JPH0761885A

JPH0761885A - ガス発生剤組成物

Info

Publication number: JPH0761885A
Application number: JP5206623A
Authority: JP
Inventors: Koji Ochi; 弘二越智; Choichi Asano; 暢一浅野; Kazunori Matsuda; 和典松田; Kiyoaki Yanase; 清明柳瀬
Original assignee: Nippon Oil and Fats Co Ltd
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 1993-08-20
Filing date: 1993-08-20
Publication date: 1995-03-07

Abstract

(57)【要約】【目的】生成ガス量を多くして、ガス発生器内のガス
発生剤の量を減らすことを可能とし、ガス発生器の小型
化を図るようにする。また、アジ化ナトリウムを含有し
ない組成物であって、実質的に一酸化炭素を生成しない
ようにする。【構成】ガス発生剤組成物は、酢酸セルロースと過塩
素酸カリウムなどの過塩素酸塩とを主成分とし、少なく
とも窒素および水素よりなり、窒素を１１重量％以上含
有する窒素含有非金属化合物を含有する。窒素含有非金
属化合物としては、ニトログアニジン、グアニジンナイ
トレート等が使用される。この窒素含有非金属化合物中
の窒素は１０〜８３重量％が好ましく、窒素含有非金属
化合物の配合量は１０〜４５重量％の範囲が好ましい。
また、酢酸セルロースは８〜２６重量％、過塩素酸カリ
ウムは４５〜８７重量％であることが好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば衝突時の安全
装置として自動車に装着されるエアバッグ装置のガス発
生器に用いられるガス発生剤組成物に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】エアバッグは例えば自動車の車内のステ
アリングホイールに装着され、衝突時に膨張して乗員を
保護する。このエアバッグを膨らませるために用いられ
るガス発生剤としては、アジ化ナトリウムと各種酸化剤
とを主成分とするものが知られており、これを燃焼させ
ることにより窒素ガスを発生させ、エアバッグを膨張さ
せる。

【０００３】アジ化ナトリウムを主成分とするガス発生
剤は、燃焼によるガス成分としては清浄な窒素ガスを発
生するので、ガス発生剤としては好ましいものである。
しかし、アジ化ナトリウムは強い毒性があり、かつ酸や
重金属と接触した際には鋭敏な爆発性物質を形成しやす
いため、製造時や廃棄時に特段の注意を払う必要があ
る。また、アジ化ナトリウムを主成分とするガス発生剤
は、燃焼後には腐食性のナトリウムやナトリウム化合物
を多量に生成するため、廃棄時にこれらの処理まで実施
する必要がある。

【０００４】この問題を解決するために、アジ化ナトリ
ウムを用いないガス発生剤組成物が多方面で研究されて
いる。例えば、特公昭５８−２０９１９号公報には次の
（イ）、（ロ）および（ハ）よりなる組成物が開示され
ている。すなわち、その組成物は（イ）アルカリ金属も
しくはアルカリ土類金属の塩素酸塩または過塩素酸塩で
ある酸化剤７８〜９２重量％、（ロ）酢酸セルロース
７．９〜１７．２重量％、（ハ）炭素を含有する燃焼調
節剤０．１〜０．８重量％を有する混成火薬よりなって
いる。

【０００５】炭素を含有する燃焼調節剤としては、例え
ばアセチレンブラックまたはグラファイトが使用され
る。そして、この組成物は実質的に一酸化炭素を生成せ
ず、水、二酸化炭素および酸素よりなる生成ガスを、標
準状態において約０．３６リットル／ｇ発生する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なガス発生剤組成物は燃焼温度が非常に高く、ガス発生
器に組み込まれて使用されたとき、エアバッグの焼損な
どを防ぐために生成ガスを充分に冷却する必要があると
いう問題があった。そのため、ガス発生器の内部に多量
の冷却剤を必要とし、このことはガス発生器を小型化す
る上での障害になるという問題があった。

【０００７】また、一般的にガス発生器の小型軽量化
は、ガス発生剤の単位重量あたりの生成ガス量をより大
きくすることによって、ガス発生器１個あたりのガス発
生剤の必要量が少なくなるため、より高度に達成され
る。しかしながら、このような小型軽量化はいまだ十分
に果たされていないという問題があった。

【０００８】さらに、エアバッグ展開用に使用されるガ
ス発生剤組成物が燃焼したとき、発生するガス中に有毒
な一酸化炭素を含有することは不適当である。この発明
はこのような従来技術の問題に着目してなされたもので
ある。その目的とするところは、生成ガス量を多くする
とともに、燃焼温度を低下させることにより、ガス発生
器内のガス発生剤の量を減らすことが可能となり、ガス
発生器の小型化を図ることができるガス発生剤組成物を
提供することにある。他の目的は、アジ化ナトリウムを
含有しない組成物であって、実質的に一酸化炭素を生成
しないガス発生剤組成物を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１に記載の発明のガス発生剤組成物に
おいては、酢酸セルロースと過塩素酸塩とを主成分と
し、少なくとも窒素、水素および酸素よりなり、窒素を
１１重量％以上含有する窒素含有非金属化合物を含有す
ることを特徴とする。また、請求項２に記載の発明で
は、請求項１に記載の発明において、窒素含有非金属化
合物がグアニジン化合物、オキシム類、アミド類、テト
ラゾール誘導体、芳香族ニトロ化合物および硝酸アンモ
ニウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種以上の化
合物であることを特徴とする。

【００１０】次に、この発明の各構成要素について順次
詳細に説明する。酢酸セルロースは、炭素、水素および
酸素より構成される可燃物であり、酸化剤と配合されて
燃焼した際には、多量の二酸化炭素、水および酸素を生
成する。また、酢酸セルロースは、特定の溶剤に可溶で
あり、溶解した際には糊状を呈するので、酸化剤等の粉
体と混合した際には、粉体同士の隙間に入り込み、結合
剤としての作用を有するものである。

【００１１】その際、結合剤としての作用を充分に発揮
させるためには、酢酸セルロースの配合量として８重量
％以上が好ましい。酢酸セルロースの配合量が８重量％
未満の場合、酢酸セルロースは酸化剤等の粉体成分を完
全に被覆することが困難となるために不適当である。一
方、酢酸セルロースの配合量の上限は、ガス発生剤組成
物が燃焼した際に、実質的に一酸化炭素が生成しない条
件により決定される。

【００１２】ここで、実質的に一酸化炭素が生成しない
条件とは、生成ガス中に占める一酸化炭素の濃度が５０
００ｐｐｍ以下であることを意味する。この条件を満た
すための酢酸セルロースの配合量の上限は、過塩素酸塩
と窒素含有非金属化合物の配合割合によって異なり、２
６重量％が好適である。従って、酢酸セルロースの好ま
しい配合量は８〜２６重量％の範囲である。

【００１３】過塩素酸塩は酸化剤であり、酸化剤の中で
も単位重量当たりの酸素放出量が多く、熱安定性に優れ
ている。この過塩素酸塩としては、過塩素酸カリウム、
過塩素酸アンモニウム、過塩素酸ナトリウム等があげら
れるが、中でも過塩素酸カリウムは、吸湿性がなく、さ
らに燃焼後の残渣はほとんどが腐食性のない塩化カリウ
ムとなる。このため、過塩素酸カリウムはガス発生剤組
成物に配合する酸化剤としては最も好ましいものであ
る。

【００１４】過塩素酸塩の粒子径は、５〜３００μｍの
範囲内であれば特別に制限されるものではないが、粒子
径が異なる２種類以上の粉体を最密充填構造になるよう
に配合することが好ましい。過塩素酸塩の配合量として
は、実質的に一酸化炭素を生成することなく、しかも酢
酸セルロースを８重量％以上配合するためには４５〜８
７重量％の範囲が適している。

【００１５】次に、この発明で用いる窒素含有非金属化
合物は少なくとも窒素および水素よりなり、窒素を１１
重量％以上含有する化合物であり、さらに酸素や炭素を
含有する化合物も使用される。この窒素含有非金属化合
物としては、グアニジン化合物、オキシム類、アミド
類、テトラゾール誘導体、芳香族ニトロ化合物および硝
酸アンモニウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種
以上の化合物が好ましい。

【００１６】グアニジン化合物としてニトログアニジン
（ＣＨ₄Ｎ₄Ｏ₂，窒素含有量５３．８％）、トリアミ
ノグアニジンナイトレート（ＣＨ₉Ｎ₇Ｏ₃，窒素含有
量５８．６％）、グアニジンナイトレート（ＣＨ₆Ｎ₄
Ｏ₃，窒素含有量４５．９％）などが使用される。オキ
シム類としてヒドロキシグリオキシム（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ₄Ｎ
₂，窒素含有量２３．３％）などが使用される。アミド
類としてオキサミド（Ｃ₂Ｈ₄Ｎ₂Ｏ₂，窒素含有量３
１．８％）があげられる。テトラゾール誘導体としてア
ミノテトラゾール（Ｎ₅Ｈ₃Ｃ，窒素含有量８２．４
％）があげられる。芳香族ニトロ化合物としてニトロト
ルエン（ＮＨ₇Ｏ₂Ｃ₇，窒素含有量１１．６％）など
が使用される。さらに、硝酸アンモニウム（ＮＨ₄ＮＯ
₃，窒素含有量２３．３％）が使用される。これらの化
合物は常温で固体または液体である。

【００１７】この窒素含有非金属化合物の窒素含有量が
低い場合、実質的に一酸化炭素を生成しないためには、
多量の酸化剤を必要とするので窒素含有非金属化合物の
配合量を多くすることができない。そのため、窒素含有
非金属化合物の窒素含有量は１１重量％以上であること
が必要である。また、その含有量は多いほど好ましい
が、実際に存在する化合物であり、取扱いが容易である
ことが必要なため、その上限は、８３重量％であること
が望ましい。そして、窒素含有非金属化合物は、過塩素
酸塩と配合されて燃焼した際には、多量の窒素、二酸化
炭素、水および酸素を生成する。しかも、金属元素等を
含まないため、燃焼後に残渣を生成しないという特長を
有する。

【００１８】この窒素含有非金属化合物の配合量は、多
いほど生成ガス量を増大させることができ、また生成ガ
ス中の窒素ガスの比率が高くなり、より清浄なガスを生
成することができる。しかし、その配合量は実質的に一
酸化炭素を生成させないような配合量であり、また酢酸
セルロースの配合量が８重量％以上となり、しかも前述
のように酢酸セルロースが粉体成分を完全に被覆するこ
とができるような配合量でなければならない。そのた
め、その配合量は１０〜４５重量％の範囲であることが
望ましい。

【００１９】この発明のガス発生剤組成物は、酢酸セル
ロースと過塩素酸塩に、所定量の窒素含有非金属化合物
が配合されて構成され、ペレット状、棒状、ディスク状
等の所望形状に成形される。

【００２０】なお、このガス発生剤組成物は、必要によ
り、酢酸セルロースの一部をトリアセチン（Ｃ₃Ｈ
₅（ＯＣＯＣＨ₃）₃）、ジエチルフタレート、ジメチ
ルフタレート等の酢酸セルロースとなじみの良い可塑剤
で置換することができる。これらの可塑剤のうち、トリ
アセチンが最も酸素量が多く、多量の酸化剤を必要とし
ないため好ましい。また、必要により金属粉やカーボン
ブラック等の燃焼調整剤を配合することができる。

【００２１】以上のように構成されたガス発生剤組成物
は、アジ化ナトリウムを含有していないので、取扱いが
容易であり、腐食性のナトリウムやナトリウム化合物を
生成するおそれはない。また、生成ガス中に実質的に一
酸化炭素を生成しないため、安全性が高く、しかも生成
ガス量が多いためガス発生剤の量が少なくて済み、ガス
発生器の小型化を図ることができる。

【００２２】

【作用】この発明のガス発生剤組成物は、酢酸セルロー
スと過塩素酸塩とを主成分とし、特定の窒素含有非金属
化合物が配合された組成物である。そして、この窒素含
有非金属化合物中には窒素が１１重量％以上含有されて
いる。そのため、窒素含有非金属化合物は過塩素酸塩と
反応して、窒素ガスなどの無毒性のガスを大量に生成す
る。

【００２３】

【実施例】（実施例１）以下、この発明を具体化した実施例につい
て、図１を用いて説明する。

【００２４】まず、次のようにしてガス発生剤組成物を
調製した。原料混合物として、表１に示すように、酢化
度が５３％の酢酸セルロース（帝人（株）製）８重量
％、可塑剤としてトリアセチン（（株）大八化学工業所
製）２重量％、平均粒径が１７μｍの過塩素酸カリウム
（日本カーリット（株）製）５５重量％、窒素含有非金
属化合物としてニトログアニジン（中国火薬（株）製）
３５重量％よりなる組成物を用意した。これにアセトン
とメチルアルコールの混合溶剤を適量加えて均一に混合
し、薬塊を調製した。

【００２５】次いで、この薬塊を圧伸機に装填した。圧
伸機には予め直径が４mmのダイスが取付けられており、
薬塊は圧力によってこのダイスに通されることにより押
し出され棒状に成形される。この成形物を２mmの長さに
裁断して乾燥することによって、ペレット状のガス発生
剤組成物を得た。

【００２６】このガス発生剤組成物を島津製作所（株）
製の熱分解装置付ガスクロマトグラフ（形式：ＧＣ−１
４Ａ）を用いて、８００℃における燃焼時の生成ガス組
成および標準状態における生成ガス量を求めた。

【００２７】次に、ガス発生器について説明する。図１
に示すように、円筒状に形成されたガス発生器１はその
中心部に配置された点火室２とそのガス発生器１に同心
円状に形成された燃焼室３と、さらにその外周に同心円
状に形成された冷却捕集室４とを備えている。電気点火
器５および点火薬６は点火室２内に配置され、通電され
ると点火される。ペレット状のガス発生剤７は燃焼室３
内に装填され、点火薬６の点火による火炎で燃焼して炭
酸ガスなどのガスを発生する。この実施例では、前述の
ガス発生剤７を標準状態における生成ガス量が約３０リ
ットルとなるように燃焼室３内に装填した。冷却捕集材
８，９は燃焼室３および冷却捕集室４内に配置され、生
成ガスの冷却および固体の燃焼残渣を濾過捕集する。

【００２８】複数の通気孔１０，１１は点火室２と燃焼
室３との区画壁１２および燃焼室３と冷却捕集室４との
区画壁１３にそれぞれ設けられ、点火薬６の点火による
火炎の伝播や生成ガスの流通を行う。ガス流出孔１４は
冷却捕集室４の周壁１５に透設され、冷却捕集室４で冷
却されたガスがエアバッグ１６内に噴出される。

【００２９】そして、車両の衝突時などにおける信号に
基づいて点火器５により点火薬６が点火されると、その
炎が通気孔１０を介して燃焼室３に伝播され、燃焼室３
内のガス発生剤７が燃焼してガスを発生する。このガス
は冷却捕集材８、通気孔１１を介して冷却捕集室４内に
導入される。このガスはさらに冷却捕集材９を介してガ
ス流出孔１４から噴出される。

【００３０】次に、このガス発生器１を６０リットルの
タンクに取付けて作動させた場合のタンク内温度を、素
線径が５０μｍのアルメロクロメル型熱伝対で測定し
た。この結果を表２に示す。なお、表２において、生成
ガス量は１ｇのガス発生剤組成物が燃焼した際に生成す
る二酸化炭素、水、酸素および窒素の標準状態における
合計容積を示す。（実施例２〜９）表１に示す組成で、実施例１と同様の
方法によりガス発生剤組成物を各々製造し、同じ方法で
各々特性を評価した。その結果を表２に示す。（比較例１，２）表１に示す組成で、実施例１と同様の
方法によりガス発生剤組成物を製造し、同じ方法で各々
評価した。その結果を表２に併せて示す。

【００３１】なお、タンク内ガス温度はガス発生剤組成
物の燃焼温度により変化し、燃焼温度が高いものほどタ
ンク内ガス温度が高い温度を示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】表１の結果より、各実施例においては、酢
酸セルロースが８〜２６重量％、過塩素酸カリウムが４
５〜８７重量％、窒素含有非金属化合物が１０〜４２重
量％配合されている。そのため、ガス発生剤の燃焼時に
おける生成ガス中の有害な一酸化炭素濃度を実質的に生
成しないようにすることができる。

【００３５】しかも、窒素含有非金属化合物を含まない
比較例１と比較すると、いずれの実施例においても生成
ガス量が増大し、タンク内ガス温度の低下がみられた。
また、比較例２に示すように、窒素含有非金属化合物の
窒素含有率が９．４％の場合には、生成ガス量の増大お
よびタンク内ガス温度の低下はほとんどみられなかっ
た。また、可塑剤としてのトリアセチンを含まない場合
（実施例９）においても、いずれの特性もバランス良
く、かつ良好に維持される。

【００３６】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、発明の趣旨より逸脱しない範囲で例えば
次のように構成を任意に変更して具体化してもよい。（１）実施例において、酢酸セルロースの酢化度が異な
るものを用いること。（２）この発明のガス発生剤組成物７を車両に装着され
る運転席用のエアバッグ装置のほか、助手席用のエアバ
ッグ装置に用いられるガス発生器に装填すること。（３）ガス発生剤組成物７を車両用以外の救命袋、ゴム
ボート、脱出シュートなどのエアバッグ装置のガス発生
器に装填して燃焼ガスにより展開させること。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明のガス発
生剤組成物によれば、次のような優れた効果を奏する。

【００３８】すなわち、生成ガス量を多くすることがで
きるとともに、燃焼温度を低下させることができて、ガ
ス発生器内のガス発生剤の量を減らすことが可能とな
り、ガス発生器の小型化を図ることができる。また、ア
ジ化ナトリウムを含有しない組成物であって、実質的に
一酸化炭素を生成するおそれがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化した実施例のガス発生剤組成
物を装填したガス発生器を示す縦断面図である。

【符号の説明】

７…ペレット状のガス発生剤組成物。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酢酸セルロースと過塩素酸塩とを主成分
とし、少なくとも窒素および水素よりなり、窒素を１１
重量％以上含有する窒素含有非金属化合物を含有するこ
とを特徴とするガス発生剤組成物。
【請求項２】前記窒素含有非金属化合物がグアニジン
化合物、オキシム類、アミド類、テトラゾール誘導体、
芳香族ニトロ化合物および硝酸アンモニウムよりなる群
から選ばれた少なくとも１種以上の化合物であることを
特徴とする請求項１に記載のガス発生剤組成物。