KR0139488B1 - 에어백을 위한 기체발생기, 스퀴브 및 자발점화폭발조성물 - Google Patents

에어백을 위한 기체발생기, 스퀴브 및 자발점화폭발조성물

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KR0139488B1 KR1019940038006A KR19940038006A KR0139488B1 KR 0139488 B1 KR0139488 B1 KR 0139488B1 KR 1019940038006 A KR1019940038006 A KR 1019940038006A KR 19940038006 A KR19940038006 A KR 19940038006A KR 0139488 B1 KR0139488 B1 KR 0139488B1
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아유무 기무라
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에이시 사토
미치히사 다구치
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구리바야시 쇼지
센서 테크놀로지 가부시키가이샤
다케다 가트히코
닛폰 가야쿠 가비시키가이샤
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Abstract

본 발명은 스퀴브(10), 발화제(41) 및 기체발생제(51)중 적어도 한가지가 경량합금물질 등으로 형성된 케이싱(27 또는 28)에 함유된 자발점화폭발조성물로 이루어지는 에어백을 위한 기체발생기이며, 자발점화폭발조성물은 탄수화물, 옥시할로겐화물 및 금속산화물로 구성되고, 또 다르게는 탄수화물, 옥시할로겐화물 및 금속산화물로 구성된다. 자발점화폭발조성물은 165-220℃ 또는 165-200℃의 온도범위에서 자발점화성을 갖는다.
탄수화물은 기체상 성분이며 옥시할로겐화물은 산소공급성분이다.
따라서, 둘의 조합에 따라 165-220℃ 또는 165-200℃의 비교적 저온범위에서의 점화온도가 선택된다. 금속산화물은 열안정제이며 합성수지는 자발점화폭발조성물을 과립화하는데 사용하기 위한 결합제이다.

Description

에어백을 위한 기체발생기, 스퀴브 및 자발점화폭발조성물
제1도는 본 발명에 따른 에어백을 위한 기체발생기의 단면도,
제2도는 본 발명에 따른 에어백을 위한 기체발생기의 단면도,
제3도는 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물을 함유하는 스퀴브의 단면도,
제4도는 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물을 함유하는 스퀴브의 단면도,
제5도는 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물을 함유하는 스퀴브의 단면도,
제6도는 기체발생제 용기의 사시도,
제7도는 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물의 기체발생제 펠릿이 함유되어 있는 기체발생제 용기의 단면도,
제8도는 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물의 기체발생제 분말이 함유되어 있는 기체발생제 용기의 단면도,
제9도는 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물의 발화제가 함유되어 있는 발화제 용기의 단면도,
제10도는 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물의 점화제가 함유되어 있는 발화제 용기의 단면도,
제11도는 압력 테스터에 부착되어 있는 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물을 함유하는 스퀴브의 예시도,
제12도는 기폭 테스터에 부착되어 있는 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물을 함유하는 스퀴브의 예시도이다.
발명의 분야
본 발명은 에어백을 위한 기체발생기가 외부로부터 예를들면 불꽃에 의해 가열될때 케이싱의 파손을 방지하기 위해 소정온도에서 점화하는 자발점화기능을 갖는 에어백을 위한 기체발생기에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 자발점화기능을 갖는 기체발생기에 적합한 스퀴브에 관한 것이다.
종래기술의 설명
종래에는 차량이 충돌하게 되었을때 점거자의 안전을 보증하기 위해 기체발생기에 의해 발생된 기체로 에어백을 부풀게하는 차량용 수동안전장치가 공지되어 있다. 기체 발생기는 케이싱에 함유되어있는, 기체발생제와 이 기체발생제를 발화시키기 위한 발화제 그리고 이 발화제를 기폭시키기 위한 스퀴브로 이루어진다.
스퀴브를 발화제와 공존시키는 것이 항상 필요한 것은 아니며 경우에 따라서는 그들 중 어느 한가지가 사용된다. 이러한 경우에, 한가지는 다른것의 기능을 갖는다. 게다가, 상기 케이싱은 전형적으로 중량감소에 대한 요구로 알루미늄합금과 같은 경량합금물질로 만들어진다.
경량합금물질은 고온으로 가열되때 기계적 강도가 감소된다.
따라서, 이러한 물질이 케이싱을 위해 사용되는 기체발생기는 충돌시 발화제가 스퀴브에 의해 기폭된 다음 기체발생제가 발화되어 기체를 발생시키는 보통의 경우에는 문제를 일으키지 않을 것이다. 그러나, 보통의 상태에서 예상되지 않는 차량 또는 창고에서 화재시 외부로부터 열이 가해질때, 이런 사건에서 만일 발화제 또는 기체 발생제의 자발점화온도가 케이싱의 기계적 강도가 저하되는 온도보다 높으면 케이싱의 기계적강도가 저하된후 발화가 일어난다. 그 결과, 케이싱은 기체발생기내에서 야기된 압력으로 인해 파괴되어 그것이 작은 조작들로 흩어지는 위험이 있다.
이 문제에 대하여 미국특허 제4,561,675호는 자동발화장치에 관한 기술을 개시하고 있다. 자동발화장치는 금속용기에서 기계적 강도가 저하되지 않는 대략 177℃의 온도에서 자발적으로 점화하게 되는 1차 점화제를 갖는다.
금속용기는 금속박으로 만들어진 단일의 독립부재이며 내열성 접착제 또는 쿠숀으로 기체발생기의 케이싱 내부에 고정되어 있다. 1차 점화제의 점화지시가 대략 343℃의 온도에서 점화하는 발화제 또는 기체발생제에 명해진다.
게다가, 일본특허공개 No. 2-74441은 자동발화장치에 관한 기술을 개시하고 있다. 이 자동발화장치는 대략 160℃ 내지 180℃ 의 온도에서 및 그 부근에서 자발적으로 점화하게 되는 1차 점화제를 갖는다. 1차 점화제 케이싱은 절연물질을 통해 기체발생기를 위한 캐이싱의 개구부에 삽입된다.
또한, 일본특허공개 No. 5-229397은 또 다른 자동발화장치에 관한 기술을 개시하고 있다. 이 자동발화장치는 스퀴브내의 폭발제에 자발점화제를 사용한다.
자발점화제는 150-300℃에서 3분안에 자발적으로 점화하는 주성분으로서 황함유 결합제/과염소산 나트륨으로 이루어진다.
전형적인 기체발생제는 아지드화나트륨을 기제로 한 약품을 사용한다.
이들 약품은 적당한 연소속도와 고온 또는 저온환경에 두었을때 장기안정성을 갖는다. 그러나 그것의 자발점화온도는 400℃만큼 높거나 또는 더 높다.
알루미늄합금과 같은 경량합금물질의 기계적 강도는 이 온도에서 상당히 감소되며 따라서 케이싱이 파괴될 것이다.
게다가, 발화제는 전형적으로 발화제 용기에 밀봉된다.
발화제는 붕소와 질산칼륨의 혼합물을 사용하는데 이것은 대략 500℃에서 자발적으로 점화될 것이다. 알루미늄합금과 같은 경량합금물질의 기계적 강도는 그 온도에서 상당히 감소된다.
전형적인 스퀴브는 바닥을 가진 원통형 형상의 스퀴브 컵내에 폭발제가 채워지는 구조를 갖는데, 컵은 두개의 리드핀을 통해 외부에 연결되어있는 가열을 위한 브리지 와이어를 갖는 스퀴브 플러그로 밀봉되어 있고 폭발제는 브리지 와이어와 접촉하고 있다. 스퀴브내에 채워진 폭발제는 양호한 기폭력과 안정성을 고려하여 과염소산염과 유기물질 또는 금속분말의 혼합물을 통상 사용한다. 외부로 부터 갑자기 가열될때, 트리니트로 레조르신산납/ 과염소산칼륨은 예를 들면 대략 270℃에서 자발적으로 점화되는 한편 지르코늄/ 과염소산칼륨은 대략 350℃에서 자발적으로 점화될 것이다.
스퀴브에 채워지는 다른 폭발제로서 미국특허 No. 3,773,351은 수크로스와 염소산 칼륨으로 이루어지는 것들을 개시하고 있다.
상기 미국특허 No. 4,561,675와 일본특허공개 No. 2-74441에 개시된 기체발생기에서, 기체발생기의 자동발화장치를 위해서 특히 함유부분을 형성하는 것이 필요한 단점이 있다. 일본특허공개 No. 5-229397에 개시된 기체발생기에서는 발화제로서 또한 제공되는 자발점화물질이 점화기를 위한 폭발제에 사용된다. 그와함께 접촉하고 있는 브리지와이어는 시간에 따른 질저하의 결과 발생된 산성물질로 인해 부식된다.
따라서 정상조작시 기폭되지 않은 점화기가 올바르지 못하게 작동할 염려가 있다.
미국특허 No. 3,773,351에 개시된 스퀴브는 수크로스와 염소산 칼륨으로 이루어지는 폭발제를 사용하여 따라서 180℃에서 및 그 부근에서 명백히 자발적인 점화력을 갖는다. 그러나, 열안정성은 좋지않다. 더 구체적으로는 그것은 107℃×400 시간과 같은 100℃에서 및 그 부근에서 열시효시험 평가기준을 통과하지 못하여 따라서 실용화될 수 없다. 게다가 종래에 사용되는 자발점화물질은 고온안정성을 결핍한다.
또한, 발화제로서도 제공되는 것들은 필요한 연소속도를 결핍하는 단점을 갖는다.
특히, 자발점화물질을 함유하는 스퀴브를 갖는 것들은 스퀴브가 기체발생기내에 함유되는 구조를 갖는데, 이것은 열이 덜 전달되게 만든다.
그 결과, 외부로부터 열의 적용에 반응하여 소정온도범위에서 자발적으로 점화되지 않게 되는 단점이 있다. 이 문제는 자발점화물질이 기체발생제 또는 발화제에 함유되어 있는 경우에 일어나게 되는 것이다.
본 발명은 종래기술에 고유한 이들 문제들에 관해서 행해진 것이며, 본 발명의 목적은 수동안전장치로서 에어백을 전개하는데 사용하기 위한 기체발생기가 스퀴브, 발화제 및 기체발생제중 적어도 한가지에 자발점화물질을 함유할때에도 외부로부터 열의 적용에 반응하여 소정온도영역에서 자발적으로 점화되며, 폭발될때 및 장기간 고온환경을 받게할때 안정한 성질을 유지하는 에어백을 위한 안전하고 확실한 기체발생기를 제공하는 것이다.
게다가, 본 발명은 에어백을 위한 이러한 기체발생기에 포함되는 최적 스퀴브를 제공하는 것에도 관련된다.
발명의 개요
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 에어백을 위한 기체발생기는 자발점화폭발 조성물로 이루어지는데, 경량합금물질로 형성된 케이싱에 함유된 스퀴브, 발하제 및 기체발생제중 적어도 한가지가 이것을 포함한다.
자발점화폭발조성물은 탄수화물, 옥시할로겐화물(oxyhalogenates) 및 금속산화물로 구성되며 165-200℃의 온도범위에서 자발점화성을 갖는다. 자발점화폭발조성물은 열이 주변으로부터 덜 전달되는것 같은 환경에 있기때문에 합성수지가 또한 첨가된다.
그 경우에 자발점화폭발조성물은 탄수화물, 옥시할로겐화물, 금속산화물 및 합성수지로 구성된다. 이것은 165℃-200℃의 저온범위에서 자발적인 점화성을 가질수도 있다. 게다가, 스퀴브, 발화제 및 기체발생제중 어느하나에 함유되는 상기한 폭발조성물은 케이싱의 기계적 강도가 외부로 부터의 열로 인해 저하되기전에 상기한 온도범위에서 자발적으로 점화될 것이다.
상기 자발점화폭발조성물내 탄수화물은 기화성분이며, 옥시할로겐화물은 산소공급성분이며, 금속산화물은 열시효제(열안정제) 이고 합성수지는 이들 폭발조성물 입자들간의 열전도도의 개선에 기여하는 성분이다. 따라서, 165-220℃의 자발점화온도 또는 165-220℃의 더 낮은 자발점화온도가 그것들의 조합에 의해 임의적으로 선택될 수도 있다.
특히, 차량에 장착된 에어백을 위한 기체발생기는 여름에 또는 열대지방에서 옥외 주차장과 같은 장기간 고온장소에서 있게 된다. 따라서 고온안정성이 필수적이다.
이 열안정성에 기여하는 것이 상기 금속산화물이다.
특히, 열안정성은 탄수화물 또는/ 그리고 옥시할로겐화물 입자들을 그것들간의 직접 접촉을 피하기 위해 피복함으로써 개선된다.
게다가, 합성수지는 폭발조성물 입자들간의 열전도도를 개선하도록 상기한 폭발조성물 입자들을 서로 밀접하게 접촉시킴에 의해 자발점화온도를 감소시키는 효과를 갖는다.
적당한 연소속도뿐만아니라 165-220℃ 또는 165-200℃의 원하는 자발점화온도를 달성하기 위해, 탄수화물은 바람직하게는 95.0-1.0중량%이고 옥시할로겐화물은 바람직하게는 95.0-1.0중량% 이며 금속산화물은 바람직하게는 30.0-0.01중량%이다.
합성수지는 거기에 첨가된다면, 바람직하게는 0.05 내지 20.0중량%이다.
이 조성비는 탄수화물과 옥시할로겐화물을 연소하기 위해 요구되는 화학양론비를 기준으로 기체발생기의 원하는 부분에 적합한 연소속도에 따라 상기한 조성범위내에서 다양해질 수 있다. 특히, 금속산화물은 바람직하게는 30.0-0.01중량%, 더 바람직하게는 10.0-1.0중량%이다. 이것은 사용된 기체발생기의 내부구조에 따라 연소속도를 조절하기 위해 유리하게 변동시킬 수도 있다.
이 범위밖의 탄수화물로는, 연소속도는 비정상적이 될 것이다.
이 범위밖의 옥시할로겐화물로는 자발점화기능이 저하될 것이다.
이 범위밖의 금속산화물로는 열시효성 및 자발점화기능이 저하될 것이다.
만일 폭발조성물입자들간의 열전도도를 조절하는 합성수지가 이 범위밖이라면 자발점화온도가 혼합정도에 따라 상당히 변할 것이다.
탄수화물, 옥시할로겐화물 및 금속산화물의 입자직경은 확실한 연소 및 고온안정성에 상당히 영향을 미친다. 탄수화물의 평균입경은 바람직하게는 0.5 내지 0.0001 mm이다. 옥시할로겐화물의 평균입경은 바람직하게는 1.0mm 내지 0.0001mm이다.
금속산화물의 입경은 바람직하게는 0.5mm이하이다.
이 범위밖의 입경을 갖는 탄수화물로는 열시효성은 저하될 것이다.
이 범위밖의 입경을 갖는 옥시할로겐화물로는 연소속도가 비정상적일 것이다.
이 범위밖의 입경을 갖는 금속산화물로는 열시효성 및 자발점화기능이 저하될 것이다.
특히 금속산화물의 입경은 바람직하게는 탄수화물의 입경보다 1/10이하이다.
금속산화물의 평균입경이 탄수화물과 옥시할로겐화물중 적어도 한가지의 평균입경보다 1/10이하일때와 탄수화물과 옥시할로겐화물중 적어도 한가지가 금속산화물로 피복되어 있을때 확실한 점화와 고온안정성을 보증하는 것이 가능하다.
피복방법은 다음과 같다. 즉, 먼저 탄수화물을 금속산화물과 혼합하여 탄수화물의 표면에 금속산화물을 피복한다.
또다른 용기에서 옥시할로겐화물을 금속산화물과 혼합하여 옥시할로겐화물의 표면에 금속산화물을 피복할 수도 있다. 이어서, 그것들을 서로 혼합한다.
이 조작은 고온안정성을 개선시킨다. 연소속도는 피복량에 의해 조절될 수 있다.
개별성분의 평균입경은 모두 0.05mm이하일때 이들 세성분을 동시에 혼합할 수도 있다.
개별성분중, 사용가능한 탄수화물은 수크로스, 락토스, 글루코스, 분말셀룰로오스, 텍스트린 및 목재분말의 단독 또는 혼합물일 수도 있다. 165-200℃ 또는 165-220℃의 바람직한 자발점화온도를 갖는 것으로서 수크로스를 사용하는 것이 바람직하다.
개별성분중, 사용가능한 옥시할로겐화물은 염소산칼륨, 과염소산칼륨, 염소산나트륨, 과염소산나트륨, 염소산바륨 및 과염소산바륨과 같은 염소산염 및 과염소산염; 브롬산칼륨, 과브롬산칼륨, 브롬산나트륨 및 과브롬산나트륨과 같은 브롬산염 및 과브롬산염; 요오드산칼륨, 과요오드산칼륨, 요오드산나트륨 및 과요오드산나트륨과 같은 요오드산염 및 과요오드산염을 포함한다. 염소산염 및 과염소산염이 용이한 취급을 고려할때 특히 바람직하다.
염소산칼륨 및 과염소산칼륨이 더 바람직하다.
개별성분중, 사용가능한 금속산화물은 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화아연, 산화칼륨, 산화나트륨 및 산화세슘을 포함한다. 산화마그네슘, 산화칼슘 및 산화아연이 용이한 취급을 고려할때 바람직하다. 게다가, 가벼운 산화마그네슘이 그것의 미세하고 균일한 입경의 점에서 특히 바람직하다.
개별성분중, 사용가능한 합성수지는 실리콘수지, 우레탄수지, 폴리에스테르, 아크릴수지 및 부틸고무를 포함한다. 1성분 실온 가황실리콘수지가 용이한 취급 및 연안정성을 고려할때 특히 바람직하다. 탄수화물, 옥시할로겐화물 및 금속산화물을 서로 혼합함으로써 과립화가 행해지는데, 여기에 합성수지가 첨가됨이 주목된다.
특히, 상기한 성분을 갖는 자발점화폭발조성물이 기체발생제에 함유될때, 필요하다면 연소속도를 조절하기 위해 적당한 결합제를 사용함으로써 정제로 만들거나 펠릿으로 형성시킬 수도 있다. 게다가, 연소속도를 조절하기 위해 목분, 합성수지분말 및 로진분말과 같은 유기분말 뿐만 아니라 활석, 산화알루미늄 및 이산화규소와 같은 무기분말을 적당히 첨가하는 것이 가능할 수도 있다.
특히, 스퀴브에 상기한 성분들을 갖는 자발점화폭발조성물을 함유하는 양상으로서, 그것은 브리지 와이어와 직접 접촉할 수도 있다. 그러나, 대단히 짧은 점화시간이 바람직한 경우에 기폭제가 브리지 와이어와 접촉하는 층구조를 형성하는 것이 바람직하며, 상기한 성분들을 갖는 자발점화폭발조성물을 기폭제와 접촉시킨다.
이러한 스퀴브는 자발점화기능이 요구되는 부품에 일반적으로 사용가능한 단일제품이다.
이러한 기폭제로서, 금속분말/KClO4, 디아조디니트로페놀(DDNP), 테트라센/트리니트로레조르신산납, 트리니트로레조르신산납/ KClO4및 스티픈산납/ KClO3이 사용된다. 금속분말/ KClO4가 열안정성과 양호한 기폭력을 고려할때 바람직하다.
금속분말은 지르코늄, 텅스텐, 티탄, 알루미늄, 마그네슘, 철, 니켈 및 구리의 단독 또는 조합이 될 수 있다. 양호한 기폭력의 점에서 단독 지르코늄 또는 지르코늄과 텅스텐의 혼합물이 바람직하다.
이러한 스퀴브가 알루미늄합금과 같은 경량금속물질로 형성된 케이싱내에 유지되어 있는 에어백을 위한 기체발생기에 있어서, 에어백을 위한 기체발생기는 브리지와이어와 접촉된 기폭제와 상기 기폭제와 접촉된 자발점화폭발조성물로 구성된 층구조를 갖는 상기 스퀴브로 이루어지며, 자발점화폭발조성물은 탄수화물, 옥시할로겐화물, 금속산화물 및 합성수지로 만들어지며 자발점화폭발조성물에 해당하는 스퀴브의 일부는 상기 케이싱과 양호한 접촉이 아닌 상태로 상기 케이싱내에서 노출되어 있다.
더 상세히는 합성수지를 함유하는 상기한 자발점화폭발조성물로 형성된 스퀴브의 본질은 케이싱간에 열전도도를 개선하도록 케이싱과 잘 접촉되는 것을 요구하지 않는다. 따라서, 케이싱에 스퀴브를 위한 부착구조는 단순해질 수 있다.
게다가, 기체발생기의 케이싱은 알루미늄합금과 같은 경량금속물질로 만들어지는데, 이것은 각각 내부실린더와 외부실린더를 갖는 상부케이싱부재와 하부케이싱부재로 형성되며, 이것들은 상기 내부실린더와 외부실린더 서로에 대응하여 서로 대립되어 있고 마찰용접 시킨다음 상기 내부실린더내의 중앙공간과 상기 내부실린더에 의해 둘러싸인 외부공간이 만들어진다. 기체발생기의 본 발명은 표면이 전기절연물질로 피복된 스퀴브를 가지며, 상기 케이싱에 삽입되어 거기에 고정되고 탄수화물, 옥시할로겐화물, 금속산화물 및 합성수지로 구성되는 자발점화폭발조성물이 스퀴브에 함유되어 있다.
스퀴브에의 열전도도가 전기절연물에 의해 제한될때에도 자발점화기능은 저하되지 않는다. 상기 스퀴브가 상기 케이싱으로부터 상기 중앙공간으로 돌출되어 있는 원통형상 보스에 삽입되어 거기에 고정되어있을때, 상기 원통형상 보스는 용접시 스퀴브에서 열효과를 피하기 위해 상기 마찰용접의 부분보다 높이가 더 큰 것이 바람직하다.
에어백을 위한 기체발생기내의 스퀴브, 발화제 및 기체발생제는 모두 그들 자체의 독특한 점화기능을 갖는다. 기체발생제는 여름동안과 같은 고온환경을 받게되며 여러해 장기간 동안 차량에 장착되어 있게된다. 따라서, 점화기능을 저하시키지 않고 고온안정성이 요구되는데, 이것은 고온안정성이 상기한 폭발조성물내의 금속산화물로 달성될 수 있다. 스퀴브, 발화제 및 기체발생제중 어느하나에 함유된 상기한 자발점화폭발조성물은 기체발생기의 케이싱의 기계적 강도가 차량화재시 또는 창고화재시 상당히 저하되기전에 그것의 자발점화기능에 의해 점화된다. 이 점화는 예를들어서 충돌시 정상발화와 유사하며 따라서 케이싱의 파괴가 회피된다. 이 자발점화기능은 다년간 여름동안의 고온환경을 받을때도 상기한 자발점화폭발조성물내의 금속산화물에 의해 유지될 수 있다. 더 상세히는 탄수화물과 옥시할로겐화물이 안정하게 분리되는 상태는 금속산화물에 의해 보장된 다음 탄수화물은 지정된 자발점화온도에서 용융하며 점화를 위해 옥시할로겐화물에 이르게된다.
상기한 자발점화폭발조성물이 스퀴브 발화제 또는 기체발생제에 함유될때 먼저 외부열이 외부로부터 스퀴브, 발화제 또는 기체발생제로 전달된 다음 상기 폭발조성물이 가열된다.
이러한 간접가열때문에 외부열은 상기한 폭발조성물의 환경에 따라 덜 전달될 수도 있다.
이러한 경우에 탄수화물과 옥시할로겐화물은 금속산화물에 의해 안정하게 분리되는 한편 탄수화물의 용융상태는 안정하지 않다. 따라서, 자발점화온도의 분산이 형성된다.
합성수지는 분산을 감소시키고 차례로 자발점화온도를 감소시키기 위해 제공된다.
합성수지는 탄수화물, 옥시할로겐화물 및 금속산화물중에서 적당한 다리를 형성한다.
탄수화물은 이 다리를 통해 열전도도에 의해 안정하게 용해하며 금속산화물 및 합성수지를 통과하여 옥시할로겐화물에 이르며, 따라서 자발점화가 일어난다.
이러한 현상을 보증하기 위해, 금속산화물은 소정의 입경을 가지며 소정량 함유하며, 합성수지도 또한 소정량 함유되는 것이 바람직하다.
그러나, 합성수지는 자발점화폭발조성물에의 열전도도가 잘 고러될때는 생략될 수도 있다.
바람직한 구체예의 상세한 설명
기체발생기의 예를 도면을 참도하여 기술하는데, 여기에는 상기한 스퀴브, 발화제 및 기체발생제가 함유되어 있다. 스퀴브와 발화제중 하나가 생략될 수도 있는 한편, 다음의 설명은 둘다 함유되어 있는 경우와 연관하여 하기로 한다.
제1도는 본 발명에 따르는 에어백을 위한 기체발생기(60)의 단면도를 나타낸다.
제1도의 에어백을 위한 기체발생기(60)에서 참고번호 27은 내부실린더(27a)와 외부실린더(27b)로 이루어지는 알루미늄합금으로 만들어진 하부케이싱을 나타낸다.
참고번호(28)은 내부실린더(28a)와 외부실린더(28b)로 이루어지는 알루미늄합금으로 또한 만들어진 상부케이싱을 나타낸다. 내부실린더(27a)와 외부실린더(27b)는 각각 내부실린더(28a)와 외부실린더(28b)에 대립되어 있으며 A와 B부분 사이의 마찰용접에 의해 연결되어 케이싱을 형성한다. 게다가, 자루형상 돌출부(27c)는 하부케이싱(27)과 그것의 중앙에서 일체로 형성되어 있다. 연통구멍(27d)은 돌출부(27c)에 그것의 중앙에 제공되어 있다. 또한, 구멍(33)이 상부케이싱(28)의 내부실린더(28a)에 열려있다. 확산기(36)는 상부케이싱(28)의 외부실린더(28b)에 열려있다.
상기한 바와같이 케이싱은 하부케이싱(27)의 외부실린더(27b)와 상부케이싱(28)의 외부실린더(28b)에 의해 둘러싸인 환형외부공간(35)과 하부케이싱(27)의 내부실린더(27a)와 상부케이싱(28)의 내부실린더(28a)에 의해 둘러싸인 부분에 의해 정의된, 돌출부(27c)의 내부의 중앙공간(34)으로 이루어진다. 발화제용기(40)는 중앙공간(34)에서 하부케이싱(27)의 내부실린더(27a)와 상부케이싱(28)의 내부실린더(28a)에 의해 둘러싸인 부분에 함유되어 있다. 스퀴브(10)는 중앙공간(34)에서 돌출부(27c)의 위치에 함유되어 있다. 외부공간(35)은 구멍(32)을 갖는 내벽(31)에 의해 나뉘어 있다. 기체발생제용기(50)는 내벽(31) 내부에 함유되어 있는 한편, 구멍(32)의 출구에 위치된 제1냉각제(25), 제2냉각제(26)와 필터커버(29)로 밀봉된 필터(30)가 내벽(31)의 외부에 함유되어 있다.
특히, 돌출부(27c)의 스퀴브(10)는 탄성중합체와 같은 전기절연물질(21)로 덮히고 페라이트커버(22), 제1누름판(23) 및 제2누름판(24)을 통해 하부케이싱(27)의 코오킹부재(27e)와 함께 고정되어 있다. 스퀴브(10)가 전기절연물질(21)로 덮혔을때 전기절연물질(21)은 또한 열전연물질로서도 제공된다. 따라서, 차량 화재등의 경우에 외부열은 주로 리드핀(7) 쌍을 통해 스퀴브(10)로 전달된다.
제1도에 나타낸 바와같이, 전기절연물질(21)을 통해 돌출부(27c)로 스퀴브(10)를 삽입하기 위해서는 전기절연물질(21)의 성형의 정확성이 어느정도 요구된다.
이 점에 관해서, 제2도에 나타낸 에어백을 위한 기체발생기(61)에서와 같이 자루형상돌출부를 원통형상보스(27f)로 바꾼다. 전기절연물질(21)과 스퀴브(10)의 대부분이 하부케이싱(27)의 내부실린더(27a)와 상부케이싱(28)의 내부실린더(28a)에 의해 둘러싸인 위치로 돌출되어 더 용이한 조립체를 제공한다.
이러한 경우에 실린더 형상보스(27f)의 높이는 마찰용접을 할때에 흩어지는 버어로 인한 전기절연물질(21)에 대한 열효과를 피하기 위해 마찰용접된 부위(A) 보다 거리 H만큼 더 높다. 게다가, 스퀴브(10)의 바닥은 전기절연물질(21)을 통해 발화제용기(40)에 인접한다.
에어백을 위한 이들 기체발생기(60 및 61)의 정상작동을 기술한다.
먼저, 스퀴브(10)내 폭발제는 리드핀(7)을 통해 소정의 전류가 제1도에 도시하지 않은 다리에 흐를때 기폭된다. 스퀴브의 바닥을 파괴한 다음 고온 및 고압기체가 배출된다. 이 고온기체는 발화제용기(40)를 파괴하여 그안에 함유된 발화제가 점화되게 한다. 고온기체는 발화제의 연소의 결과 발생되며 구멍(33)을 통해 통과하며 기체발생제용기(50)를 파괴하여 그안에 함유된 기체발생제(51)가 발화되게 한다. 기체발생제(51)의 연소의 결과 다량의 기체가 발생된다.
발생된 기체는 구멍(32), 제1냉각제(25) 및 제2냉각제(26)를 통과하여 여기서 잔류물의 냉각 및 수집이 일어난 다음 필터(30)를 통과하고 여기서 안개가 제거되고 확산기(36)를 통해 도시않은 에어백으로 배출된다.
제3도는 본 발명에 따르는 발화제(4) 및 자발점화폭발조성물(5)이 스퀴브(10)의 매거진(8) 내에 이중 층구조로 정렬되는 예를 나타낸다. 스퀴브(10)가 제1도에 나타낸 방법으로 유지될때, 자발점화폭발조성물(5)에 대응하는 스퀴브(10)의 일부가, 열전연물질로서도 제공되는 전기절연물질(21)로 피복되는 하부케이싱(27)의 자루형상돌출부(27c)에 함유된다. 제4도는 본 발명에 따른 단지 자발점화폭발조성물(5)이 스퀴브(11)의 매거진(8)에 함유되는 예를 나타낸다. 제5도는 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물(5)로 덮힌, 스퀴브(12)에 대한 기폭제(4)로서 폭발제 탄알이 스퀴브(12)의 매거진(8)에 함유되어 있는 예를 나타낸다.
제3도와 제5도에 각각 나타낸 스퀴브(10 및 12)의 정상작동은 다음과 같다.
먼저, 전극리드핀(7)을 통해 소정의 전류가 흐를때 다리(2)는 가열되는데, 이것은 기폭제(4)가 점화되도록 하는 원인이 된다. 다음에 폭발조성물(5)이 점화된다. 스퀴브의 내부가 고온 및 고압이 됨에 따라 스퀴브의 바닥은 파괴된다.
그 결과, 고온, 고압기체가 배출된다. 스퀴브(10 또는 12)가 예를들면, 사고로 인해, 외부로부터 가열될때, 자발점화폭발조성물(5)은 스퀴브내 온도가 165-220℃ 또는 165-200℃에 이를때 자발적으로 점화된다.
다음에, 기폭제(4)가 점화된다. 스퀴브의 내부가 고온 및 고압이 됨에 따라 스퀴브의 맨 밑바닥이 파괴된다. 그 결과, 고온고압기체가 배출된다.
그 다음 제1도 및 제2도와 연관하여 기술되는 바와같이 발화제용기(40)가 파괴되고 그 다음 기체발생제용기(50)가 파괴된다. 따라서 고온, 고압기체가 잇따라 발생된다.
제4도에 나타낸 스퀴브(11)의 정상작동은 다음과 같다.
먼저, 소정의 전류가 전극 리드핀(7)을 통해 흐를때, 브리지(2)는 가열되는데, 이것은 폭발제조성물(5)이 발화되도록 하는 원인이 된다.
스퀴브의 바닥은 스퀴브의 내부가 고온 및 고압이 됨에 따라 파괴된다.
그 결과, 고온 및 고압기체가 배출된다. 스퀴브(11)가 외부로부터 가열되고 그 다음 스퀴브내의 온도가 165-220℃ 또는 165-220℃ 이를때, 자발점화폭발조성물(5)은 그때 자발적으로 점화된다. 스퀴브의 바닥은 스퀴브의 내부가 고온 및 고압이 됨에 따라 파괴된다. 그 결과, 고온 및 고압기체가 배출된다.
그 다음, 제1도 및 제2도와 연관하여 기술된 바와같이 발화제용기(40)가 파괴되고 그 다음 기체발생제용기(50)가 파괴된다. 따라서 고온 및 고압기체가 잇따라 발생된다.
상기한 바와같이 제3도 내지 제5도의 자발점화폭발조성물은 165-220℃ 또는 165-200℃에서 자발적으로 점화된다. 따라서, 제1도 및 제2도에서 케이싱(27 및 28)이 경량 알루미늄합금으로 만들어질때, 자발점화폭발조성물은 화재등으로 인해 케이싱이 가열됨에 따라 기계적 강도가 저하되기 전에 점화될 것이다.
따라서, 케이싱의 파괴 또는 파괴된 조각들의 흩어짐에 대한 염려가 없다.
특히, 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물은 제1도 및 제2도에서 발화제용기(40) 또는 기체발생제용기(50)에 함유되어있을때 스퀴브는 점화되지 않고 남아있을 수도 있다.
반대로, 본 발명에 따르는 자발점화폭발조성물이 스퀴브에 함유될때 기체발생기내 모든 폭발제가 점화된다.
특히, 제1도 및 제2도에 나타낸 바와같이, 스퀴브(10)에의 열전도도가 전기절연물질(21) 또는 용기로부터 돌출에 의해 제한될때, 자발점화폭발조성물은 합성수지에 포함되는 것이 바람직하다. 이 경우에 자발점화폭발조성물은 탄수화물, 옥시할로겐화물, 금속산화물, 합성수지로 구성되며, 165-220℃의 저온에서 안정하게 점화될 것이다.
제6도는 기체발생제용기(50)의 외관의 예를 나타낸다.
기체발생제는 알루미늄박의 컵으로 형성된 용기에 함유되어 있다.
제7도는 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물이 펠릿형상의 기체발생제(51)로서 기체발생제용기(50)에 함유되어 있는 단면도의 예를 나타낸다.
제8도는 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물이 분말의 기체발생제(51)로서 기체발생제용기(50)에 함유되어있는 단면도의 예를 나타낸다. 제7도 및 제8도에서 참고번호 52는 기체발생제의 진동(oscillation and vibration)을 회피하는데 사용하기 위한 세라믹 쿠숀물질을 나타낸다.
제1도에서, 기체발생제가 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물(5)인 기체발생제용기(50)를 갖는 기체발생기(60)의 경우에 그리고 기체발생제용기(50)가 차량화재 또는 창과화재로 인해 외부로부터 가열된 다음 기체발생제용기(50)에 함유된 기체발생제(자발점화폭발조성물)(51)의 온도가 165-220℃ 또는 165-200℃에 이를때, 기체발생제(자발점화폭발조성물)(51)은 자발적으로 점화되고 기체발생제용기(50)를 파괴한다.
고온기체는 구멍(33)을 통과하여 발화제용기(40)를 파괴하여 발화제를 점화한다.
동시에, 그것은 제1냉각제(25)와 제2냉각제(26)를 통과하고 그 다음 필터(30)를 통해 외부로 배출된다. 제7도 또는 제8도의 기체발생제(자발점화폭발조성물)는 165-220℃ 또는 165-200℃에서 자발적으로 점화되며, 따라서 제1도의 하부케이싱(27)과 상부케이싱(28)이 경량알루미늄합금으로 만들어질 때에도 케이싱의 파괴 및 파괴된 조각들의 흩어짐에 대한 염려가 없다.
제9도는 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물(5)이 발화제용기(40)에 함유되어 있는 예를 나타낸다. 제10도는 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물(5)이 2층 구조를 갖는 붕소/질산칼륨으로 만들어진 발화제(41)와 함께 발화제용기(40)에 함유되어 있는 예를 나타낸다.
제1도에서 차량화재 또는 창고화재로인해 외부로부터 가열된 이 발화제용기(40)를 갖는 기체발생기(60)의 경우에 그 다음 발화제용기(40)에 함유된 자발점화폭발조성물(5)의 온도가 165-220℃ 또는 165-200℃에 이를때, 자발점화폭발조성물(5)은 자발적으로 점화되고 발화제용기(40)를 파괴한다. 이것은 고온 및 고압기체를 배출한다.
배출된 기체는 구멍(33)을 통과하고 기체발생제용기(50)를 파괴하여 그안에 함유된 기체발생제(51)를 점화시킨다. 기체발생제(51)의 연소결과 큰 부피의 기체가 발생된다. 발생된 기체는 제1냉각제(25)와 제2냉각제(26)를 통과한 다음 필터(30)를 통해 밖으로 배출된다. 제9도 또는 제10도에서 자발점화폭발조성물(5)은 165-220℃ 또는 165-200℃에서 자발적으로 점화되고 따라서 제1도의 하부케이싱(27)과 상부케이싱(28)이 경량 알루미늄합금으로 만들어질지라도 케이싱의 파괴 및 파괴된 조각들의 흩어짐에 대한 염려가 없다.
자발점화폭발조성물의 본 발명의 특성은 보통용도에서 차량등에서 일어날 수 있는 대부분의 심각한 환경들로 생각되는 120℃에서 100시간 동안 또는 170℃에서 400시간동안 열시효시험의 동안에 저하되지 않즌다. 게다가, 그것은 자발점화기능과 다른 고유발화 기능을 유지할 수 있다. 여기에 다음의 실시예들과 관련하여 설명한다.
이제 본 발명을 특정세트의 실시예 및 비교예들과 연관하여 상세히 기술한다.
본 발명은 이들 실시예에 제한되지 않는다. 먼저, 스퀴브가, 합성수지로 이루어지지 않는 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물(탄수화물/옥시할로겐화물/금속산화물)을 함유한 예를 예시한다. 이 스퀴브는 역시 단독으로 평가되었다.
실시예에서 사용된 용어 부는 중량부를 나타낸다.
실시예1 내지 3, 비교예1 내지3
제11도에서 압력센서(110)는 10밀리리터용량의 공간(101)을 갖는 SUS 용기(100)에 부착되어있다. 스퀴브(10)는 SUS 용기(100)의 두껑에 부착되었다.
스퀴브(10)의 전극 리드핀(7)은 스퀴브 발화전원과 전류측정용 오실로그래프에 연결되었다.
압력센서(110)의 말단은 측정 오실로그래프에 연결되었다.
소정의 전류가 스퀴브를 가로질러흘러 그것을 발화시켰다.
기폭시간(t)(msec)와 최대 발생된 압력값 Pmax(psi)를 측정하였다.
표1에서 기폭시간(t)은 전류가 스퀴브를 통해 흐르는 것이 끝난때로부터 압력이 상승하기 시작하는 때까지의 시간간격을 의미한다.
자발점화폭발조성물은 다음과 같이 제조하였다.
평균입경 0.001mm이하의 경량 산화마그네슘(시약: Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.)의 초미세분말 1.2부를 평균입경 0.2mm의 염소산칼륨(시약: Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 74.8부를 첨가하고 혼합하였다.
혼합후, 광학현미경으로 관찰했을때 염소산칼륨의 표면에 산화마그네슘이 피복되었음이 발견되었다. 다음에 상기 경량산화마그네슘(시약: 시약: Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 1.0부를 평균입경 0.05mm의 수크로스 23.0부(Taito Corporation)에 첨가하고 혼합하였다. 혼합후, 광학현미경으로 관찰했을때 수크로서의 표면이 산화마그내슘으로 피복되었음이 발견되었다. 상기한 염소산칼륨/ 산화마그네슘과 수크로서/ 산화마그네슘의 총량을 서로 혼합하여 자발점화폭발조성물을 얻었다.
스퀴브를 다음 방법으로 조립하였다. 스퀴브외장(9)을 제3도에 나타낸 바와같이 스퀴브컵(6)에 놓고 여기에 자발점화폭발조성물(5) 40mg을 가하였다.
이어서, 120mg의 기폭제(4)(지르코늄/과염소산칼륨)를 놓고 스퀴브 밀봉플러그(1)를 그와함께 맞물렸다. 비교용으로, 산화마그네슘 없는 수크로스/ 염소산칼륨의 폭발제를 가하였다. 게다가, 스퀴브를 상기한 것과 같은 방법으로 조립하였다.
스퀴브의 변천은 다음 세가지 유형이었다. 즉, 실온만, 120℃×100 시간 그리고 107℃×400 시간, 결과를 표1에 나타내었다. 비교예에 대해서는 폭발제는 120℃×100 시간과 107℃×400 시간 둘다에서 기폭하지 않았다.
반대로, 본 발명에 따른 실시예들에 대해서는 압력변화가 발견되지 않았다.
실시예4 내지 6, 비교예4 내지 6
제12도에서 스퀴브(10)는 10밀리리터용량의 공간(101)을 갖는 SUS 용기(120)의 뚜껑에 부착되어있다. 온도측정을 위한 구멍이 뚜껑에 형성되었고, 여기에 열전쌍을 삽입하여 용기의 온도를 모니터하였다. 용기(120)를 분센버너로 가열하였다.
스퀴브가 자발적으로 점화된 용기온도를 기록하였다. 스퀴브는 상기한 실시예들에서 사용한 것과 같았다. 결과를 표2에 제공한다. 비교예에 대해서는 폭발제는 120℃×100 시간과 107℃×400 시간 둘다에서 점화되지 않았다.
반대로, 본 발명에 따른 실시예들은 상기한 열시효시험후 200℃에서 및 그 부근에서 자발적으로 모두 점화되었다.
실시예7 내지 9, 비교예7 내지 9
제1도에서 상기 실시예들에서 기술된 것과 같은 스퀴브를 기체발생제 펠릿(51)과 발화제(41)의 양이 각각 55그램과 1.7그램인 알루미늄케이싱의 기체발생기에 부착하였다. 기체발생기를 공기중에 현탁시키고 장작에 의해 발생된 불꽃에 의해 가열되어 자발 점화시키는 모닥불 시험을 받게하였다. 자발점화까지의 가열시간과 점화후 기체발생기의 상태를 관찰하였다. 결과를 표3에 제공한다.
비교예에 대해서는 120℃×100 시간과 107℃×400 시간 둘다의 열시효시험은 케이싱파괴를 가져왔다. 반대로 본 발명에 따른 실시예들은 실온의 상태와 대략 유사하였다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
다음에 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물(탄수화물/ 옥시할로겐화물/ 금속산화물 기제)이 기체발생제에 함유된 실시예들을 예시한다.
실시예10 내지 18, 19 내지 21
자발점화폭발조성물을 다음과 같이 제조하였다.
평균입경 0.001mm이하의 경량산화마그네슘(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 초미세분말 1.2부를 평균입경 0.2mm의 염소산칼륨(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 74.8부에 첨가하고 혼합하였다.
혼합후, 광학현미경으로 관찰했을때 염소산칼륨의 표면은 산화마그네슘으로 피복되었음이 발견되었다. 다음에, 상기 경량산화마그네슘(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 1.0부를 평균입경 0.05mm의 수크로스 23.0부(Taito Corporation)에 첨가하고 혼합하였다. 혼합후, 광학현미경으로 관찰했을때 수크로스의 표면이 산화마그네슘으로 피복되었음이 발견되었다. 상기한 염소산칼륨/ 산화마그네슘과 수크로스/ 산화마그네슘의 총량을 서로 혼합하여 자발점화폭발조성물을 얻었다.
이 자발점화폭발조성물을 직경이 10mm인 밀에 넣고 500킬로그램의 하중하에 프레스 성형하였다. 그런다음 기체발생제의 펠릿이 얻어졌다.
한개의 펠릿이 중량은 대략 0.6그램이었다. 제7도에서 나타낸 바와같이 상기한 펠릿 30g을 기체발생제용기(50)에 넣고 제6도에 나타낸 바와같이 밀봉하였다.
상기한 기체발생제용기(50)와 같은 12개 용기들을 준비하였다. 본 발명자들은 세가지 유형의 온도변천을 적용하였다. 즉, 실온, 120℃×100 시간 그리고 107℃×400 시간.
본 발명자들은 각 유형에 네개의 용기를 사용하였다.
그후, 제1도에 나타낸 바와같이, 알루미늄 케이싱으로 만든 기체발생기(60)를 조립하였다. 기체발생기(60)지르코늄/ 과염소산칼륨 120밀리그램을 갖는 스퀴브(10), 발화제(붕소/ 질산칼륨) 1.0그램을 갖는 발화제용기(40) 및 상기한 기체발생제용기(50)를 함유한다. 이 기체발생기(60)를 60리터 탱크로 압력-시간 시험과 장작으로 가열시험(모닥불시험)에 사용하였다. 결과를 표4와 제6에 제공한다.
60-리터 탱크압력-시간시험의 동안에 온도변천의 차이는 약간이었다. 모닥불시험의 동안에 온도변천의 차이는 발견되지 않았다. 표4에서 발화시간(t)은 스퀴브를 통해 흐르는 전류가 멈춘때부터 압력이 상승하기 시작하는 시간까지의 시간간격이다.
비교예10 내지 18, 19 내지 21
상기한 실시예들과 비교용으로, 기체발생제를 산화마그네슘 첨가없는 수크로스/ 염소산칼륨으로 만들었다. 상기에서와 같이, 산화마그네슘이 없는 기체발생제를 직경이 10mm인 밀에 넣고 500킬로그램의 하중하에 프레스 성형하였다. 그런다음 기체발생제의 펠렛이 얻어졌다. 한개의 펠릿의 중량은 대략 0.6그램이었다. 제7도에서 나타낸 바와같이 상기한 펠릿 30g을 기체발생제용기(50)에 넣고 제6도에 나타낸 바와같이 밀봉하였다. 상기한 기체발생제용기(50)와 같은 12개 용기들을 준비하였다.
본 발명자들은 세가지 유형의 온도변천을 적용하였다.
즉, 실온, 120℃×100 시간 그리고 107℃×400 시간.
본 발명자들은 각 유형에 네개의 용기를 사용하였다.
그후, 제1도에 나타낸 바와같이, 알루미늄 케이싱으로 만든 기체발생기(60)를 조립하였다. 기체발생기(60)는 지르코늄/ 과염소산칼륨 120밀리그램을 갖는 스퀴브(10), 발화제(붕소/ 질산칼륨) 1.0그램을 갖는 발화제용기(40) 및 상기한 기체발생제용기(50)를 함유한다.
이 기체발생기(60)를 60리터 탱크로 압력-시간 시험과 장작으로 가열시험(모닥불시험)에 사용하였다. 결과를 표5와 제6에 제공한다. 60-리터 탱크압력-시간시험의 동안에 120℃×100 시간과 107℃×400 시간의 온도변천으로 기체발생제는 발화되지 않았다. 모닥불시험의 동안에 120℃×100 시간과 107℃×400 시간의 온도변천으로 비정상적으로 기체발생이 일어났다.
[표 4]
[표 5]
[표 6]
실시예22 내지 30, 31 내지 33
자발점화폭발조성물을 다음과 같이 제조하였다.
평균입경 0.05mm의 목분 23.0부를 상기 경량산화마그네숨( 시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 1.0부에 첨가 및 혼합하고, 여기에 상기 실시예들로서 제조된 76.0부의 염소산칼륨/ 산화마그네슘 혼합물을 가하고 서로 혼합하였다.
상기한 목분/ 염소산칼륨/ 산화마그네슘 조성물 24.0부를 상기 실시예들에서 제조된 수크로스/ 염소산칼륨/ 산화마그네슘을 기제로한 자발점화폭발조성물 76.0부와 혼합하여 분말의 형태로 기체발생제를 얻었다.
제8도에서 나타낸 바와같이 상기한 펠릿 30g을 기체발생제용기(50)에 넣고 제6도에 나타낸 바와같이 밀봉하였다.
상기한 기체발생제용기(50)와 같은 12개 용기들을 준비하였다. 본 발명자들은 세가지 유형의 온도변천을 적용하였다. 즉, 실온, 120℃×100 시간 그리고 107℃×400 시간.
본 발명자들은 각 유형에 네개의 용기를 사용하였다.
그후, 제1도에 나타낸 바와같이, 알루미늄 케이싱으로 만든 기체발생기(60)를 조립하였다. 기체발생기(60)는 지르코늄/ 과염소산칼륨 120밀리그램을 갖는 스퀴브(10), 발화제( 붕소/ 질산칼륨) 1.0그램을 갖는 발화제용기(40) 및 상기한 기체발생제용기(50)를 함유한다. 이 기체발생기(60)를 60리터 탱크로 압력-시간 시험과 장작으로 가열시험(모닥불시험)에 사용하였다. 결과를 표7 및 표9에 제공한다.
60-리터 탱크압력-시간시험의 동안에 온도변천의 차이는 약간이었다. 모닥불시험의 동안에 온도변천의 차이는 발견되지 않았다.
비교예22 내지 30, 31 내지 33
기체발생제를 상기한 실시예22 내지 30에서와 같은 방법으로 산화마그네슘을 첨가하지 않고 목분/ 수크로스/ 염소산칼륨 혼합물로 만들었다.
제8도에서 나타낸 바와같이 상기한 기체발생제 30g을 기체발생제용기(50)에 넣고 제6도에 나타낸 바와같이 밀봉하였다. 상기한 기체발생제용기(50)와 같은 12개 용기들을 준비하였다. 본 발명자들은 세가지 유형의 온도변천을 적용하였다.
즉, 실온, 120℃×100 시간 그리고 107℃×400 시간.
본 발명자들은 각 유형에 네개의 용기를 사용하였다.
그후, 제1도에 나타낸 바와같이, 알루미늄 케이싱으로 만든 기체발생기(60)를 조립하였다. 기체발생기(60)는 지르코늄/ 과염소산칼륨 120밀리그램을 갖는 스퀴브(10), 발화제( 붕소/ 질산칼륨) 10.그램을 갖는 발하제용기(40) 및 상기한 기체발생제용기(50)를 함유한다.
이 기체발생기(60)를 60 리터 탱크로 압력-시간 시험과 장작으로 가열시험(모닥불시험)에 사용하였다. 결과를 표8 및 표9에 제공한다. 60-리터 탱크압력-시간시험의 동안에 120℃×100 시간과 107℃×400 시간의 온도변천으로 기체발생제는 발화되지 않았다. 모닥불시험의 동안에 120℃×100 시간과 107℃×400 시간의 온도변천으로 비정상적으로 기체발생이 일어났다.
[표 7]
[표 8]
[표 9]
다음에, 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물(탄수화물/ 옥시할로겐화물/ 금속산화물)이 발화제(41)에 함유된 실시예들을 예시한다.
실시예34 내지 42, 43 내지 45
자발점화폭발조성물을 다음과 같이 제조하였다.
상기 경량산화마그네슘( 시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 1.2부를 평균입경 0.2mm의 염소산칼륨( 시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 74.8부에 첨가하고 혼합하였다.
혼합후, 광학현미경으로 관찰했을때 염소산칼륨의 표면은 산화마그네슘으로 피복되었음이 발견되었다. 다음에, 상기 경량산화마그네슘( 시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 1.0부를 평균입경 0.05mm의 수크로스 23.0부(Taito Corporation)에 첨가하고 혼합하였다. 혼합후, 광학현미경으로 관찰했을때 수크로스의 표면이 산화마그네슘으로 피복되었음이 발견되었다. 상기한 염소산칼륨/ 산화마그네슘과 수크로스/ 산화마그네슘의 총량을 서로 혼합하여 자발점화폭발조성물을 얻었다.
제9도에서 나타낸 바와같이 상기한 폭발조성물 1.0g을 발화제용기(40)에 넣고 밀봉하였다. 상기한 발화제용기(40)와 같은 12개 용기들을 준비하였다.
본 발명자들은 각 유형에 네개의 용기를 사용하였다.
그후, 제1도에 나타낸 바와같이, 알루미늄 케이싱으로 만든 기체발생기(60)를 조립하였다. 기체발생기(60)는 지르코늄/ 과염소산칼륨 120밀리그램 갖는 스퀴브(10), 아지드나트륨을 기준으로 기체발생제 55그램을 갖는 기체발생제용기(50) 및 상기한 자발점화폭발조성물을 갖는 발화제용기(40)을 함유한다.
이 기체발생기(60)를 60 리터 탱크로 압력-시간 시험과 장작으로 가열시험(모닥불시험)에 사용하였다. 결과를 표10 및 표12에 제공한다. 60-리터 탱크압력-시간시험의 동안에 온도변천의 차이는 약간이었다. 모닥불시험의 동안에 온도변천의 차이는 발견되지 않았다. 표10 및 표11에서 발화시간(t)은 스퀴브를 통해 흐르는 전류가 멈춘때부터 압력이 상승하기 시작하는 시간까지의 시간간격을 의미한다.
표12에서 가열시간(t)은 기체발생기(60)가 점화하는 시간을 의미한다.
최대압력시간은 압력이 최대가 되는 시간을 의미한다.
비교예34 내지 42, 43 내지 45
상기한 실시예들과 비교용으로, 발화제(41)를 산화마그네슘 첨가없는 수크로스/ 염소산칼륨으로 만들었다. 상기에서와 같이, 산화마그네슘이 없는 발화제(41)를 상기 실시예들에서와 같이 발화제용기(40)에 넣었다. 상기한 발화제용기(40)와 같은 12개 용기들을 준비하였다. 본 발명자들은 세가지 유형의 온도변천을 적용하였다.
즉, 실온, 120℃×100 시간 그리고 107℃×400 시간.
본 발명자들은 각 유형에 네개의 용기를 사용하였다.
그후, 제1도에 나타낸 바와같이, 발화제를 제외하고 상기 실시예들에서와 같은 명세서의 기체발생기를 조립하였다. 이 기체발생기를 상기 실시예들에서와 같은 평가시험을 행하기 위해 사용하였다. 결과를 표11 및 표12에 제공한다.
60- 리터 탱크압력-시간시험의 동안에 120℃×100 시간과 107℃×400 시간의 온도변천으로 폭발제는 모두 발화되지 않고 기체발생제는 발화되지 않았다.
모닥불시험의 동안에 120℃×100 시간과 107℃×400 시간의 온도변천으로 케이싱이 파괴되었다.
[표 10]
[표 11]
[표 12]
다음에, 표13과 관련하여 탄수화물/ 옥시화물겐화물/ 금속산화물의 세 성분 자발점화폭발조성물에서 여러가지 예로든 탄수화물과 금속산화물의 조합을 기술한다.
실시예46 내지 48, 46 내지 51
표2에 주어진 조합은 다음 비율로 혼합하여 폭발조성물을 제조하였다.
수크로스(Taito Corporation) 23.0중량%(실시예 46, 비교예46 및 47).
덱스트린( 시약 : Kishida Chemical Industries Co., Ltd.,) 23.0중량%(실시예 47, 비교예48 및 49).
셀룰로스( 시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 23.0중량%(실시예 48, 비교예50 및 51).
염소산칼륨( 시약 : Kanto Chemical Co., Ltd.,) 74.0중량%(실시예 46 내지 48) 및 77.0중량%(비교예 46 내지 51).
MgO(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 2.0중량% (실시예46).
ZnO(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 2.0중량% (실시예47).
CaO(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 2.0중량% (실시예48).
혼합물을 2단계 혼합에 의해서 만들었는데, 먼저, 탄수화물과 염소산칼륨을 각각 금속산화물과 혼합한 다음 이들 혼합물을 함께 혼합하였다.
결과된 자발점화폭발조성물을 1리터의 내부피를 갖는 스테인레스용기에 압력센서를 부착함으로써 얻은 시험용기를 사용하여 발생된 압력과 압력최대시간에 대한 측정을 하였는데, 시험용기에서 자발점화폭발조성물 15그램을 분말형태로 연소시켰다(1-리터 탱크시험).
자발점화폭발조성물을 발화시키기 위해 붕소/ 질산칼륨과 스티픈산납 퓨즈헤드가 함유된 점화제 0.6그램을 갖는 발화기를 사용하였다. 압력최대시간은 전류가 발화기를 통해 흐르기를 마친 시간으로부터 압력이 최대까지 올라가는 시간까지의 시간간격을 의미한다.
자발점화폭발조성물은 120℃×100 시간과 107℃×400 시간의 온도변천을 적용하여 열시효성을 구하였다. 자발점화폭발조성물의 자발점화온도는 시차주사열량계(유형 DSC 220 : Seiko Instrments Inc.)를 사용하여 측정하였다. 상기 시험의 결과를 표13에 요약한다.
[표 13]
실시예 46 내지 48에서, 조건들이 본 발명에 따른 명세서를 충족하기 때문에 초기성질과 120℃에서 100시간 열시효후의 성질간의 성질에 있어서 큰 차이가 없었다.
비교예 46 내지 51에서, 금속산화물이 함유되지 않았기 때문에 120℃에서 100시간 열시효후 모드에서 점화안된 것이 발견되었다.
게다가, 자발점화온도를 측정할 수 없었다.
열시효후 상태에 대해서는 실시예들에서는 변화가 발견되지 않은 반면에 모든 비교예에서는 열의 효과로 인해 시험용기의 색이 흑갈색으로 변하였다.
상기로부터 명백한 바와같이 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물은 특정 고온범위에서 자발점화기능을 가지며 120℃에서 100시간동안 열시효후에도 안정한 연소능력을 유지하였다.
다음에, 본 발명에 따른 네 성분 자발점화폭발조성물( 탄수화물/ 옥시할로겐화물/ 금속산화물/ 합성수지)이 스퀴브에 함유되어 있는 실시예를 기술한다.
이 스퀴브는 역시 단독으로 평가되었다.
실시예1 내지 3, 비교예1 내지 3
제11도에서 압력센서(110)는 10밀리리터용량의 공간(101)을 갖는 SUS 용기(100)에 부착되어있다. 스퀴브(10)는 SUS 용기(100)의 뚜껑에 부착되었다.
스퀴브(10)의 전극 리드핀(7)은 스퀴브 발화전원과 전류측정용 오실로그래프에 연결되었다.
압력센서(110)의 말단은 측정 오실로그래프에 연결되었다.
소정의 전류가 스퀴브를 가로질러 흘러 그것을 발화시켰다.
기폭시간(t)(msec)와 최대 발생된 압력값 Pmax(psi)를 측정하였다.
기폭시간(t)(msec)은 전류가 스퀴브를 통해 흐르는 것이 끝난때로부터 압력이 상승하기 시작하는때까지의 시간간격을 의미한다.
자발점화폭발조성물은 다음과 같이 제조하였다.
경량 산화마그네슘(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.)의 상기 초미세분말 1.2부를 평균입경 0.2mm의 염소산칼륨(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 74.8부에 첨가하고 혼합하였다.
혼합후, 광학현미경으로 관찰했을때 염소산칼륨의 표면에 산화마그네슘이 피복되었음이 발견되었다. 다음에 상기 경량산화마그네슘(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 10부를 평균입경 0.05mm의 수크로스 23.0부(Taito Corporation)에 첨가하고 혼합하였다. 혼합후, 광학현미경으로 관찰했을때 수크로스의 표면이 산화마그네슘으로 피복되었음이 발견되었다. 상기한 염소산칼륨/ 산화마그네슘과 수크로스/ 산화마그네슘의 총량을 서로 혼합하고 여기에 실리콘수지(Shin-etsu Silicon KE 441T; Shin-etsu Chemical Co., Ltd) 5.0부를 가하였다. 혼합물을 30분에 걸쳐 반죽하였다.
그후, 혼합물을 실온에서 48시간 방치하여 실리콘수지를 경화시켜 이로써 자발점화폭발조성물을 얻었다.
스퀴브를 다음 방법으로 조립하였다. 스퀴브외장(9)을 스퀴브컵(6)에 놓고 여기에 자발점화폭발조성물 60mg을 가하였다. 이어서, 140mg의 기폭제(4)(지르코늄/ 과염소산 칼륨)를 놓고 스퀴브 밀봉플러그(1)를 그와함께 맞물렸다. 비교용으로, 합성수지없이 수크로스/ 염소산칼륨/ 산화마그네슘으로 만든 폭발제를 가하였다. 게다가, 스퀴브를 상기한 것과 같은 방법으로 조립하였다. 스퀴브온도의 변천은 다음 세가지 유형이었다.
즉, 실온만, 120℃×100 시간 그리고 107℃×400 시간. 결과를 표14에 나타내었다.
120℃×100 시간과 107℃×400 시간 둘다에서 비교예에 대해서는 상당한 분산이 있었다. 반대로, 본 발명에 따른 실시예들은 발생된 압력뿐만 아니라 기폭시간에 있어서 안정한 결과를 제공하였다.
실시예4 내지 6, 비교예4 내지 6
제12도에서 스퀴브(10)는 10밀리리터용량의 공간(101)을 갖는 SUS 용기(120)의 뚜껑에 부착되어있다. 온도측정을 위한 구멍이 뚜껑에 형성되었고, 여기에 열전쌍을 삽입하여 용기의 온도를 모니터하였다. 용기(120)를 분센버너로 가열하였다.
스퀴브내 자발점화폭발조성물이 자발적으로 점화된 용기온도를 기록하였다.
스퀴브는 상기한 실시예들에서 사용한 것과 같았다. 결과를 표15에 제공한다.
비교예에 대해서는, 스퀴비내 자발점화폭발조성물은 200℃이상에서 자발적으로 점화되었고 그것의 분산이 상당하였다.
반대로, 본 발명에 따른 실시예들은 상기한 열시효시험후 180℃에서 및 그 부근에서 자발적으로 모두 점화되었고 분산이 적었다.
실시예7 내지9, 비교예7 내지 9
스퀴브(10)가 케이싱내로 노출된 제2도의 에어백을 위한 기체발생기(61)에서, 상기 실시예들에서 기술된 것과 같은 스퀴브를 기체발생제 펠릿(51)내의 약품과 발화제(41)의 양이 각각 55그램과 1.7그램인 알루미늄케이싱의 기체발생기에 부착하였다.
기체발생기를 공기중에 현탁시키고 장착에 의해 발생된 불꽃에 의해 가열되어 자발점화시키는 모닥불 시험을 받게하였다. 자발점화까지의 가열시간과 점화후 기체발생기의 상태를 관찰하였다. 결과를 표16에 제공한다.
비교예에 대해서는 120℃×100 시간과 107℃×400 시간 둘다의 열시효시험은 케이싱파괴를 가져왔다. 반대로 본 발명에 따른 실시예들은 외관이 변화되지 않았다.
[표 14]
[표 15]
[표 16]
다음에, 본 발명에 따른 네 성분 자발점화폭발조성물(탄수화물/ 옥시할로겐화물/ 금속산화물/ 합성수지)이 기체발생제에 함유된 실시예들을 예시한다.
실시예10 내지 18, 19 내지 21
자발점화폭발조성물을 다음과 같이 제조하였다. 경량산화마그네슘(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.)의 상기 초미세분말 1.2부를 평균입경 0.2mm의 염소산칼륨(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 74.8부에 첨가하고 혼합하였다.
혼합후, 광학현미경으로 관찰했을때 염소산칼륨의 표면은 산화마그네슘으로 피복되었음이 발견되었다. 다음에, 상기 경량산화마그네슘(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 1.0부를 평균입경 0.05mm의 수크로스 23.0부(Taito Corporatiom)에 첨가하고 혼합하였다. 혼합후, 광학현미경으로 관찰했을때 수크로스의 표면이 산화마그네슘으로 피복되었음이 발견되었다. 상기한 염소산칼륨/ 산화마그네슘과 수크로스/ 산화마그네슘의 총량을 서로 혼합하고 여기에 실리콘수지(Shin-etsu Silicom KE 441T; Shin-etsu Chemical Co., Ltd.) 5.0부를 가하였다. 혼합물을 30분에 걸쳐 반죽하였다.
그후, 혼합물을 실온에서 48시간 방치하여 실리콘수지를 경화시켜 이로써 자발점화폭발조성물을 얻었다.
이 자발점화폭발조성물을 직경이 10mm인 밀에 넣고 500킬로그램의 하중하에 프레스 성형하여 기체발생제의 펠릿을 얻었다. 한개의 펠릿의 중량은 대략 0.6그램이었다.
제7도에서 나타낸 바와같이 상기한 펠릿 35g을 기체발생제용기(50)에 넣고 제6도에 나타낸 바와같이 밀봉하였다. 상기한 기체발생제용기(50)와 같은 12개 용기들을 준비하였다. 본 발명자들은 세가지 유형의 온도변천을 적용하였다.
즉, 실온, 120℃×100 시간 그리고 107℃×400 시간.
본 발명자들은 각 유형에 네개의 용기를 사용하였다. 그후, 제1도에 나타낸 바와같이, 알루미늄 케이싱으로 만든 기체발생기(60)를 조립하였다. 기체발생기(60)는 지르코늄/ 과염소산칼륨 120밀리그램을 갖는 스퀴브(10), 발화제(붕소/ 질산칼륨) 1.0그램을 갖는 발화제용기(40) 및 상기한 기체발생제용기(50)를 함유한다. 이 기체발생기(60)를 60 리터 탱크로 압력-시간 시험과 장작으로 가열시험(모닥불시험)에 사용하였다.
결과를 표17 및 표19에 제공한다. 60-리터 탱크압력-시간시험의 동안에 온도변천의 차이는 약간이었다. 모닥불시험의 동안에 온도변천의 차이는 발견되지 않았다.
발화시간(t)(msec)은 스퀴브를 통해 흐르는 전류가 멈춘후 압력이 상승하기 시작하는 시간을 의미한다. 최대압력시간은 압력이 최대가 되는 시간을 의미한다.
표12에서 가열시간(t)은 기체발생기(60)가 점화되는 시간을 의미한다.
비교에10 내지 18, 19 내지 21
상기한 실시예들과 비교용으로, 기체발생제를 실리콘수지로 과립화하지 않고 제조하였다. 상기에서와 같이, 이것을 직경이 10mm인 밀에 넣고 500 킬로그램의 하중하에 프레스 성형하여 기체발생제의 펠릿을 얻었다. 한개의 펠릿의 중량은 대략 0.6그램이었다.
제7도에서 나타낸 바와같이 상기한 펠릿 35g을 기체발생제용기(50)에 넣고 제6도에 나타낸 바와같이 밀봉하였다. 상기한 기체발생제용기(50)와 같은 12개 용기들을 준비하였다. 본 발명자들은 세가지 유형의 온도변천을 적용하였다.
즉, 실온, 120℃×100 시간 그리고 107℃×400 시간. 본 발명자들은 각 유형에 네개의 용기를 사용하였다. 그후, 제1도에 나타낸 바와같이, 알루미늄 케이싱으로 만든 기체발생기(60)를 조립하였다. 기체발생기(60)는 지르코늄/ 과염소산칼륨 120밀리그램을 갖는 스퀴브(10), 발화제(붕소/ 질산칼륨) 1.0그램을 갖는 발화제용기(40) 및 상기한 기체발생제용기(50)를 함유한다. 이 기체발생기(60)를 60 리터 탱크로 압력-시간시험과 장작으로 가열시험(모닥불시험)에 사용하였다. 결과를 표18 및 표19에 제공한다. 60-리터 탱크압력-시간시험의 동안에 결과에 있어서 상당한 분산이 있었다. 모닥불시험의 동안에 필터파괴가 일어났다.
[표 17]
[표 18]
[표 19]
실시예22 내지 30, 31 내지 33
자발점화폭발조성물을 다음과 같이 제조하였다.
평균입경 0.05mm의 목분 23.0부를 상기 경량산화마그네슘(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 1.0부에 첨가 및 혼합하고, 여기에 상기 실시예들에서 제조된 76.0부의 염소산칼륨/ 산화마그네슘 혼합물을 가하고 서로 혼합하고, 여기에 실리콘수지 5.0부를 가하였다. 혼합물을 30분에 걸쳐 반죽하였다. 그후, 혼합물을 실온에서 48시간 방치하여 실리콘수지를 경화시켰다.
상기한 목분/ 염소산칼륨/ 산화마그네슘/ 실리콘수지 조성물 24.0부를 상기 실시예들에서 제조된 수크로스/ 염소산칼륨/ 산화마그네슘/ 실리콘수지를 기제로한 자발점화폭발조성물 76.0부와 혼합하여 기체발생제분물을 얻었다.
제8도에서 나타낸 바와같이 상기한 펠릿 35g을 기체발생제용기(50)에 넣고 제6도에 나타낸 바와같이 밀봉하였다. 상기한 기체발생제용기(50)와 같은 12개 용기들을 준비하였다. 본 발명자들은 세가지 유형의 온도변천을 적용하였다.
즉, 실온, 120℃×100 시간 기리고 107℃×400 시간. 본 발명자들은 각 유형에 네개의 용기를 사용하였다. 그후, 제1도에 나타낸 바와같이, 알루미늄 케이싱으로 만든 기체발생기(60)를 조립하였다. 기체발생기(60)는 지르코늄/ 과염소산칼륨 120밀리그램을 갖는 스퀴브(10), 발화제(붕소/ 질산칼륨) 1.0그램을 갖는 발화제용기(40) 및 상기한 기체발생제용기(50)를 함유한다. 이 기체발생기(60)를 60 리터 탱크로 압력-시간 시험과 장작으로 가열시험(모닥불시험)에 사용하였다. 결과를 표20 및 표22에 제공한다. 60-리터 탱크압력-시간시험의 동안에 온도변천의 차이는 약간이었다.
모달불시험의 동안에 온도변천의 차이는 발견되지 않았다.
비교예22 내지 30, 31 내지 33
실리콘 수지없이 상기한 실시예22 내지 30에서와 같은 방법과 같은 비율로 목분/ 수크로스/ 염소산칼륨/ 산화마그네슘 혼합물을 기체발생제로서 제조하였다.
제8도에서 나타낸 바와같이, 상기한 기체발생제 35g을 기체발생제용기(50)에 넣고 제6도에 나타낸 바와같이 밀봉하였다. 상기한 기체발생제용기(50)와 같은 12개 용기들을 준비하였다. 본 발명자들은 세가지 유형의 온도변천을 적용하였다.
즉, 실온, 120℃×100 시간 그리고 107℃×400 시간. 본 발명자들은 각 유형에 네개의 용기를 사용하였다. 그후, 제1도에 나타낸 바와같이, 알루미늄 케이싱으로 만든 기체발생기(60)를 조립하였다. 기체발생기(60)는 지르코늄/ 과염소산칼륨 120밀리그램을 갖는 스퀴브(10), 발화제(붕소/ 질산칼륨) 1.0그램을 갖는 발화제용기(40) 및 상기한 기체발생제용기(50)를 함유한다. 이 기체발생기(60)를 60 리터 탱크로 압력-시간시험과 장작으로 가열시험(모닥불시험)에 사용하였다. 결과를 표21 및 표22에 제공한다. 60-리터 탱크압력-시간시험의 동안에 결과에 있어서 상단한 분산이 있었다. 모닥불시험의 동안에 필터파괴가 일어났다.
[표 20]
[표 21]
[표 22]
다음에, 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물(탄수화물/ 옥시할로겐화물/ 금속산화물/ 합성수지)이 발화제에 함유된 실시예들을 기술한다.
실시예34 내지 42, 43 내지 45
자발점화폭발조성물을 다음과 같이 제조하였다.
상기 경량산화마그네슘(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 1.2부를 평균 입경 0.2mm의 염소산칼륨(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 74.8부에 첨가하고 혼합하였다. 혼합후, 광학현미경으로 관찰했을때 염소산칼륨의 표면은 산화마그네슘으로 피복되었음이 발견되었다. 다음에, 상기 경량산화마그네슘(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 1.0부를 평균입경 0.05mm의 수크로스 23.0부(Taito Corporation)에 첨가하고 혼합하였다. 혼합후, 광학현미경으로 관찰했을때 수크로스의 표면이 산화마그네슘으로 피복되었음이 발견되었다. 상기한 염소산칼륨/ 산화마그네슘과 수크로스/ 산화마그네슘의 총량을 서로 혼합하고 여기에 실리콘수지(Shin-etsu Silicon KE 441T; Shin-etsu Chemical Co., Ltd.) 5.0부를 가하였다. 혼합물을 30분에 걸쳐 반죽하였다. 그후, 혼합물을 실온에서 48시간 방치하여 실리콘수지를 경화시켜 이로써 자발점화폭발조성물을 얻었다.
제9도에서 나타낸 바와같이 상기한 폭발조성물 2.0g을 발화제용기(40)에 넣고 밀봉하였다. 상기한 발화제용기(40)와 같은 12개 용기들을 준비하였다.
본 발명자들은 세가지 유형의 온도변천을 적용하였다.
즉, 실온, 120℃×100 시간 그리고 107℃×400 시간. 본 발명자들은 각 유형에 네개의 용기를 사용하였다. 그후, 제1도에 나타낸 바와같이, 알루미늄 케이싱으로 만든 기체발생기(60)를 조립하였다. 기체발생기(60)는 지르코늄/ 과염소산칼륨 120밀리그램을 갖는 스퀴브(10), 아지드나트륨을 기준으로 기체발생제 55그램을 갖는 기체발생제용기(50) 및 상기한 자발점화폭발조성물을 갖는 발화제용기(40)를 함유한다.
이 기체발생기(60)를 60 리터 탱크로 -압력 시간 시험과 장작으로 가열시험(모닥불시험)에 사용하였다. 결과를 표23 및 표25에 제공한다. 60-리터 탱크압력-시간시험의 동안에 온도변천의 차이는 약간이었다. 모닥불시험의 동안에 온도변천의 차이는 발견되지 않았다. 발화시간(t)(msec)은 스퀴브를 통해 흐르는 전류가 멈춘후 압력이 상승하기 시작하기까지의 시간을 의미한다.
최대압력시간은 압력이 최대가 되는 시간을 의미한다. 가열시간(t)은 기체발생기(60)가 점화되는 시간을 의미한다.
비교예34 내지 42, 43 내지 45
상기한 실시예들과 비교용으로, 합성수지없이 수크로스/ 염소산칼륨/ 산화마그네슘을 발화제로서 제조하였다. 발화제를 상기 실시예들과 같은 방법으로 발화제용기에 넣었다. 상기한 발화제용기(40)와 같은 12개 용기들을 준비하였다. 본 발명자들은 세가지 유형의 온도변천을 적용하였다. 즉, 실온, 120℃×100 시간 그리고 107℃×400 시간. 본 발명자들은 각 유형에 네개의 용기를 사용하였다.
그후, 제1도에 나타낸 바와같이, 발화제를 제외하고 상기 실시예들에서와 같은 명세서의 기체발생기를 조립하였다. 이 기체발생기를 상기 실시예들에서와 같은 평가시험을 행하기 위해 사용하였다. 결과를 표24 및 제25에 제공한다.
60-리터 탱크압력-시간시험의 동안에 결과에 있어서 상당한 분산이 있었다.
모닥불시험의 동안에 필터파괴가 일어났다.
[표 23]
[표 24]
[표 25]
다음에, 표26과 관련하여 탄수화물/ 옥시할로겐화물/ 금속산화물/ 합성수지의 자발점화폭발조성물에서 여러가지 예로든 탄수화물, 금속산화물 및 합성수지의 조합을 기술한다.
실시예45 내지 51, 비교예46 내지 51
표26에 주어진 조합은 다음 비율로 혼합하여 폭발조성물을 제조하였다.
수크로스(Taito Corporation) 23.0중량%(실시예46 및 47, 비교예46 및 49)
덱스트린(시약 : Kishida Chemical Industries Co., Ltd.) 23.0중량%(실시예48 및 49 비교예47 및 50).
셀룰로스(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 23.0중량%(실시예50 및 51, 비교예48 및 51).
염소산칼륨(시약 : Kanto Chemical Co., Ltd.,) 74.0중량%(실시예46 내지 51) 및 77.0중량%(비교예46 내지 51).
MgO(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 2.0중량%(실시예46 내지 48 및 50, 비교예46).
ZnO(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 2.0중량%(실시예49, 비교예47).
CaO(시약 : Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.) 2.0중량%(실시예51, 비교예48).
실리콘수지(1성분 실온경화성형태)(상품명 Shin-etsu Silicon KE 441T, Shin-etsu Chemical Co., Ltd. 로부터 구입됨)(실시예46, 48 및 50, 비교예 49 내지 51).
우레탄수지(상품명 Hi-Bon 4601, Hitachi Kasei Polymer Co., Ltd. 로부터 구입됨)(실시예47).
부틸고무(상품명 Hi-Bon 1010A, Hitachi Kasei Polymer Co., Ltd. 로부터 구입됨)(실시예49).
폴리에스테르(상품명 Hi-Bon 7031L, Hitachi Kasei Ploymer Co., Ltd. 로부터 구입됨)(실시예51).
혼합물을 2단계 혼합에 의해서 만들었다. 먼저, 탄수화물과 염소산칼륨은 각각 금속산화물과 혼합한 다음 이들 혼합물을 함께 혼합하였다.
그후 합성수지를 거기에 첨가하고 이것을 30분에 걸쳐 반죽하고 과립화하여 수지를 경화시키기 위해 48시간에 걸쳐 실온에서 방치하였다.
결과된 자발점화폭발조성물을 1리터의 내부피를 갖는 스테인레스용기에 압력센서를 부착함으로써 얻은 시험용기를 사용하여 발생된 압력과 이 발생된 압력이 최대까지 올라가는 시간에 대한 측정을 하였는데, 시험용기에서 자발점화폭발조성물 8그램을 분말형태로 연소시켰다(1-리터 탱크시험).
자발점화폭발조성물을 발화시키기 위해 붕서/ 질산칼륨과 스티픈산납 퓨즈헤드가 함유된 점화제 0.6그램을 갖는 스퀴브를 사용하였다. 발화시간은 전류가 스퀴브를 통해 흐르기를 마친 시간으로부터 압력이 올라가기 시작하는 시간까지의 시간간격을 의미한다.
자발점화폭발조성물은 120℃×100 시간의 온도변천을 적용하여 열시효성을 구하였다. 자발점화폭발조성물의 자발점화온도는 시차열분석기(유형 DSU 220 : Seiko Instruments Inc.)를 사용하여 측정하였다. 상기 시험의 결과를 표26에 요약한다.
[표 26]
실시예 46 내지 51에서 조건들이 본 발명에 따른 명세서를 충족하기 때문에 초기성질과 120℃에서 120시간 열시효후의 성질간의 성질에 있어서 큰 차이가 없었다.
특히 자발점화온도의 재현성이 우수하였다.
비교예46 내지 48에서, 합성수지가 함유되지 않았기 때문에 자발점화온도가 증가되었다. 자발점화온도는 또한 120℃에서 100시간 열시효후 더욱 증가하였다.
비교예49 내지 51에서, 금속산화물이 함유되지 않았기 때문에 120℃에서 100시간 열시효후 모두에서 점화안된 것이 발견되었다.
게다가, 자발점화온도를 측정할 수 없었다.
열시효후 상태에 대해서는 실시예들과 비교예46 내지 48에서는 변화가 발견되지 않은 반면에 비교예49 내지 51에서는 열의 효과로 인해 흑갈색으로 색변화를 가져왔다.
상기로부터 명백한 바와같이 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물은 특정 고온범위에서 자발점화기능을 가지며 120℃에서 100시간동안 열시효후에도 안정한 연소능력을 유지하였다.
위에서 상세히 기술한 바와같이, 본 발명에 따른 에어백을 위한 기체발생기는 스퀴브, 발화제 및 기체발생제중 적어도 한가지에 탄수화물, 옥시할로겐화물 및 금속산화물로 이루어지는 자발점화폭발조성물을 함유함으로써 케이싱내 특정한 용기공간의 제조를 요하지 않고, 따라서 케이싱간의 열전도도에 대한 특별한 고려없이 안전성과 220℃까지의 저온에서 자발점화기능을 가지고 장기간 안정한 성질을 유지하는 것이 가능하여, 따라서 고온환경을 받을때 기체적 강도가 저하하게 되는 경량합금물질등의 케이싱을 가진 기체발생기로서 최적이다. 외부로부터의 열전도도가 양호하지 못할때, 탄수화물, 옥시할로겐화물, 금속산화물 및 합성수지로 구성되는 자발점화폭발조성물을 함유함으로써 200℃까지의 저온에서 자발점화기능을 또한 보장하는 것이 가능하다.
특히, 스퀴브가 기체발생제 또는 점화제에 함유되어있는 경우와 비교하여 스퀴브가 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물을 함유할때, 이것은 상기 폭발조성물의 자발점화후 스퀴브의 발화없이 폭발제가 케이싱에 남아있는 것에 대한 염려를 없애준다.
게다가, 기폭제로서도 제공되는 자발점화폭발조성물과 같은 종래기술의 경우에 그것과 접촉하고 있는 브리지 와이어가 시간에 따른 질저하의 결과 발생된 산성물질로 인해 부식된다. 그래서, 정상작동시 스퀴브가 기폭되지 않기 때문에 올바르지 못한 작동에 대한 염려가 있다. 한편 본 발명의 경우에는 상기 문제와 같은 염려가 없다. 또한, 본 발명은 자발점화기능을 갖는 스퀴브로서 여러 이용분야를 발견할 수 있다.
특히, 기체발생제가 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물을 함유할때, 아지드화나트륨을 기제로한 종래의 것과 비교하여 그것은 물을 흡수한후 독성 기체를 발생시키지 않는다. 그것은 장기간 고온환경에 노출되는 동안 안정한 성질을 유지할 수 있고 정상작동시 적당한 연소속도를 갖는 신규한 기체발생제를 함유하는 기체발생기가 될 수 있다.
또한, 발화제가 본 발명에 따른 자발점화폭발조성물을 함유할때, 발화제로서 또한 제공되는 자발점화폭발조성물과 같은 종래기술의 것보다 더 우수한 고온안정성과 더 충분한 연소속도를 얻는것이 가능하다.

Claims (12)

  1. 스퀴브 또는 그안에 함유된 한가지 이상의 발화제 및 기체발생제로 이루어지는 에어백을 위한 기체발생기에 있어서, 상기 스퀴브, 상기 발화제 및 상기 기체발생제중 적어도 한가지가 탄수화물, 옥시할로겐화물 및 금속산화물로 이루어지는 자발점화폭발조성물을 함유하는 에어백을 위한 기체발생기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스퀴브, 상기 발화제, 또는 상기 기체발생기는 알루미늄합금과 같은 경량합금물질로 만들어진 케이싱에 함유되는데, 여기에서 상기 자발점화폭발조성물이 165℃ 내지 220℃의 온도에서 자발적으로 점화되는 것을 특징으로 하는 에어백을 위한 기체발생기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탄수화물의 평균입경이 0.5mm 내지 0.0001mm, 상기 옥시할로겐화물의 평균입경이 1.0mm 내지 0.0001mm, 상기 금속산화물의 평균입경이 0.5mm 이하인 상기 자발점화폭발조성물을 함유하는 것을 특징으로 하는 에어백을 위한 기체발생기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자발점화폭발조성물내의 상기 탄수화물, 상기 옥시할로겐화물 및 상기 금속산화물이 각각 95.0 중량% 내지 1.0중량%, 95.0 중량% 내지 1.0중량% 그리고 30.0 중량% 내지 0.01 중량%인 것을 특징으로 하는 에어백을 위한 기체발생기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 자발점화폭발조성물내의 상기 탄수화물과 상기 옥시할로겐화물중 적어도 한가지가 상기 금속산화물로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 에어백을 위한 기체발생기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 자발점화폭발조성물내의 상기 탄수화물, 상기 옥시할로겐화물 및 상기 금속산화물은 균일하게 혼합된 것을 특징으로 하는 에어백을 위한 기체발생기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 탄수화물은 수크로스이고, 상기 옥시할로겐화물은 염산염, 과염산염, 브롬산염, 과브롬산염, 요오드산염 및 과요오드산염의 단독 또는 혼합물이며, 상기 금속산화물은 산화칼슘, 산화마그네슘 및 산화아연의 단독 또는 혼합물인 상기 자발점화폭발조성물을 함유하는 것을 특징으로 하는 에어백을 위한 기체발생기.
  8. 스퀴브컵과 스퀴브플러그로 형성되고 밀봉되어 있는 매거진, 상기 매거진에 상기 스퀴브플러그를 통해 침투하는 한쌍의 전극 리드핀, 상기 전극리드핀의 단부에 연결된 브리지와이어, 그리고 상기 매거진에 함유된 폭발제로 이루어지며, 상기 폭발제는 탄수화물, 옥시할로겐화물 및 금속산화물로 이루어지는 자발점화폭발조성물을 함유하는 것을 특징으로 하는 스퀴브.
  9. 제8항에 있어서, 상기 폭발제는 브리지 와이어와 접촉하고 있는 기폭제와 상기 기폭제와 접촉하고 있는 자발점화폭발조성물로 구성되는 층구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 스퀴브.
  10. 탄수화물, 옥시할로겐화물 및 금속산화물로 이루어지는 자발점화폭발조성물.
  11. 제10상에 있어서, 상기 자발점화폭발조성물은 165℃ 내지 220℃의 온도에서 자발적으로 점화되는 것을 특징으로 하는 자발점화폭발조성물.
  12. 제10항에 있어서, 상기 탄수화물은 수크로스이고, 상기 옥시할로겐화물은 염산염, 과염산염, 브롬산염, 과브롬산염, 요오드산염 및 과요오드산염의 단독 또는 혼합물이며, 상기 금속산화물은 산화칼슘, 산화마그네슘 및 산화아연의 단독 또는 혼합물인 것을 특징으로 하는 자발점화폭발조성물.
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