JPH11513354A - ガス発生組成物のための急速硬化ヒドロキシル末端化ポリブタジエン結合剤システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 インフレーターデバイス（例えば、エアバッグ、救命ボートおよびスライドシュートなど）を膨張するためのガス発生組成物であって、酸化剤成分およびヒドロキシル末端化ポリブタジエン結合剤成分（燃焼に際して有害化合物を生成しない）を含む組成物。さらに、組成物は、硬化剤および硬化触媒を含むため、成型および急速硬化され得る。成型品は、射出成型または押出しにより成形され得る。

Description

【発明の詳細な説明】 ガス発生組成物のための急速硬化 ヒドロキシル末端化ポリブタジエン結合剤システム 技術分野 本発明は、デバイス（例えば、自動車に使用される自動拘束保護具（protecti ve passive restraint）または「エアバッグ」、避難スライドシュート、救命ボ ートなど）用のインフレーター（inflator）に関連する。より特定すれば、本発 明は、インフレーターに使用されるガス発生組成物に関連する。背景技術 多数のデバイス（例えば、自動車に使用される自動拘束保護具または「エアバ ッグ」、避難スライドシュート、救命ボートなど）は、通常、収縮状態で貯蔵さ れ、そして必要なときにガスにより膨張する。一般に、このようなデバイスは、 ヒトに非常に接近して貯蔵および使用され、それゆえに、常に有効である高い安 全要素によって設計されなければならない。 一般に、膨張は、ガス（例えば、空気、窒素、二酸化炭素、ヘリウムなど）に よって達成され、これは圧力下で貯蔵され、そして使用時において、高温燃焼ガ ス生成物（ガス発生組成物の燃焼により生成される）が加えられることにより、 さらに加圧されそして圧力が補足される。いくつかの場合において、膨張ガスは 、ガス発生組成物のみから生成される。 ガス発生組成物の成分は、パウダー、粒子（grain）、ペレットなどの形態で 、機械式インフレーターデバイス（膨張デバイス）に組み込まれる。ガス発生組 成物をインフレーターデバイスに組み込むための特に便利な様式は、組成物を固 体構造へと形成するか、または成型することである。 成型されるガス発生成分の１つの心配は、一般に、成型可能とするために、そ れらは結合剤成分を含むが、そのいくつかは有害な燃焼生成物を生成すると疑わ れていることである。例えば、ポリ塩化ビニル（PVC）は、それが高温において 燃焼される場合、ポリ塩素化ビフェニル類（PCB's）を生成すると疑われている 。 本発明は、有害な燃焼生成物を生成すると疑われている結合剤成分を含まない 、成型可能なガス発生組成物に関する。より特定すれば、本発明は、ポリ塩化ビ ニル（PVC）結合剤の使用を避ける、成型可能なガス発生組成物に関する。発明の開示 従って、本発明の目的は、固体構造へと成型され得るガス発生組成物を提供す ることである。 本発明の別の目的は、射出成型または押出しされ得るガス発生組成物を提供す ることである。 本発明の他の目的は、有害な燃焼生成物を生成する結合剤成分を含まない、成 型可能なガス発生組成物を提供することである。 本発明のさらなる目的は、ポリ塩化ビニル結合剤成分を含まない、成型可能な ガス発生組成物を提供することである。 また、本発明のさらなる目的は、ヒドロキシル末端化（hydroxyl-terminated ）ポリブタジエン（HTPB）結合剤システムを含む成型可能なガス発生組成物を提 供することである。 また、本発明のさらなる目的は、急速に硬化され得る成型可能なガス発生組成 物を提供することである。 また、本発明のさらなる目的は、およそ７分以内に硬化され得る成型可能なガ ス発生組成物を提供することである。 また、本発明のさらなる目的は、ガス発生組成物の成型方法を提供することで ある。 また、本発明のさらなる目的は、急速に硬化され得る、ヒドロキシル末端化ポ リブタジエン（HTPB）結合剤システムを含むガス発生組成物の成型方法を提供す ることである。 本発明のこれらおよびさらなる目的（説明が進めば明らかとなる）によれば、 本発明は、成型可能なガス発生組成物であって： 酸化剤成分； ヒドロキシル末端化ポリブタジエン結合剤成分； ヒドロキシル末端化ポリブタジエン結合剤成分を硬化するための硬化剤；およ び ヒドロキシル末端化ポリブタジエン成分の硬化速度を促進するための硬化触媒 を包含する、組成物を提供する。 さらに、本発明は、成型されたガス発生組成物の形成方法であって： 酸化剤成分、ヒドロキシル末端化ポリブタジエン結合剤成分、ヒドロキシル末 端化ポリブタジエン結合剤成分を硬化するための硬化剤、およびヒドロキシル末 端化ポリブタジエン成分の硬化速度を促進するための硬化触媒を含む成型可能な ガス発生組成物を形成する工程； 成型可能なガス発生組成物を成形する工程；および 成形したガス発生組成物を硬化する工程、 を包含する、方法を提供する。 さらに、本発明は、緊急用デバイスを膨張させるためのインフレーターを提供 し、このインフレーターは、実質的に酸化剤成分およびヒドロキシル末端化ポリ ブタジエン結合剤成分からなるガス発生組成物を含む。発明を実施するための最良の形態 本発明は、点火により、大量のガス状反応生成物を急激に発生するガス発生組 成物に関する。本発明のガス発生組成物は成型可能である。この点において、そ れらは、射出成型、押出しなどに適切な粘度を有するように調製され得る。組成 物は、成型後、固体構造を形成するために硬化され得る。 使用において、ガス発生組成物は、機械式インフレーターデバイス（例えば、 自動車において使用される自動拘束保護具または「エアバッグ」、避難スライド シュート、救命ボートなど）へと組み込まれる固体形状に成型される。本発明の ガス発生組成物は、主に貯蔵された加圧ガスに、そして燃焼可能なガス発生組成 物（使用時において貯蔵されたガスの圧力を補うための）に依存する、インフレ ーターデバイスと組み合わせて使用され得る。あるいは、本発明のガス発生組成 物は、インフレーターデバイスを膨張させるために使用される、主要なガス源と して使用され得る。 機械式インフレーターデバイスに組み込まれる場合は、本発明のガス発生組成 物は、従来のイニシエーターまたはイグナイターによって点火され得る。例えば 、自動車に使用される自動拘束保護具または「エアバッグ」と組み合わせて使用 される場合は、感知される自動車の衝撃により活性化される電気スキッブが、ガ ス発生組成物を発火するために使用され得る。 本発明のガス発生組成物は、酸化剤成分、燃料として機能する結合剤成分、結 合剤成分のための硬化剤、および硬化触媒を含む。ガス発生の目的のために、本 質的な成分は、酸化剤成分および結合剤成分を含む。ガス発生成分を成型しそし て硬化する目的のために、硬化剤および硬化触媒は本質的な成分と考えられ得る 。しかし、硬化触媒は、組成物の硬化速度を速めることが所望される場合のみ、 必要であると理解されている。 ガス発生組成物に使用され得る適切な酸化剤は、塩素酸アルカリ金属、過塩素 酸アルカリ金属、およびそれらの混合物を含む。これらの酸化剤の例は、塩素酸 ナトリウム、塩素酸カリウム、塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸 カリウム、および過塩素酸リチウムを含む。使用され得る他の酸化剤は、過塩素 酸アルカリ土類金属および過塩素酸アンモニウムを含む。 本発明の目的のために、特に有用であると見出された１つの酸化剤は、過塩素 酸カリウムである。 ガス発生組成物に使用される好ましい結合剤組成物は、ヒドロキシル末端化ポ リブタジエン（HTPB）である。この結合剤は、組成物において結合剤および燃料 成分の両方として作用する。ヒドロキシル末端化ポリブタジエンは、それが燃焼 によって有害な化合物を生成しないため、望ましい結合剤であると見出されてい る。 結合剤成分のための硬化剤は、ガス発生組成物中に含まれる。硬化剤は、成型 プロセスの間に、結合剤成分を硬化することの原因となる。 好ましい硬化剤は、イソシアネートおよびジイソシアネート、特にジ-多官能 性（polyfuncational）ジイソシアネートを含む。典型的な硬化剤は、ヘキサメ チレンジイソシアネート、ポリフェニルメチレンイソシアネート、イソホロンジ イソシアネート、ジメリル（dimeryl）ジイソシアネートなどを含む。 硬化剤に加えて、硬化触媒がガス発生組成物中に含まれ得る。硬化触媒は、ガ ス発生組成物の硬化速度を促進するため、それらは成型後に急速に硬化され得る 。 適切な硬化触媒は、トリフェニルビスマス、ジブチルチンジラウレート（ジブ チルスズジラウレート）、および類似の触媒（ヒドロキシル末端化ポリブタジエ ンの硬化を助けることが公知である）を含む。硬化触媒は、ガス発生組成物の硬 化を促進するため、それらは急速に成型され得る。 好ましい実施態様において、酸化剤成分はガス発生組成物の約83〜95重量％を 構成し、結合剤成分および硬化剤は一緒になって組成物の約５〜17重量％を構成 し、そして硬化触媒は組成物の約0.025〜0.5重量％を構成する。 より好ましい実施態様において、酸化剤成分はガス発生組成物の約85〜90重量 ％を構成し、結合剤成分および硬化剤は一緒になって組成物の約10〜15重量％を 構成し、そして硬化触媒は組成物の約0.025〜0.5重量％を構成する。 さらに、より好ましい実施態様において、酸化剤成分はガス発生組成物の約88 重量％を構成し、結合剤成分および硬化剤は一緒になって組成物の約11.8〜11.9 重量％を構成し、そして硬化触媒は組成物の約0.1〜0.2重量％を構成する。 本発明のガス発生組成物は、約200〜375°Fの温度範囲にわたって、７分未満 、そしてより典型的には、約３〜５分の間の硬化速度を有する。予想されるよう に、本発明のガス発生組成物の硬化速度は、硬化温度に依存する。最速の硬化時 間は、より高い硬化温度において得られる。硬化温度の上限は、組成物の分解温 度のすぐ下である。それゆえに、本発明の目的のために、硬化温度の上限は、約 375°Fまでに制限されるべきである。 好ましい実施態様において、約88重量％の酸化剤成分、約11.8〜11.9重量％の 結合剤成分、および約0.1〜0.2重量％の硬化触媒を含む組成物は、350°Fにおい て約３〜５分の間の硬化速度を有することが見出された。 本発明のガス発生組成物は、個々の成分を一緒に混合することにより調製され る。組成物の調製において、結合剤成分および酸化剤成分は一緒に予備混合され 得る。組成物を成型または押出す直前に、硬化剤および硬化触媒を、結合剤成分 および酸化剤成分へと添加することは、組成物が早まって硬化を開始しないため に好ましい。 成分は、花火組成物の混合のために有用であることが公知の従来のミキサー、 ブレンダー、ミルなどを利用して、一緒に混合され得る。 典型的な押出しプロセスの間、成分を一緒に混合することにより、組成物の押 出し可能な量が調製される。次いで押出し可能な量は、押出機へと供給され、所 望のように押し出され、そしてブロックされる。次いで、押出し可能な量が、押 し出され、自由に切断され、そして硬化される。 混合組成物の粘度は、必要に応じて除去可能な溶媒（例えば、酢酸エチル、ア セトン、エチルアルコール、またはそれらの混合物）を導入することにより調節 され得る。押出し（または射出成型）のために必要な粘度は、使用される処理装 置の設計明細に基づいて容易に決定され得る。 上記で検討した成分に加えて、所望のように他の成分（例えば、従来の安定剤 、着色剤、乳白剤など）が含まれ得る。以下の実施例で使用される好ましい安定 剤は、トリフェニルビスマス、無水マレイン酸、および酸化マグネシウムを実質 的に等しい割合または約２：１：１で一緒にして使用されるものを含む。 本発明の特色および特徴は、例示の目的のために含まれる以下の非限定的な実 施例からさらに理解される。これらの実施例および明細書全体において、パーセ ンテージは、他に示さない限り重量％として与えられる。実施例１ 本実施例において、以下の配合を有する４つのガス発生組成物を調製した： 上記の配合を混合し、３分間、350°Fにおいて成型硬化し、そして以下の特性 を有することを見出した。 このデータは、上記配合が、エアバッグ発生器（インフレーター）への適用に 対する要求を満たすことを示す。 本発明は、特定の手段、物質および実施態様に言及して記載されているが、上 記の説明から、当業者は、本発明の本質的な特徴を容易に確認し得、そして以下 の請求の範囲に記載される本発明の精神および範囲から離れることなく、種々の 使用および特徴に適合させるために、種々の変化および改変がなされ得る。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．成型可能なガス発生組成物であって： 酸化剤成分； ヒドロキシル末端化ポリブタジエン結合剤成分； 該ヒドロキシル末端化ポリブタジエン結合剤成分を硬化するための硬化剤；お よび 該ヒドロキシル末端化ポリブタジエン結合剤成分の硬化速度を促進するための 硬化触媒 を包含する、組成物。 ２．前記酸化剤成分が、塩素酸アルカリ金属、過塩素酸アルカリ金属、塩素酸ア ルカリ土類金属、過塩素酸アルカリ土類金属、過塩素酸アンモニウム、およびそ れらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の成型可能なガス発生 組成物。 ３．前記硬化剤が、イソシアネート、ジイソシアネート、およびそれらの混合物 からなる群から選択される、請求項１に記載の成型可能なガス発生組成物。 ４．前記硬化触媒が、トリフェニルビスマス、ジブチルチンジラウレート、およ びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の成型可能なガス 発生組成物。 ５．請求項１に記載の成型可能なガス発生組成物であって、 前記酸化剤成分が該ガス発生組成物の約85〜95重量％を構成し、前記ヒドロキシ ル末端化ポリブタジエン結合剤成分および前記硬化剤が一緒になって該ガス発生 組成物の約５〜15重量％を構成し、そして前記硬化触媒が該ガス発生組成物の約 0.025〜0.5重量％を構成する、組成物。 ６．請求項５に記載の成型可能なガス発生組成物であって、 前記酸化剤成分が該ガス発生組成物の約85〜90重量％を構成し、前記ヒドロキシ ル末端化ポリブタジエン結合剤成分および前記硬化剤が一緒になって該ガス発生 組成物の約10〜15重量％を構成し、そして前記硬化触媒が該ガス発生組成物の約 0.025〜0.5重量％を構成する、組成物。 ７．請求項６に記載の成型可能なガス発生組成物であって、 前記酸化剤成分が該ガス発生組成物の約88重量％を構成し、前記ヒドロキシル末 端化ポリブタジエン結合剤成分および前記硬化剤が一緒になって該ガス発生組成 物の約11.8〜11.9重量％を構成し、そして前記硬化触媒が該ガス発生組成物の約 0.01〜0.2重量％を構成する、組成物。 ８．請求項１に記載の成型可能なガス発生組成物であって、除去可能な溶媒をさ らに含む、組成物。 ９．成型されたガス発生組成物の形成方法であって： 酸化剤成分、ヒドロキシル末端化ポリブタジエン結合剤成分、該ヒドロキシル 末端化ポリブタジエン結合剤成分を硬化するための硬化剤、および該ヒドロキシ ル末端化ポリブタジエン成分の硬化速度を促進するための硬化触媒を包含する成 型可能なガス発生組成物を形成する工程； 該成型可能なガス発生組成物を成形する工程；および 該成形したガス発生組成物を硬化する工程、 を包含する、方法。 １０．前記ガス発生組成物が、200〜375°Fの温度において、５分以下の硬化速 度を有する、請求項９に記載の、成型されたガス発生組成物の形成方法。 １１．前記成形工程が、前記ガス発生組成物の射出成型または押出しを包含する 、請求項９に記載の、成型されたガス発生組成物の形成方法。 １２．前記ガス発生組成物が、除去可能な溶媒をさらに含む、請求項９に記載の 、成型されたガス発生組成物の形成方法。 １３．請求項９に記載の、成型されたガス発生組成物の形成方法であって、前記 成型可能なガス発生組成物が該ガス発生組成物の約85〜95重量％を構成し、前記 ヒドロキシル末端化ポリブタジエン結合剤成分および前記硬化剤が一緒になって 該ガス発生組成物の約５〜15重量％を構成し、そして前記硬化触媒が該ガス発生 組成物の約0.025〜0.5重量％を構成する、方法。 １４．請求項１３に記載の、成型されたガス発生組成物の形成方法であって、前 記成型可能なガス発生組成物が該ガス発生組成物の約85〜90重量％を構成し、前 記ヒドロキシル末端化ポリブタジエン結合剤成分および前記硬化剤が一緒になっ て該ガス発生組成物の約10〜15重量％を構成し、そして前記硬化触媒が該ガス発 生組成物の約0.025〜0.5重量％を構成する、方法。 １５．請求項１４に記載の、成型されたガス発生組成物の形成方法であって、前 記成型可能なガス発生組成物が該ガス発生組成物の約88重量％を構成し、前記ヒ ドロキシル末端化ポリブタジエン結合剤成分および前記硬化剤が一緒になって該 ガス発生組成物の約11.8〜11.9重量％を構成し、そして前記硬化触媒が該ガス発 生組成物の約0.01〜0.2重量％を構成する、方法。 １６．前記ガス発生組成物が、約350°Fの温度において、約３分の硬化時間を有 する、請求項１５に記載の、成型されたガス発生組成物の形成方法。 １７．緊急用デバイスを膨張させるためのガス発生組成物を含むインフレーター であって、該ガス発生組成物が、実質的に酸化剤成分およびヒドロキシル末端化 ポリブタジエン結合剤成分からなる、インフレーター。