JPH06219881A - ガス発生剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】自動車エアバッグ用ガス発生剤組成物の分解を
おさえて、長期間にわたって燃焼特性を安定化する。 【構成】アジ化ナトリウム、無機酸化剤及び溶融シリカ
からなるガス発生剤組成物

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス発生剤組成物、特
に自動車運転者及び同乗者保護用のエアバッグを膨脹さ
せる為の自動車エアバッグ用ガス発生組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両事故にあった運転者及び同乗者を保
護する為の膨脹可能なエアーバッグについては、既に良
く知られている。通常これらのエアーバッグは他の物体
や車両に対する激しい衝突を、適当な電気式或は機械式
の感知装置によって感知し、点火、伝火等の手段を組み
合わせて用いて、最終的にガス発生組成物を燃焼させる
事によって迅速に大量のガスを発生させ、このガスをバ
ッグに導く事によってエアークッション状態を形成させ
て、運転者及び同乗者の身体を支える事によって、衝突
の際の衝撃から保護する機構となっている。

【０００３】従って、ガス発生組成物には次の様な性能
が要求される。 ａ）衝突の際に前述の機構を作用させる必要がある為３
０〜６０ミリ秒の時間内にガスの発生を完結しておくこ
と。 ｂ）生成したガスは車両乗員の身体をエアクッションと
して支えた後に車両内に放出される為、無毒性でかつ非
腐食性であること。 ｃ）エアバッグそのもの又は車両乗員に対して、損傷や
火傷を与える様な多くの熱を発生しないこと。 ｄ）少なくとも１０年〜１５年の長期にわたって、性能
維持が可能なこと。 従来のエアバッグ用ガス発生組成物は特開昭４９−５０
１１０号、４９−１１３７８１号、４９−１３１９７７
号、５１−１２６９８１号等に記載されている様に主に
アルカリ金属アジドと酸化剤又は金属酸化物及びそれら
の反応から副生するアルカリ金属やその酸化物を反応・
吸着する物質から成り立っている。これらの酸化物を反
応・吸着する物質はケイ酸化合物が使用されることが多
く、それらには、水分が結晶水、結合水、吸着水の形で
含まれている。

【０００４】ガス発生剤組成物の主成分であるアルカリ
金属アジド、例えば、一般に使用されているアジ化ナト
リウムは水分と反応して、爆発性かつ極めて有毒なアジ
化水素ガスを発生する。一般にエアバッグ用ガス発生剤
組成物は吸湿を防止するために密閉容器内に入れられて
いる。しかしながら、長期間の自動車内における設置に
よって密閉容器系内の空気中の水分、組成物中の水分が
アジ化ナトリウムを分解しアジ化水素ガスを発生する。
水分量が多い場合には、ガスの発生及び昇温によって密
閉容器の内圧が上がり，はなはだしい場合には、シール
破壊が起こる恐れがある。この場合、シール破壊部分か
らの空気の流入によってさらにアジ化ナトリウムがその
水分によって分解され続けるため、エアバッグシステム
として作動必要時にバッグが充分展開しない場合或は全
く開かないことが起こり得る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ガス発生剤組成物中に
含まれる水分をできるだけ少なくするため結晶水、結合
水、吸着水のない物質の使用が望まれる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は鋭意研究の
結果、ケイ酸化合物として溶融シリカなる無水ケイ酸を
使用することでガス発生剤組成物が長期間過酷な条件で
保存された場合にもアジ化ナトリウムの分解が極めて少
なくなることを見い出した。アジ化ナトリウムは純度の
高いものには吸湿性はほとんどなく、乾燥減量も０．１
％以下である。酸化剤として使用する物質も硝酸カリウ
ム、過塩素酸カリウム等の様な吸湿性のないものを選択
することは可能である。ところが、前述の様に副生する
アルカリ金属を反応・吸着するケイ酸化合物は結晶水・
結合水・吸着水の様な状態で水分を含むものが多く５０
％を超えるものもある。一般にシリカ（含水二酸化ケイ
素）は８〜１０％の結合水・吸着水を持つ。これらの水
分は長期間の加熱によって徐々に放出されるため、この
様な物質をガス発生剤組成物に使用した場合には、アジ
化ナトリウムの分解が起こり、前述の様なエアバッグシ
ステムの不具合が起こる。

【０００７】無水ケイ酸には一般に知られている商品名
「アエロジル」「Cab-Osil」等の気相反応合成による低
比重微粒子と、商品名「ハイセフター」（金生興業株式
会社製）なる高純度の硅石を溶融粉砕した高比重の溶融
シリカの２種類がある。低比重微粒子は表面にシラノー
ル基が存在するために製造時には無水であるが貯蔵中に
吸湿して吸着水をもつ。しかし溶融シリカには吸湿性が
ないために吸着水等の水分をもたない。

【０００８】アエロジル等の低比重微粒子では、アジ化
ナトリウムと酸化剤の反応で発生するアルカリ分を反応
・吸着するに足る量を混合した場合には、混合粉末の嵩
比重が小さいため所望の重量の錠剤の成型が難しい。
又、他の原料との比重差が大きいために粉末の分離が起
こってくるため，組成が変化しガス発生剤組成物として
は使えない。それに対して溶融シリカは他の成分と比重
が同等であるために、打錠成型に際しての困難や粉末の
分離は全く起こらない。

【０００９】即ち、本発明は、アルカリ金属アジド又は
アルカリ土類金属アジド、無機酸化剤及び溶融シリカか
らなるガス発生剤組成物、に関するものである。

【００１０】本発明に用いられるアルカリ金属アジド又
はアルカリ土類金属アジドとしては、アジ化ナトリウ
ム、アジ化カリウム、アジ化マグネシウム、アジ化カル
シウム、アジ化バリウム、アジ化ストロンチウムが挙げ
られるが、アジ化ナトリウムが特に好ましい。これらは
ガス発生剤組成物全量に対し５０〜８０重量％の範囲で
使用されるのが好ましい。

【００１１】本発明に用いられる無機酸化剤としては、
アルカリ金属又はアルカリ土類金属の硝酸塩又は過塩素
酸塩、アルカリ土類金属又はアルミニウムの硫酸塩、遷
移金属の酸化物等の１種又は２種以上の混合物が挙げら
れる。

【００１２】具体的には、硝酸カリウム、硝酸ナトリウ
ム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロン
チウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム、過塩
素酸マグネシウム、過塩素酸カルシウム、過塩素酸スト
ロンチウム、硝酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸
ストロンチウム、硫酸アルミニウム、酸化第二鉄、酸化
ニッケル、二酸化マンガン、酸化銅、二酸化チタン、二
酸化スズ等が挙げられ、硝酸カリウム、過塩素酸カリウ
ム、硫酸アルミニウム、酸化第二鉄、酸化銅等が特に好
ましい。これらはガス発生剤組成全量に対して１０〜４
０重量％の範囲で使用されるのが好ましい。

【００１３】本発明に用いられる溶融シリカとしては石
英ガラス、溶融ケイ酸とよばれるものはいずれも使用出
来、ガス発生剤組成物全量に対して１〜４０重量％の範
囲で使用されるのが好ましい。

【００１４】本発明のガス発生組成物の製造は一般のエ
アバック用のガス発生組成物の製造と同様、例えば、ボ
ールミルやＶ型混合器等の一般的な混合器で均一に混合
され、単発式打錠機或は、回転式打錠機によって直径３
〜１５mm厚さ１〜１０mm程度の錠剤の形にして製造す
る。しかしながら、そのまま打錠すると錠剤にキャッピ
ングや、はなはだしい場合はラミネーティングが起こる
場合があるので、これにタルク、ステアリン酸カルシウ
ム、ステアリン酸マグネシウム等の滑沢剤を加えると、
極めて光沢のある又は硬度の均質な錠剤が長時間連続し
て形成することができる。滑沢剤はガス発生組成物全量
に対して５重量％以下の範囲で必要により用いられる
が、０．１重量−２重量％の範囲が特に好ましい。

【００１５】

【実施例】以下に実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。 実施例１．アジ化ナトリウム、５７重量部、硝酸カリウ
ム１７重量部、溶融シリカ（金生興業（株）製、ハイセ
フター）２６重量部をボールミルにて毎分６０回転の速
度で２０分間混合した。ステアリン酸マグネシウム０．
５重量部を加えて１分混合した後、単発打錠機（菊水製
作所６Ｂ−２型）にて直径５mm、厚さ３mmの錠剤を成型
した。成型した錠剤を１０５℃２時間乾燥し、加熱減量
を測定した。この錠剤２５ｇを取り出して圧力センサー
を取り付けた１０００ｃｃの密閉ステンレス容器内で、
ホウ素・硝石の点火具を電気的に着火して燃焼させ、発
生するガスの最大ピーク圧に達するまでの時間及び、最
大ピーク圧を測定する燃焼テストを行った。その後この
錠剤を密閉容器に入れ、１０５℃×６時間と５℃×６時
間のサイクルテストを５００サイクル行う。その後テス
ト後の錠剤の重量変化の測定及び同上の燃焼テストを行
った。

【００１６】実施例２．アジ化ナトリウム７０重量部、
硫酸アルミニウム２２重量部、溶融シリカ８重量部及び
ステアリン酸マグネシウム０．５重量部を実施例１．と
同じ方法で混合・打錠した。更に実施例１と同じ方法で
加熱減量、燃焼テスト、サイクルテスト、重量減少量を
測定した。

【００１７】実施例３．アジ化ナトリウム６５重量部、
酸化第二鉄２３重量部、溶融シリカ１２重量部及びステ
アリン酸マグネシウム０．５重量部を実施例１と同じ方
法で混合・打錠した。更に実施例１と同じ方法で加熱減
量、燃焼テスト、サイクルテスト、重量減少量を測定し
た。

【００１８】比較例１．アジ化ナトリウム５７重量部、
硝酸カリウム１７重量部、含水二酸化ケイ素２６重量部
及びステアリン酸マグネシウム０．５重量部を実施例１
と同じ方法で混合・打錠した。更に実施例１と同じ方法
で加熱減量、燃焼テスト、サイクルテスト、重量減少量
を測定した。

【００１９】比較例２．アジ化ナトリウム７０重量部、
硫酸アルミニウム２２重量部、含水二酸化ケイ素８重量
部及びステアリン酸マグネシウム０．５重量部を実施例
１と同じ方法で混合・打錠した。更に実施例１と同じ方
法で加熱減量、燃焼テスト、サイクルテスト、重量減少
量を測定した。

【００２０】比較例３．アジ化ナトリウム６５重量部、
酸化第二鉄２３重量部、含水二酸化ケイ素１２重量部及
びステアリン酸マグネシウム０．５重量部を実施例１と
同じ方法で混合・打錠した。更に実施例１と同じ方法で
加熱減量、燃焼テスト、サイクルテスト、重量減少量を
測定した。実施例１〜３及び比較例１〜３の組成を表１
にまとめた。（表１において単位は重量部である。）

【００２１】

【表１】 表１ 実施例１ ２ ３ 比較例１ ２ ３ アジ化ナトリウム 57 70 65 57 70 65 硝酸カリウム 17 17 硫酸アルミニウム 22 22 酸化第二鉄 23 23 溶融シリカ 26 8 12 含水二酸化ケイ素 26 8 12 ステアリン酸マグネシウム 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

【００２２】又、実施例１〜３及び比較例１〜３の加熱
減量、初期燃焼テストにおける最大ピーク圧及び最大ピ
ーク時間及びサイクルテスト後の錠剤重量化、燃焼テス
ト値を表２にまとめた。

【００２３】

【表２】

【００２４】表２より以下のことがわかる。実施例及び
比較例は初期燃焼テストにおいて同等の特性を示す。
又、実施例における５００サイクル後の燃焼特性の結果
及び重量はほとんど変化していない。これに対し比較例
における５００サイクル後の燃焼特性は大きく変化し、
低圧、低燃焼になっている。又、錠剤における重量減少
も実施例と比較して大きい。

【００２５】これは、初期の加熱において錠剤中に含ま
れる吸着水分が加熱減量として除去され、実施例中の水
分はほとんどなくなったためにサイクルテスト後の燃焼
特性や重量はほとんど変化しなかった。ところが比較例
ではシリカ（含水二酸化ケイ素）中に含まれている結合
水が高温の環境のために系内に水蒸気として放出され、
冷却時に凝縮してアジ化ナトリウムと反応し分解してい
る。従って、錠剤の重量減少も大きく燃焼特性も大きく
変わり、エアバッグが所望の条件で展開しない可能性が
ある。従って、ガス発生剤組成物への溶融シリカの使用
は長期間の燃焼特性の安定に大きく寄与することがわか
る。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、溶融シリカを使用すること
で、長期の過酷な環境にも性能の劣化しないガス発生剤
組成物を得た。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルカリ金属アジド又はアルカリ土類金属
   アジド、無機酸化剤及び溶融シリカからなるガス発生剤
   組成物。