JPH01122986A - ガス発生組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも１種のアルカリ金属アジ化物また
はアルカリ土類金属アジ化物、無機酸化剤ならびに場合
によっては二酸化ケイ素を含有する、特に自動車の乗員
保護装置用の空気袋を膨張させるためのガス発生組成物
に関する。

［エアバッグ］とも呼ばれるこの種の空気袋は、ガス発
生組成物から僅か１秒以内で膨張しなければならず、そ
の際それは一般にガス内容物が調節された速度で膨張せ
しめられるように形成されている。それ故、生成された
膨張ガスは、有毒な成分を含有してはならない。

この種のガス発生組成物のガス供給成分としては、特に
無機の酸化剤と無毒の実質的に窒素よりなる膨張ガスを
生成するアルカリ金属アジ化物およびアルカリ土類金属
アジ化物がある。その際生する比較的分離され難くそし
て車室内に達しうるアルカリ金属および／またはアルカ
リ土類金属の酸化物を無害なものにするために、ガス発
生組成物に二酸化ケイ素を添加することは公知となって
いる（ドイツ特許公告第２．２３６．１７５号参照）、
すなわち、二酸化ケイ素とアルカリ金属酸化物および／
またはアルカリ土類金属酸化物とから問題のない分離さ
れうるガラス様のスラグが生ずる。

実際に使用されているようなドイツ特許公告第２．２３
６，１７５号による公知のガス発生組成物は、重量に関
して、５６重量％という比較的高い割合のアジ化ナトリ
ウムを含有する。しかしながら、アジ化ナトリウムは、
毒性が高くしかもシアン化カリウムに類似する。この種
の乗員保護装置を装備した自動車の数の絶えざる増加に
より、それ故、スクラップ化の際の不安を取り除くとい
う問題が生ずる。これらの問題は、一方では、例えばこ
の毒性の高い塩による土壌および地下水汚染のような環
境汚染に存する。他方では、アジ化ナトリウムがスクラ
ップ置き場において酸、例えばバッテリーの酸と接触す
ることによって反応して高爆発性でかつ毒性の高い窒化
水素酸を生成し、あるいは鉛のような重金属と反応して
高爆発性の重金属アジ化物を生成することがある。

従って、この種のガス発生組成物のアジ化物含量を減少
させるかまたはアジ化物を全（使用しないことが望まれ
ている。かくして、例えば、ドイツ特許公告第２．３３
４，０６３号および同第２，２２２，５０６号にロケッ
ト固体推進剤を基礎としたアジ化物を含まないガス発生
組成物が記載されている。しかしながら、これらのガス
発生組成物は、その中に含有された炭素含有成分から一
酸化炭素およびその他の有毒ガスが発生するという重大
な欠点を有する。

一酸化炭素の生成を避けるために、塩化クロム、二硫化
モリブデンまたはフッ化鉄のような酸素を含まない酸化
剤および窒素源としてテトラゾールを使用することがヨ
ーロッパ特許公告第５５．９０．１号から知られている
。その際、遊離金属、すなわちクロム、モリブデンまた
は鉄および一部なおシアン化カリウムのようなかなり有
毒な物質を含有する膨張ガスが生成される。例えば、エ
アバッグは、１０年以上というような長い期間にわたっ
て使用可能でなければならず、更に、公知のガス発生組
成物の化学的安定性には遺憾な点が多い。

ドイツ特許出願公開第２，４０７，６５９号から、窒化
ケイ素、アジ化ナトリウムおよび過塩素酸アンモニウム
を含有するガス発生組成物が明らかになり、その反応は
、下記の式に従って進行する：５ｉＪ４＋３ＮａＮｚ　
＋　３ＮＨ４Ｃ１（Ｌ　　→３ＳｉＯｚ　＋３ＮａＣＩ
　　＋８Ｎ、　＋６１ｈＯ（１）公知のガス発生組成物
を用いた場合には、比較的多量の水が生成し、これはエ
アバ・ング内で凝縮する。発生する凝縮熱によって、エ
アバッグは更に加熱される。すなわち、エアバッグの材
料は機械的負荷と共に、またかなりの熱負荷に耐えなけ
ればならない。しかしながら、このことは、バッグ材料
をでき得る限り薄く形成するという傾向に反するもので
ある。

更に、ドイツ特許出願公開第２，４０７，６５９号によ
れば、アジ化ナトリウムと共に使用される過塩素酸アン
モニウムは、酸性で水と接触すると、高爆発性および高
毒性の窒化水素酸の生成下に反応するという欠点がある
。しかしながら、そのような微細に分散された系におい
ては、実際上完全な無水状態は達成されないか、または
多大の費用を必要とする。

前記の反応式（１）により明らかでない場合においても
、実際上、更に、過塩素酸アンモニウムから塩化水素酸
、すなわち、一つの有毒な成分が生成することが避けら
れない。最後に、前記の弐（１）から推測されるように
、公知のガス発生組成物の場合には、塩化ナトリウムが
、しかも微細に分割された形で得られ、このものは、分
離されない場合には、自動車の乗員に刺激作用を及ぼす
という困難性をもたらす。

本発明の解決すべき課題は、ガス発生組成物の１ｎ位体
積当たり少なくとも同等の大きさの窒素形成において生
理学的に懸念のない膨張ガスおよび容易に分離しうる固
体の残渣に導くという、比較的僅少なアジ化物含量およ
び高い安定性を有するガス発生組成物を提供することで
ある。

これは、本発明によれば、アルカリ金属アジ化物または
アルカリ土類金属アジ化物、酸化剤としてのアルカリ金
属塩またはアルカリ土類金属塩ならびに少なくとも１種
の窒化物を基礎としたガス発生組成物を用いることによ
って達成され、その際この窒化物は、全部のアルカリ金
属塩またはアルカリ土類金属塩がスラグとし結合される
ような量で存在する。

すなわち、例えば、窒化物として窒化クロム、アジ化物
としてアジ化ナトリウムおよび無機酸化剤として硝酸カ
リウムを使用した場合には、本発明によるガス発生組成
物の反応は、次の式に従って進行する： ６ＣｒＮ＋４ＫＮＯｚ　＋２ＮａＮｚ　　　　　。

（４２，６）　（４３，４）　　（１４，０重量％）２
にｚＯ’　３Ｃｒ２０ｚ　　ＨＮａｚＯ＋８Ｎｚ±１９
２３ｋＪ／Ｍｏｌ　　（２）全固体残渣は、にｚｏ　　
・Ｃｒｚ０３・ＮａｚＯの形で、すなわちガラス様のス
ラグとして結合される。更に、アジ化ナトリウム含量は
、ガス発生組成物の１４重量％にまで、すなわち、ドイ
ツ特許公告筒２、２３６．１７５号によるガス発生組成
物のアジ化ナトリウム含量の４分の１まで減少せしめら
れる。

更に、膨張ガスとして、もっばら窒素が生成され、すな
わち、特に凝縮の際にエアバッグの加熱に導くであろう
水蒸気は、生成されない。

窒化物として本発明によれば、好ましくは窒化ホウ素（
ＢＮ）、窒化アルミニウム（＾ＩＮ）、窒化ケイ素（Ｓ
ｉ：＋Ｎａ　）ならびに遷移金属窒化物：窒化チタン（
ＴｉＮ）　、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）　、Ｍ化ハフ
ニウム（ＩＩｆＮ）　、窒化バナジウム（ＶＮ）、窒化
ニオブ（ＮｂＮ）　、窒化タンタル（ＴａＮ）ならびに
窒化クロム（ＣｒＮ）または窒化ジクロム（ＣｒｚＮ）
が使用される。

その際、これらの本発明による好ましい窒化物は、重量
に関してはアジ化ナトリウムに比較して著しく少ない窒
素含量を示すが、本発明による好ましい窒化物の窒素含
量は、その容積に関してはアジ化ナトリウムのそれに匹
敵するということは重要なことである。

すなわち、アジ化ナトリウムの重量基準の窒素含量は、
６４．６％であり、その容量基準の窒素含量は、１．２
ＮＩ／ｃｍ”であるが、一方ＣｒＮは、重量基準の窒素
含量は２１．２％にすぎないが、容量基準では１．０２
ＮＩ／ｃｍ　’の窒素含量を有する。

すなわち、式（２）による混合物は、ドイツ特許公告筒
２，２３６．１７５号による公知のガス発生組成物が約
０．３１　Ｎ４２７ｇの窒素を発生するのに比較して、
例えば、１ｇ当たり０．１９Ｎｆｆｉの窒素を生成する
に過き゛ない。しかしながら、１　ｃｔａ”当たりの生
成された窒素容量は、式（２）によるガス発生組成物の
場合には、遷移金属窒化物の高い密度の故に、公知のガ
ス発生組成物の場合の０．６５Ｎｍ２に比較して０．７
２Ｎｆであって、すなわち、ガス発生物の単位容積当た
りでは（ガス発生体の構造上の大きさにとって重要なこ
とであるが）、本発明によるガス発生組成物の窒素生成
は、アジ化ナトリウム含量の著しい減少にもかかわらず
、アジ化物含量の高い従来のガス発生組成物に匹敵する
。

窒化物をアルカリ金属と結合させるために、本発明によ
るガス発生組成物の窒化物、アジ化物および酸化剤とし
て使用されるアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩
は、式（２）から説明されるように、化学量論的比にお
いて使用される。しかしながら反応の進行がガス発生物
の分解の際に生成する固体物質が最早スラグの形で得ら
れないように変わらない限り、化学量論的割合からの僅
かな逸脱は、可能であることは勿論のことである。

本発明に従って好ましく使用される窒化物、すなわち窒
化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素および前記の
遷移金属の窒化物は、極めて高い温度安定性および化学
的安定性を有する点において卓越している。従ってそれ
らは、セラミック材料としても使用される。それ故、本
発明によるガス発生組成物は、その優れた安定性によっ
て傑出している。

本発明によれば、酸化剤として、強い酸化性陰イオンを
有するそれぞれのアルカリ金属塩またはアルカリ土類金
属塩が使用されうる。しかしながら、実際上の理由から
硝酸カリウムが好ましい。

なんとなれば、それは比較的低い分解温度にもかかわら
ず比較的持続的であり、はとんど吸湿性がな（そしてそ
のうえ容易に入手できるからである。

本発明によるガス発生組成物は、窒化物と共に二酸化ケ
イ素をも含有しうる。すなわち、窒化物の一部は、スラ
グ形成剤としての二酸化ケイ素によって置き換えること
ができる。この場合、窒化物および二酸化ケイ素の量は
、両者が全部のアルカリ金属およびアルカリ土類金属と
共にスラグとして結合するように決定される。かくして
、純粋な二酸化ケイ素に対して単に１０　：　９０の窒
化ケイ素対二酸化ケイ素の重量比で窒化ケイ素／二酸化
ケイ素混合物を用いることによって、粒子の放出を明ら
かに減少せしめながらエアバッグの圧力のかなりの向上
を達成することができる。この効果を立証しうるために
は、二酸化ケイ素９５重量部に対して少なくとも５重量
部の窒化物含量を前提とすることは勿論である。しかし
ながら、上記の理由からそのような混合物における窒化
物の割合をできるだけ高くすること、すなわち、二酸化
ケイ素の不存在、すなわち全部のアルカリ金属またはア
ルカリ土類金属を結合させるために窒化物をもっばら使
用することが好ましい。

実施例： 微細に粉砕された窒化クロム（ＣｒＮ）　、硝酸カリウ
ムおよびアジ化ナトリウムの３：２：１のモル比の混合
物６００ｇを調製した。この混合物を６信園の直径およ
び２゜５１１ｍ１の厚さを有するタブレット状物にプレ
スした。このタブレット状物約８０　ｇを、ドイツ特許
公告第２，９１５，２０２号に記載されているようなエ
アバッグ用の通常のガス発生容器に充填し、そして電気
点火器およびホウ素／硝酸カリウムを基礎とした補力剤
を用いて点火した。金属窒化物は、理論量のＮ２を遊離
しながら燃焼した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１種のアルカリ金属アジ化物またはアル
   カリ土類金属アジ化物、無機酸化剤、ならびに場合によ
   っては二酸化ケイ素を含有する、特に自動車の乗員保護
   装置用の空気袋を膨張させるための、ガス発生組成物に
   おいて、それが更に窒化物を含有しそしてこの窒化物お
   よび場合によっては二酸化ケイ素が、全部のアルカリ金
   属またはアルカリ土類金属がスラグとして結合されるよ
   うな量で存在し、そして上記酸化剤がアルカリ金属塩ま
   たはアルカリ土類金属塩であることを特徴とする上記ガ
   ス発生組成物。 ２、窒化物が窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ
   素または遷移金属の窒化物である請求項１に記載のガス
   発生組成物。 ３、遷移金属の窒化物が窒化チタン、窒化ジルコニウム
   、窒化ハフニウム、窒化バナジウム、窒化ニオブ、窒化
   タンタルまたは窒化クロムである請求項２に記載のガス
   発生組成物。 ４、酸化剤が硝酸カリウムである請求項１〜３のうちの
   いずれかに記載のガス発生組成物。