膨らませるためのガス発生組成物の開発を含めて永年世界中で開発されてきた。 ガス発生剤によって製造される膨張ガスは厳しい安全性基準に適合しなければな らないので、現在使用中の全てでないにしても多くのガス発生剤が、アルカリア ジドまたはアルカリ土類金属アジド、特にナトリウムアジドに基づいている。酸 化剤と反応すると、ナトリウムアジドは主として窒素からなる比較的毒性のない ガスを生成する。更に、アジドによるガス発生剤の燃焼は比較的低温でおこり、 燃焼温度を減少するための添加剤を必要とすることなく毒性のないガスの製造を 可能にする。 しかし、アジドによるガス発生剤は元来取扱が難しく、製造および廃棄に比較 的危険を伴う。アジドによるガス発生剤によって製造される膨張ガスは比較的毒 性がないけれども、金属アジド自体は反対に非常に毒性であり、このためガス発 生剤の製造、保管および廃棄に余分の費用と危険とが生じる。環境の直接の汚染 に加えて、金属アジドは酸または重金属と反応して、瞬時に発火または爆発する 極めて反応性の高い化合物を生成する。 これに対して、非アジドガス発生剤は、製造および廃棄中における毒性に関連 する危険に関してアジドによるガス発生剤よりも格段に有利である。更に、多く の非アジドガス発生剤組成物は典型的に、通常のアジドによる乗員の制止装置ガ ス発生剤よりもガスの高い収率（ガス発生剤のグラム当りのガスのモル数）を与 える。 しかし、これまで知られ使用されてきた非アジドガス発生剤は、燃焼の際許容 できない程高いレベルの毒性物質を生成する。最もコントロールしにくい毒性ガ スは、窒素の種々の酸化物(ＮＯ_X)および一酸化炭素(ＣＯ)である。 非アジドガス発生剤の燃焼の際、有毒なＮＯ_XおよびＣＯのレベルを下げるこ とは難しい問題であるとされてきた。例えば、酸化剤と燃料との比率を上手に操 作してもＮＯ_XまたはＣＯを減少させるだけである。より詳細には、燃料に対し て酸化剤の比率を増加すると、余分の酸素がＣＯを二酸化炭素に酸化するので燃 焼に際してＣＯ含量を少なくする。しかし、不幸にしてこのアプローチはＮＯ_X を増加させることになる。代って、燃料に対して酸化剤の比率を減少すると、余 分の酸素が除かれ、生成するＮＯ_Xの量が減少し、増大した量のＣＯがつくられ る。 アジドによるガス発生剤とは対照的に、非アジドガス発生剤の燃焼において生 成される比較的高いレベルのＮＯ_XおよびＣＯは、主として非アジドガス発生剤 によって示される比較的高い燃焼温度による。例えば、ナトリウムアジド／酸化 鉄ガス発生剤の燃焼温度は969℃（1776°Ｆ）であるが、非アジドガス発生剤は1 818℃（3304°Ｆ）のようにかなり高い燃焼温度を示す。低いエネルギーの非ア ジド燃料を燃焼温度を低めるために用いることは、低いエネルギーの非アジド燃 料が乗員の制止装置システムの使用に対する十分高いガス発生剤燃焼速度を与え ない。ガス発生剤の燃焼速度は、膨張器が素早く且つ適切に作動することを保証 するために重要である。 非アジドガス発生剤によって示される高い燃焼温度による他の問題点は、簡単 にスラグに合体する固体燃焼粒子を形成することにある困難性である。スラグ形 成は、スラグが簡単にろ過され、比較的きれいな膨張ガスとなるので望ましい。 アジドによるガス発生剤では、低い燃焼温度が固体形成に貢献する。しかし、非 アジドガス発生剤から期待される多くの通常の固体燃焼生成物は、非アジドガス 発生剤によって示される高い燃焼温度で液体であり、従ってガス気流からろ過す るのが困難である。 従って、ＮＯ_XおよびＣＯのような有毒なガスをガス発生剤の所望の燃焼速度 を損なうことなくできるだけ少なくする膨張ガスを製造することのできる非アジ ドガス発生剤が望まれている。 〔発明の概要〕 前述の課題は、本発明によれば、それ自体毒性のない且つまた燃焼に際してＮ Ｏ_XおよびＣＯのレベルが低い膨張ガスを生成する非アジドガス発生組成物によ って解 決される。不燃性アジド膨張器に伴う製造、保管および廃棄の危険は、本発明の ガス発生剤によって取り除かれる。燃焼に際して生成される有毒ガスの含量の減 少は、本発明のガス発生剤を乗員の制止装置システムにおいて使用されるように し、乗員をこれまで非アジドガス発生剤によって生成されていたＮＯ_XおよびＣ Ｏのような有毒な膨張ガスにさらされることから守ってくれる。 特に、本発明は非アジド燃料、酸化剤、スラグ形成剤およびビルトイン触媒か らなる四成分ガス発生剤からなる。非アジド燃料は、テトラゾール、ビテトラゾ ールおよびトリアゾールからなるグループから選択される。酸化剤は、アルカリ またはアルカリ土類金属の無機硝酸塩、塩素酸塩または過塩素酸塩からなるグル ープから選択される。スラグ形成化合物は、アルカリ金属オキシド、アルカリ金 属ヒドロキシド、アルカリ金属過塩素酸塩、アルカリ金属硝酸塩、アルカリ金属 塩素酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ金属ボレートまたはアルカリ金属炭 酸塩、またはアルカリ土類金属または遷移金属のヒドロキシド、過塩素酸塩、硝 酸塩または塩素酸塩、またはシリコンジオキシド、アルカリ土類金属オキシド、 および天然由来または合成的に処方された粘土およびタルク等の天然および合成 的に製造されるマグネシウムおよびアルミニウムのケイ酸塩化合物から選択され る。 本発明によれば、ビルトイン触媒は、ガス発生剤によって生成される膨張ガス の毒性を減じるようにＮＯ_XおよびＣＯの各々窒素ガス(Ｎ₂)およびＣＯ₂への変 換を盛んに促進する。ビルトイン触媒は、テトラゾール、ビテトラゾールおよび トリアゾールのアルカリ金属、アルカリ土類金属および遷移金属塩、および遷移 金属オキシドからなるグループから選択される。 〔発明の好ましい態様の詳細な説明〕 本発明によれば、非アジドガス発生剤において使用される燃料は、好ましくは 燃料の窒素含量を最大にし、その炭素および水素の含量を適度な値にする化合物 から選択される。そのような燃料は、典型的にはアゾール化合物から選択され、 特にアミノテトラゾール、テトラゾール、５−ニトロテトラゾール、５−ニトロ アミノテトラゾール、ビテトラゾール、および1,2,4−トリアゾール−５−オン または３−ニトロ−1,2,4−トリアゾール−５−オン等のトリアゾール化合物か ら選択される。好ましい態様は、コスト、手に入り易さおよび安全性から、燃料 として５− アミノテトラゾールを活用する。 酸化剤は一般的に、システム中の全てまたはほとんどの酸素を供給する。酸化 剤は燃焼をしっかり助け、さらにＣＯの生成を抑える。酸化剤と燃料の相対的な 量は、燃焼生成物中に若干酸素を過剰に供給し、それによってＣＯを二酸化炭素 に酸化することによってＣＯの生成を抑えるように選択される。燃焼生成物中の 酸素含量は0.1％から約５％の範囲であり、好ましくは約0.5〜２％がよい。酸化 剤は、アルカリ金属の硝酸塩、塩素酸塩および過塩素酸塩、およびアルカリ土類 金属の硝酸塩、塩素酸塩および過塩素酸塩から選択される。硝酸ストロンチウム および硝酸バリウムは、無水の状態で容易に得られ、優れた酸化剤である。硝酸 ストロンチウムおよび硝酸バリウムは、以下に述べるように容易にろ過できる固 体生成物が得られるので最も好ましい。 スラグ形成剤は、ガス気流からろ過される固体粒子の生成を促進するようにガ ス発生剤中に含有される。スラグ形成剤をガス発生剤に含ませる便利な方法は、 二つの働きをするなかでスラグ形成剤としても役立つ酸化剤または燃料を利用す ることである。スラグ形成も高める最も好ましい酸化剤は、硝酸ストロンチウム であるが、硝酸バリウムも効果的である。一般的にスラグ形成剤は、アルカリ、 アルカリ土類および遷移金属のヒドロキシド、硝酸塩、塩素酸塩および過塩素酸 塩、同様アルカリ金属のケイ酸塩、ボレート、オキシドおよび炭酸塩、加えてシ リコンジオキシド、アルカリ土類金属オキシド、および粘土およびタルク等の天 然および合成的に製造されるマグネシウムおよびアルミニウムのケイ酸塩化合物 を含む多数の化合物から選択される。 本発明によれば、ビルトイン触媒は、テトラゾール、ビテトラゾールおよびト リアゾールのアルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属の塩、または遷移 金属オキシドを含む。ガス発生組成物に直接混合される触媒は、ＣＯおよびＮＯ_X のＣＯ₂およびＮ₂への変換を促進する。より詳しくは、テトラゾール、ビテト ラゾールおよびトリアゾールの塩のかたち、または遷移金属オキシドのかたちで 存在する金属が二つの反応の触媒になる。例えば、典型的な基本反応は以下のよ うである。 ２ＣＯ＋２ＮＯ→２ＣＯ₂＋Ｎ₂ ビルトイン触媒はまた、二次的な分解反応を以下のように促進するとされてい る。 ２ＮＯ→Ｎ₂＋Ｏ₂ 本発明のガス発生混合物中に含まれる触媒の量は、好ましくはガス発生混合物 の約５重量％から約15重量％の範囲である。一般的に、燃料は本発明のガス発生 剤中約22重量％から約50重量％の濃度で存在し、酸化剤は約30重量％から約66重 量％の濃度で存在し、そしてスラグ形成化合物は約２重量％から約10重量％の濃 度で存在する。 当該業者であれば、成分の前記組み合わせが本発明のガス発生組成物を形成す るように組み合わされることを容易に理解できる。例えば、材料は乾燥して混合 され、ボールミル中で摩砕され、次いで圧縮成型によりペレット化される。本発 明は、成分が重量％で定量されている以下の代表的な実施例によって例示される 。実施例１ ５−アミノテトラゾール(５−ＡＴ)、硝酸ストロンチウム[Ｓr(ＮＯ₃)₂]、５ −ＡＴの銅塩および粘土の混合物が重量％で以下の組成となるように製造される 。５−ＡＴ：28.62％、Ｓr(ＮＯ₃)₂：57.38％、粘土：8.00％、５−ＡＴの銅塩 ：6.00％。 上記材料は乾燥して混合され、ボールミル中で摩砕され、圧縮成型によりペレ ット化される。実施例２ ５−ＡＴ、Ｓr(ＮＯ₃)₂、タルクおよび５−ＡＴの亜鉛塩の混合物が重量％で 以下の組成にして、実施例１に記載したようにして製造される。５−ＡＴ：28.6 2％、Ｓr(ＮＯ₃)₂：57.38％、タルク：6.00％、５−ＡＴの亜鉛塩：8.00％。実施例３ ５−ＡＴ、Ｓr(ＮＯ₃)₂、銅オキシドおよび５−ＡＴの銅塩の混合物が重量％ で以下の組成にして、実施例１に記載したようにして製造される。５−ＡＴ：28 .62％、Ｓr(ＮＯ₃)₂：57.38％、銅オキシド：6.00％、タルク：8.00％。実施例４ ５−ＡＴ、Ｓr(ＮＯ₃)₂、亜鉛オキシドおよび５−ＡＴの銅塩の混合物が重量 ％で以下の組成にして、実施例１に記載したようにして製造される。５−ＡＴ： 28.62％、 Ｓr(ＮＯ₃)₂：57.38％、亜鉛オキシド：8.00％、粘土：6.00％。実施例５ ５−ＡＴ、Ｓr(ＮＯ₃)₂、亜鉛オキシドおよび５−ＡＴの亜鉛塩の混合物が重 量％で以下の組成にして、実施例１に記載したようにして製造される。５−ＡＴ ：28.62％、Ｓr(ＮＯ₃)₂：57.38％、亜鉛オキシド：6.00％、タルク：8.00％。 本発明の好ましい態様を開示したが、本発明はこれに何ら限定されるものでは なく、以下の特許請求の範囲から逸脱しない修飾を含むものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．乗員の安全制止装置を膨らませるために有用なガスを、燃焼の際生成する四 成分系非アジドガス発生組成物であって、以下の機能グループの材料、即ち イ）燃料； ロ）酸化剤化合物； ハ）スラグ形成化合物；および ニ）有毒な窒素酸化物および一酸化炭素の各々窒素ガス(Ｎ₂)および二 酸化炭素への変換を促進する触媒からなる材料の少なくとも一つを含み、ここで 燃料は約26重量％から約32重量％の濃度で存在する５−アミノテトラゾールを含 み、該酸化剤化合物は約52重量％から約58重量％の濃度で存在する硝酸ストロン チウムを含み、該スラグ形成化合物は約２重量％から約10重量％の濃度で存在す る粘土を含み、そして該触媒は約５重量％から約15重量％の濃度で存在する５− アミノテトラゾールの亜鉛塩を含んでなる、前記組成物。 ２．乗員の安全制止装置を膨らませるために有用なガスを、燃焼の際生成する四 成分系非アジドガス発生組成物であって、以下の機能グループの材料、即ち イ）燃料； ロ）酸化剤化合物； ハ）スラグ形成化合物；および ニ）有毒な窒素酸化物および一酸化炭素の各々窒素ガス(Ｎ₂)および二 酸化炭素への変換を促進する触媒からなる材料の少なくとも一つを含み、ここで 燃料は約26重量％から約32重量％の濃度で存在する５−アミノテトラゾールを含 み、該酸化剤化合物は約52重量％から約58重量％の濃度で存在する硝酸ストロン チウムを含み、該スラグ形成化合物は約２重量％から約10重量％の濃度で存在す るタルクを含み、そして該触媒は約５重量％から約15重量％の濃度で存在する５ −アミノテトラゾールの銅塩を含んでなる、前記組成物。 ３．乗員の安全制止装置を膨らませるために有用なガスを、燃焼の際生成する四 成分系非アジドガス発生組成物であって、以下の機能グループの材料、即ち イ）燃料； ロ）酸化剤化合物； ハ）スラグ形成化合物；および ニ）有毒な窒素酸化物および一酸化炭素の各々窒素ガス(Ｎ₂)および二 酸化炭素への変換を促進する触媒からなる材料の少なくとも一つを含み、ここで 燃料は約26重量％から約32重量％の濃度で存在する５−アミノテトラゾールを含 み、該酸化剤化合物は約52重量％から約58重量％の濃度で存在する硝酸ストロン チウムを含み、該スラグ形成化合物は約２重量％から約10重量％の濃度で存在す る粘土を含み、そして該触媒は約５重量％から約15重量％の濃度で存在する５− アミノテトラゾールの銅塩を含んでなる、前記組成物。 ４．乗員の安全制止装置を膨らませるために有用なガスを、燃焼の際生成する四 成分系非アジドガス発生組成物であって、以下の機能グループの材料、即ち イ）燃料； ロ）酸化剤化合物； ハ）スラグ形成化合物；および ニ）有毒な窒素酸化物および一酸化炭素の各々窒素ガス(Ｎ₂)および二 酸化炭素への変換を促進する触媒からなる材料の少なくとも一つを含み、ここで 燃料は約26重量％から約32重量％の濃度で存在する５−アミノテトラゾールを含 み、該酸化剤化合物は約52重量％から約58重量％の濃度で存在する硝酸ストロン チウムを含み、該スラグ形成化合物は約２重量％から約10重量％の濃度で存在す る粘土を含み、そして該触媒は約５重量％から約15重量％の濃度で存在する銅オ キシドを含んでなる、前記組成物。 ５．乗員の安全制止装置を膨らませるために有用なガスを、燃焼の際生成する四 成分系非アジドガス発生組成物であって、以下の機能グループの材料、即ち イ）燃料； ロ）酸化剤化合物； ハ）スラグ形成化合物；および ニ）有毒な窒素酸化物および一酸化炭素の各々窒素ガス(Ｎ₂)および二 酸化炭素への変換を促進する触媒からなる材料の少なくとも一つを含み、ここで 燃料は約26重量％から約32重量％の濃度で存在する５−アミノテトラゾールを含 み、該酸化剤化合物は約52重量％から約58重量％の濃度で存在する硝酸ス トロンチウムを含み、該スラグ形成化合物は約２重量％から約10重量％の濃度で 存在するタルクを含み、そして該触媒は約５重量％から約15重量％の濃度で存在 する亜鉛オキシドを含んでなる、前記組成物。