JPH07232989A

JPH07232989A - 自動発火性火薬組成物

Info

Publication number: JPH07232989A
Application number: JP13830094A
Authority: JP
Inventors: Yuji Ito; 裕二伊藤; Masaharu Murakami; 正治村上; Ayumi Kimura; 歩木村
Original assignee: Sensor Technology Co Ltd Japan; Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Sensor Technology Co Ltd Japan; Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1994-05-26
Publication date: 1995-09-05

Abstract

(57)【要約】【構成】炭水化物、塩素酸塩、金属酸化物を含む自動
発火性火薬組成物、又は、炭水化物、塩素酸塩、金属酸
化物及び合成樹脂を含む自動発火性火薬組成物であっ
て、粒径については、炭水化物が好ましくは平均粒径
０．５ｍｍ〜０．０００１ｍｍであり、塩素酸塩の平均
粒径が好ましくは１．０ｍｍ〜０．０００１ｍｍであ
り、金属酸化物の粒径が好ましくは０．５ｍｍ以下であ
り、成分比については、炭水化物が好ましくは９５．０
〜１．０重量％，塩素酸塩が好ましくは９５．０〜１．
０重量％，金属酸化物が好ましくは３０．０〜０．０１
重量％であり、炭水化物と塩素酸塩の片方または両方が
金属酸化物でコーティングされているか、又は炭水化物
と塩素酸塩と金属酸化物が均一に混合されているものが
よく、更に０．５〜２０．０重量％の合成樹脂により造
粒したものがよい。【効果】取扱いが安全であり又、燃焼生成物にも有害
物質を含まず、長期間の保存安定性にも優れ、特定の高
温領域で自動発火する機能を有する為、ガス発生器や煙
火等の火薬として最適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロケット等の飛翔体を
急速に発射させる為のガス発生器、或いは車両等のエア
バッグを急速に膨張させる為のガス発生器等に用いられ
る火薬組成物、もしくは火工品又は煙火等に使用する自
動発火性火薬組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両等のエアバッグを膨張させる為のガ
ス発生器の場合、このガス発生器に使用されるガス発生
剤には、適度な燃焼速度と、良好な耐熱老化性、そして
発生ガスの無害性が求められることからアジ化ソーダを
主成分とするものが用いられてきた。

【０００３】一方、非アジ化ソーダ系のガス発生剤とし
ては、テトラゾール類、トリアゾール類、有機酸、糖類
等の有機物と過塩素酸カリウム、過塩素酸アンモニウ
ム、硝酸カリウム等との酸化剤を組み合わせたものが知
られている。他には、黒色火薬、無煙火薬、コンポジッ
ト推進薬等が挙げられる。

【０００４】エアバッグ用ガス発生器以外の用途のガス
発生剤としては、多量の煙をガスと共に発生する煙火用
の煙幕に使用される糖類と、塩素酸塩又は過塩素酸塩の
組合せや、殺虫剤をガスと共に空中に揮散させる為に使
用される糖類と、過塩素酸塩又は塩素酸塩の組合せが知
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】アジ化ソーダを主成分
とするガス発生剤は、吸湿するとアジ化水素酸を発生す
る。このアジ化水素酸は、衝撃には極めて敏感で容易に
爆発し、また人体に対して猛毒であるという欠点を持つ
ため、その収納容器は厳重に密封し、大気に触れない様
にしなければならない。更に、アジ化ソーダが燃焼する
と、強アルカリ物質が生成する。このものがミストとな
ってガス発生器外へ放出されない様にフィルター機能は
厳重に管理しなければならない。従ってアジ化ソーダ系
ガス発生剤は、安全性の点で欠点を持っている。

【０００６】上記アジ化ソーダの持つ欠点が嫌われる
為、種々の非アジ化ソーダ系ガス発生剤が提案されてい
るが、テトラゾール類、トリアゾール類は燃焼の圧力依
存性が大きく、燃焼速度をうまくコントロールすること
が出来ない。また高温安定性に欠け、１００°Ｃ付近の
長時間にわたる耐熱老化性には耐えられない。

【０００７】黒色火薬は、耐熱老化性、燃焼速度の点で
は優れるが、主成分中にイオウが含まれる為、発生ガス
の毒性が強く、人体にガスが接触する可能性のある条件
のもとでは使用することが出来ない。無煙火薬又はニト
ロセルロースは、耐熱老化性に欠け、また自己分解を起
こす為、燃焼速度が保存中に変化してしまうという欠点
を有する。

【０００８】煙火用に使われる火薬で多量のガスと煙を
発生するものは、通常、耐熱老化性は要求されない為に
熱安定性は良好ではない。また、殺虫剤揮散用の火薬
も、特に耐熱老化性を要求されない為に熱安定性は良好
ではない。

【０００９】従って、非アジ化系のガス発生剤で耐熱老
化性の良好な黒色火薬では安全性に欠け、安全性の点で
優れるテトラゾール系や無煙火薬、煙火用火薬では耐熱
老化性に欠けるという問題があった。

【００１０】また、この種の火薬においては、加熱時の
爆発を防ぐという観点から特定温度領域で自動発火する
機能が求められる。しかしながら、従来の火薬では自動
発火する温度にバラツキがあり、所定の自動発火機能が
得られないという問題点があった。

【００１１】前記の欠点をなくす為になされた本発明で
は、安全性と耐熱老化性に優れるばかりでなく、特定の
高温領域で確実な自動発火機能を持つ自動発火性火薬組
成物を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の自動
発火性火薬組成物は、炭水化物、塩素酸塩、金属酸化物
を含むものであり、所定の温度範囲で自動発火機能を有
する。また、熱が伝わり難い場所で使われる場合には、
炭水化物、塩素酸塩、金属酸化物及び合成樹脂を含んで
なる自動発火性火薬組成物とすることもできる。

【００１３】前記自動発火性火薬組成物における炭水化
物はガス化成分であり、オキソハロゲン酸塩は酸素供給
成分であり、両者の組合せによって所定の温度範囲にあ
る発火温度を選択できる。この発火温度までの高温にさ
らされる使用態様が普通であるが、発火温度までの高温
に対して特に金属酸化物は高温安定性に寄与する安定化
成分である。合成樹脂は、前記自動発火性火薬組成物を
造粒する為のバインダーであり、火薬組成物の熱伝導性
の改善に寄与する。

【００１４】所定の温度範囲にある発火温度及び適合す
る燃焼速度を得るために、炭水化物が好ましくは９５．
０〜１．０重量％、オキソハロゲン酸塩が好ましくは９
５．０〜１．０重量％、金属酸化物が好ましくは３０．
０〜０．０１重量％、合成樹脂が好ましくは０．５〜２
０．０重量％である。この成分比は、炭水化物とオキソ
ハロゲン酸塩が燃焼に必要な化学量論比を基準にし、ガ
ス発生器の必要部位に適合する燃焼速度に合わせて上記
成分範囲内で変化させて良い。特に、金属酸化物は好ま
しくは３０．０〜０．０１重量％、特に好ましくは、１
０．０〜１．０重量％である。そして、使用するガス発
生器の内部構造による燃焼速度調節の為に適宜変えて良
い。炭水化物がこの範囲外であると、燃焼速度が異状に
なる恐れがあり、オキソハロゲン酸塩がこの範囲外であ
ると、自動発火機能が損なわれる恐れがあり、金属酸化
物がこの範囲外であると、耐熱老化性と自動発火機能が
損なわれる恐れがある。自動発火性火薬組成物に熱が伝
わりにくい場合には、合成樹脂がこの範囲外であると、
混合の程度により、自動発火温度が著しく変化する恐れ
がある。

【００１５】炭水化物、オキソハロゲン酸塩、金属酸化
物の粒径は、確実な着火性と高温安定性に大きく影響す
る。炭水化物の平均粒径が好ましくは０．５ｍｍ〜０．
０００１ｍｍであり、オキソハロゲン酸塩の平均粒径が
好ましくは１．０ｍｍ〜０．０００１ｍｍであり、金属
酸化物の粒径が好ましくは０．５ｍｍ以下である。炭水
化物の粒径がこの範囲外であると、耐熱老化性が損なわ
れる恐れがあり、オキソハロゲン酸塩の粒径がこの範囲
外であると、燃焼速度が異状になる恐れがあり、金属酸
化物の粒径がこの範囲外であると、耐熱老化性と自動発
火機能が損なわれる恐れがある。特に、金属酸化物の粒
径は炭水化物の粒径の１／１０以下であることが望まし
い。

【００１６】金属酸化物の平均粒径が炭水化物とオキソ
ハロゲン酸塩の少なくとも一方の平均粒径の１／１０以
下であり、炭水化物とオキソハロゲン酸塩の少なくとも
一方が金属酸化物でコーティングされていると、確実な
着火性と高温安定性が確保される。コーティング方法
は、先ず、炭水化物と金属酸化物を混合し、炭水化物表
面に金属酸化物をコーティングする。また別にオキソハ
ロゲン酸塩と金属酸化物を混合し、オキソハロゲン酸塩
表面に金属酸化物をコーティングする。次に両者を混合
する。この操作により高温安定性が向上し、コーティン
グ量により燃焼速度が調節される。

【００１７】各成分の平均粒径がすべて０．０５ｍｍ以
下である場合には、三成分を同時に混合しても構わな
い。

【００１８】各成分のうちの炭水化物としては、蔗糖、
乳糖、ブドウ糖、粉末セルロース、デキストリン、木粉
等が単独又は混合物で使用出来る。好ましい自動発火温
度１６５〜２２０°Ｃを持つものとしては蔗糖を使用す
るのが好ましい。

【００１９】各成分のうちのオキソハロゲン酸塩として
は、塩素酸カリウム、塩素酸ナトリウム、塩素酸バリウ
ム等の塩素酸塩の他、臭素酸カルシウム、臭素酸ナトリ
ウム等の臭素酸塩やヨウ素酸カリウム、ヨウ素酸ナトリ
ウム等のヨウ素酸塩、更には過塩素酸塩、過臭素酸塩、
過ヨウ素酸塩などが使用できるが、好ましいのは、取り
扱い易さの観点から塩素酸塩、特に好ましいのは塩素酸
カリウムである。

【００２０】各成分のうちの金属酸化物としては、酸化
マグネシウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化カリウ
ム、酸化ナトリウム、酸化セシウム等が使用出来る。酸
化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛は取り扱い
易さの観点から好ましいが、軽質酸化マグネシウムが粒
径が細かく且つ均一という観点から特に好ましい。

【００２１】各成分のうちの合成樹脂としては、シリコ
ン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル、アクリル樹脂、
ブチルゴム等が使用出来る。一液室温硬化型シリコーン
樹脂が取り扱い易さと熱安定性の観点から特に好まし
い。尚、造粒は、炭水化物、オキソハロゲン酸塩、金属
酸化物を混合した後に、合成樹脂を加えて混練すること
によりなされる。

【００２２】

【作用】この種の自動発火性火薬組成物は、高温にさら
されたり、長期間にわたって発火しないまま放置される
ことがあるため、発火機能が損なわれることがない高温
安定性が求められる。この高温安定性は、上記自動発火
性火薬組成物における金属酸化物によって達成される。
すなわち、炭水化物とオキソハロゲン酸塩とが金属酸化
物によって安定的に隔離された状態が確保され、自動発
火前の高温で炭水化物が多少溶けても、オキソハロゲン
酸塩に達することがなく、所定の自動発火温度で溶けた
炭水化物がオキソハロゲン酸塩に至って発火する。

【００２３】また、自動発火に際しては加熱により上記
自動発火性火薬組成物の温度が上がるが、上述のように
炭水化物とオキソハロゲン酸塩とが金属酸化物によって
隔離されているため、炭水化物が溶ける状態が安定せ
ず、自動発火温度にばらつきを生じる場合がある。この
ばらつきを少なくして、結果的に自動発火温度を下げる
役割を果たすのが合成樹脂である。この合成樹脂が炭水
化物とオキソハロゲン酸塩と金属酸化物との間を適当に
ブリッジし、このブリッジの部分を通じての熱伝導によ
って炭水化物が安定的に溶ける、金属酸化物及び合成樹
脂の間をぬってオキソハロゲン酸塩に至って自動発火す
るという現象になる。

【００２４】このような状態を保持するために、金属酸
化物が所定の粒径と所定の含有量であるともに、合成樹
脂も所定の含有量であることが望ましく、炭水化物とオ
キソハロゲン酸塩と金属酸化物と合成樹脂の混合形態も
特定のものが望ましい。

【００２５】

【実施例】以下に実施例と比較例をあげて本発明を具体
的に説明するが、本発明がこれらの実施例のみに限定さ
れるものではない。まず、炭水化物／オキソハロゲン酸
塩／金属酸化物／合成樹脂の４成分系自動発火性火薬組
成物に関する実施例を説明する。尚、例中の％は重量％
を表す。

【００２６】〔実施例１〜３，比較例１〜６〕表１に示
した組合せにおいて、下記割合で混合し自動発火性火薬
組成物とした。蔗糖（台糖株式会社製）２３．０重量％（実施例１，２と比較例１，４）デキストリン（試薬：キシダ化学株式会社製）２３．０重量％（実施例３，４と比較例２，５）セルロース（試薬：和光純薬工業製）２３．０重量％（実施例５，６と比較例３，６）塩素酸カリウム（試薬：関東化学株式会社製）７４．０重量％（実施例１〜６）７７．０重量％（比較例１〜６）ＭｇＯ（試薬：和光純薬工業製）２．０重量％（実施例１，２，５と比較例１）ＺｎＯ（試薬：和光純薬工業製）２．０重量％（実施例４と比較例２）ＣａＯ（試薬：和光純薬工業製）２．０重量％（実施例６と比較例３）シリコーン樹脂（一液室温硬化型）（商品名「信越シリ
コーンＫＥ４４１Ｔ」：信越化学工業株式会社製）（実
施例１，３と比較例４〜６）ウレタン樹脂（商品名「ハイボン４６０１」：日立化成
ポリマー株式会社製）（実施例２）ブチルゴム（商品名「ハイボン１０１０Ａ」：日立化成
ポリマー株式会社製）（実施例４）ポリエステル樹脂（商品名「ハイボン７０３１Ｌ」：日
立化成ポリマー株式会社製）（実施例６）

【００２７】尚、混合は炭水化物と、金属酸化物を混合
し、別に塩素酸カリウムと金属酸化物を混合した後、両
者を合わせて混合した。その後、合成樹脂を加え、３０
分間混練、造粒した後、４８時間室温で放置、硬化させ
た。

【００２８】得られた自動発火性火薬組成物は、内容積
１リットルのステンレス製容器に圧力センサーを取り付
けた試験装置を用いて、この容器中で粒のまま８ｇを燃
焼させ、着火時間と発生圧力を測定した。（１リットル
タンク試験）

【００２９】尚、自動発火性火薬組成物の着火には、ロ
ダン鉛点火玉とボロン／硝酸カリウム着火剤０．６ｇ入
りの雷管を用いた。着火時間は、雷管の着火電流が切れ
てから圧力が発生する迄の時間とした。

【００３０】更に自動発火性火薬組成物は、１２０°Ｃ
×１００時間の温度履歴を与え、耐熱老化性を調べた。
火薬組成物の自動発火温度は、示差熱分析装置（型名Ｄ
ＳＣ２２０：セイコー電子工業株式会社製）をもちいて
測定した。以上の試験の結果をまとめて表１に示した。

【００３１】

【表１】

【００３２】実施例１〜６においては、本発明の仕様を
満たす条件である為、初期性能と、１２０°Ｃ×１００
時間の耐熱老化後との間に、性能にほとんど変化は見ら
れず、特に自動発火温度の再現性は良好であった。

【００３３】比較例１〜３は、合成樹脂が存在しなかっ
た為、自動発火温度が高くなり、また１２０°Ｃ×１０
０時間の耐熱老化後は更に自動発火温度は上昇した。比
較例４〜６は、金属酸化物が存在しなかった為、１２０
℃×１００時間の耐熱老化後は不着火となった。また自
動発火温度も測定出来なかった。尚、耐熱老化後の性状
は、実施例と比較例１〜３が変化なかったのに比べ、比
較例４〜６では黒褐色に変色していた。

【００３４】以上により、本発明の自動発火性火薬組成
物は、特定の高温領域で自動発火する機能を持ち、１２
０°Ｃ×１００時間の耐熱老化後も安定した燃焼性能を
維持した。

【００３５】次に、炭水化物／オキソハロゲン酸塩／金
属酸化物の３成分系の自動発火性火薬組成物に関する実
施例を説明する。

【００３６】〔実施例１〜３，比較例１〜６〕表２に示
した組合せにおいて、下記割合で混合し火薬組成物とし
た。蔗糖（台糖株式会社製）２３．０重量％（実施例１と比較例１，２）デキストリン（試薬：キシダ化学株式会社製）２３．０重量％（実施例２と比較例３，４）セルロース（試薬：和光純薬工業製）２３．０重量％（実施例３と比較例５，６）塩素酸カリウム（試薬：関東化学株式会社製）７４．０重量％（実施例１〜３）７７．０重量％（比較例１〜７）ＭｇＯ（試薬：和光純薬工業製）２．０重量％（実施例１）ＺｎＯ（試薬：和光純薬工業製）２．０重量％（実施例２）ＣａＯ（試薬：和光純薬工業製）２．０重量％（実施例３）

【００３７】尚、混合は炭水化物と、金属酸化物を混合
し、別に塩素酸カリウムと金属酸化物を混合した後、両
者を合わせて混合した。

【００３８】得られた自動発火性火薬組成物は、内容積
１リットルのステンレス製容器に圧力センサーを取り付
けた試験装置を用いて、この容器中で粉末のまま５ｇを
燃焼させ、着火時間と発生圧力を測定した。（１リット
ルタンク試験）

【００３９】尚、自動発火性火薬組成物の着火には、ロ
ダン鉛点火玉とボロン／硝酸カリウム着火剤０．６ｇ入
りの雷管を用いた。着火時間は、雷管の着火電流が切れ
てから圧力が発生する迄の時間とした。

【００４０】更に自動発火性火薬組成物は、１２０°Ｃ
×１００時間と、１０７°Ｃ×４００時間の温度履歴を
与え、耐熱老化性を調べた。火薬組成物の自動発火温度
は、示差熱分析装置（型名ＤＳＣ２２０：セイコー電子
工業株式会社製）をもちいて測定した。以上の試験の結
果をまとめて表２に示した。

【００４１】

【表２】

【００４２】実施例１〜３においては、本発明の仕様を
満たす条件である為、初期性能と、１２０°Ｃ×１００
時間の耐熱老化後との間に、性能にあまり変化は見られ
なかった。

【００４３】比較例１〜６は、金属酸化物が存在しなか
った為、１２０°Ｃ×１００時間の耐熱老化後はすべて
不着火となった。また自動発火温度も測定できなかっ
た。尚、耐熱老化後の性状は、実施例が変化なかったの
に比べ、比較例ではすべて黒褐色に変色していた。

【００４４】以上により、本発明の自動発火性火薬組成
物は、特定の高温領域で自動発火する機能を持ち、１２
０°Ｃ×１００時間の耐熱老化後も安定した燃焼性能を
維持した。

【００４５】

【発明の効果】本発明の自動発火性火薬組成物は、取扱
いが安全であり又、燃焼生成物にも有害物質を含まず、
長期間の保存安定性にも優れ、特定の高温領域で自動発
火する機能を有し、発火温度のバラツキも少ないため、
ガス発生器や煙火等の火薬として最適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木村歩兵庫県姫路市豊富町豊富3903−39 日本化薬株式会社姫路工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭水化物、オキソハロゲン酸塩及び金属
酸化物を含む自動発火性火薬組成物。
【請求項２】前記自動発火性火薬組成物の炭水化物が
平均粒径０．５ｍｍ〜０．０００１ｍｍであり、オキソ
ハロゲン酸塩の平均粒径が１．０ｍｍ〜０．０００１ｍ
ｍであり、金属酸化物の粒径が０．５ｍｍ以下である請
求項１記載の自動発火性火薬組成物。
【請求項３】前記自動発火性火薬組成物の炭水化物が
９５．０〜１．０重量％、オキソハロゲン酸塩が９５．
０〜１．０重量％、金属酸化物が３０．０〜０．０１重
量％である請求項１記載の自動発火性火薬組成物。
【請求項４】前記自動発火性火薬組成物の炭水化物と
オキソハロゲン酸塩の片方または両方が金属酸化物でコ
ーティングされている請求項１記載の自動発火性火薬組
成物。
【請求項５】前記自動発火性火薬組成物の炭水化物と
オキソハロゲン酸塩と金属酸化物が均一に混合されてい
る請求項１記載の自動発火性火薬組成物。
【請求項６】前記自動発火性火薬組成物の炭水化物が
蔗糖であり、オキソハロゲン酸塩が塩素酸塩、過塩素酸
塩、臭素酸塩、過臭素酸塩、ヨウ素酸塩又は過ヨウ素酸
塩の単独又はこれらの混合物であり、金属酸化物が酸化
カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛の単独あるい
はこれらの混合物である請求項１記載の自動発火性火薬
組成物。
【請求項７】炭水化物、オキソハロゲン酸塩、金属酸
化物及び合成樹脂を含む自動発火性火薬組成物。
【請求項８】前記自動発火性火薬組成物の炭水化物が
平均粒径０．５ｍｍ〜０．０００１ｍｍであり、オキソ
ハロゲン酸塩の平均粒径が１．０ｍｍ〜０．０００１ｍ
ｍであり、金属酸化物の粒径が０．５ｍｍ以下である請
求項７記載の自動発火性火薬組成物。
【請求項９】前記自動発火性火薬組成物の炭水化物が
９５．０〜１．０重量％、オキソハロゲン酸塩が９５．
０〜１．０重量％、金属酸化物が３０．０〜０．０１重
量％、合成樹脂が０．５〜２０．０重量％である請求項
７記載の自動発火性火薬組成物。
【請求項１０】前記自動発火性火薬組成物の炭水化物
とオキソハロゲン酸塩の片方または両方が金属酸化物で
コーティングされている請求項７記載の火薬組成物。
【請求項１１】前記自動発火性火薬組成物の炭水化物
とオキソハロゲン酸塩と金属酸化物が均一に混合されて
いる請求項７記載の自動発火性火薬組成物。
【請求項１２】前記自動発火性火薬組成物の炭水化物
とオキソハロゲン酸塩と金属酸化物の混合物が合成樹脂
により造粒されている請求項７記載の火薬組成物。
【請求項１３】前記自動発火性火薬組成物の炭水化物
が蔗糖であり、オキソハロゲン酸塩が塩素酸塩、過塩素
酸塩、臭素酸塩、過臭素酸塩、ヨウ素酸塩又は過ヨウ素
酸塩の単独又はこれらの混合物であり、金属酸化物が酸
化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛の単独ある
いはこれらの混合物であり、合成樹脂がシリコーン樹
脂、ウレタン樹脂、ポリエステル、アクリル樹脂、ブチ
ルゴムの何れかである請求項７記載の自動発火性火薬組
成物。