JPH0859385A - 吸湿性の小さいガス発生剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】その臨界湿度が８０％以上であるアルカリ金属
アジド、ＭＯ・ｎＦｅ₂Ｏ₃ （Ｍは２価の金属、ｎは０
〜１０までの実数）で表されるフェライト、アルカリ金
属の硝酸塩又は過塩素酸塩、硫黄及びステアリン酸塩を
含有するガス発生剤組成物 【効果】湿度に対する影響の少ないガス発生剤組成物が
得られた。又、等方性バリウムフェライトを使用するこ
とにより落槌感度の低下及び粉末流動性の向上が得ら
れ、より安全にガス発生剤組成物を製造することが可能
となった。

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に関す
る。更に詳しくは、自動車の運転者及び同乗者保護用の
エアバッグを膨張させる為のガス発生剤組成物に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両が衝突等の事故にあった
際に、運転者及び同乗者を保護する為の安全装置として
のエアバッグは既に良く知られている。通常これらのエ
アバッグは自動車の他の物体や車両に対する激しい衝突
を電気式あるい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、最終的にガス発
生剤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】このようなエアバッグシステムは特開昭４
９−３０２８７号、同４９−５０１１０号、同４９−１
１３７８１号、同５０−７１５９４号、同５０−９５１
９２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並びにこれらの物質の反応から
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。ここで使用されているアルカリ金
属アジド、典型的にはアジ化ナトリウムにはいくつかの
欠点が存在する。即ち、それ自体が非常に毒性が強いば
かりでなく、空気中の水分及び二酸化炭素を酸性環境下
で吸収して、有毒かつ爆発性のあるアジ化水素ガスに容
易に加水分解される。このアジ化水素ガスは銅や鉛など
の重金属と容易に反応して、不意の着火や爆轟を起こし
やすい固体を生成するという特質を持つ。

【０００４】さらに、ガス発生剤組成物中のアジ化ナト
リウムが分解した場合には燃焼速度の低下が起こり、事
故の際に所定の時間内に充分膨張しなくなるばかりか、
はなはだしい場合には着火せず、乗員の保護機能が不能
となることもある。従って、ガス発生剤組成物は長期間
の振動や幅広い温度範囲への暴露にも十分耐えられるよ
うに、通常厳重なシール材によって保護されているが、
万一、シ−ル材が破壊しても、急激な性能の低下を来さ
ないように組成物自体が湿度に対して十分な抵抗力を持
つ必要がある。所で湿度への抵抗を高める手段として
は、例えばＵＳＰ４，９８１，５３６においてはガス発
生剤組成物に酸化マグネシウム及び／又はタルクが添加
されており、これにより雰囲気中の湿度と二酸化炭素に
対する抵抗力が高められる事が示されている。しかし該
発明の実施例においては、相対湿度６０％の雰囲気に、
しかも限定された時間（９６時間）錠剤を暴露しただけ
でアジ化水素の放出がなかったとしているが、これは錠
剤表面に吸湿された水分及び二酸化炭素がタルク等によ
って吸収、中和されたものであり、中和成分が消費し尽
くされた後のさらなる暴露に対する効果については記載
がない。

【０００５】又、特開平１−２７５４９１号には疎水性
ヒュームドシリカによる効果についての記載が見られ
る。しかしこの特開平において、２％添加のヒュームド
シリカが有効であったとされるその実施例３、４におい
ては、該発明において必須の成分とされ、かつ吸湿性の
高い硝酸ナトリウムが含まれていない。従って、硝酸ナ
トリウムが存在する場合の疎水性ヒュームドシリカの効
果は不明である。尚、高価なヒュームドシリカを使用す
ることは工業的に得策な手段とは言いがたい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の様なアルカリ金
属アジドを必須の成分として含有する通常のガス発生剤
組成物が持つ吸湿分解性に起因する問題点に鑑み、本発
明が解決しようとする課題は、吸湿性の小さいガス発生
剤組成物を開発することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の課題
を解決するために、アルカリ金属アジドを必須の成分と
して含有するガス発生剤組成物の構成成分につき、鋭意
研究の結果本発明に到達した。

【０００８】即ち本発明は （１）ガス発生剤組成物を構成するすべての成分の臨界
湿度が８０％以上であるガス発生剤組成物 （２）アルカリ金属アジド、ＭＯ・ｎＦｅ₂ Ｏ₃ （Ｍは
２価の金属、ｎは０〜１０までの実数）で表されるフェ
ライト、アルカリ金属の硝酸塩又は過塩素酸塩、硫黄及
びステアリン酸塩を含有する前項（１）のガス発生剤組
成物 （３）アルカリ金属アジドがアジ化ナトリウムである前
項（２）のガス発生剤組成物 （４）ＭＯ・ｎＦｅ₂ Ｏ₃ で表されるフェライトの金属
Ｍが、マンガン、鉄、カルシウム、マグネシウム、銅、
鉛、ニッケル、コバルト、亜鉛、カドミウム、バリウム
又はストロンチウムである前項（２）のガス発生剤組成
物 （５）アルカリ金属の硝酸塩又は過塩素酸塩がそれぞれ
硝酸カリウム又は過塩素酸カリウムである前項（２）の
ガス発生剤組成物 （６）ステアリン酸塩がステアリン酸マグネシウム、ス
テアリン酸亜鉛又はステアリン酸アルミニウムである前
項（２）のガス発生剤組成物 （７）ＭＯ・ｎＦｅ₂ Ｏ₃ で表されるフェライトが等方
性構造である前項（４）のガス発生剤組成物に関する。

【０００９】本発明を詳細に説明する。本発明に於いて
ガス発生剤組成物を構成する各成分としては臨界湿度８
０％以上の物質が使用される。物質の吸湿性に対する感
度の目安は臨界湿度によって示されるが、臨界湿度より
低い湿度に於いては物質は全く又はごくわずかしか吸湿
しない。その測定方法は「粉体を中心とした製剤学（廣
川書店発行）ｐ２２１〜２２３」に記載されている。
又、その測定方法に用いられる「一定の温度で一定の湿
度を与える溶液」の具体例は「化学便覧基礎編（日本化
学会編・丸善発行）II−１４３表８−２２」に示さる。
本発明のガス発生剤組成物に用いられる全成分の臨界湿
度は８０％以上であるが、この値は日本の各地点及び世
界のほとんどの地点での年平均湿度より高い値である。
（「世界大百科事典（平凡社）第１３巻ｐ２１８」） ガス発生剤組成物を構成するの成分の中に１種類でも吸
湿性の高い（臨界湿度の低い）成分（物質）が存在する
と、それ以外の成分に低湿性の物質を使用していたとし
ても、その物質が吸湿した際アジ化ナトリウムと接触
し、前述のようなアジ化ナトリウムの分解による弊害が
生じることになる。

【００１０】本発明に使用されるアルカリ金属アジドの
好ましい例としては、臨界湿度が８０％であるアジ化ナ
トリウムが挙げられる。ガス発生剤組成物の燃焼特性は
主にアジ化ナトリウムの粒子径により制御され、衝突の
際に、６０ミリ秒の時間内にガスの発生を完結しておく
ために使用するアジ化ナトリウム平均粒子径としては１
０〜６０μｍのものが好ましい。特に打錠性の点から平
均粒子径４０〜６０μｍ程度のものが好ましい。

【００１１】ＭＯ・ｎＦｅ₂ Ｏ₃ で示されるフェライト
の金属Ｍの好ましい具体例としてはマンガン、鉄、カル
シウム、マグネシウム、銅、鉛、ニッケル、コバルト、
亜鉛、カドミウム、バリウム、ストロンチウム、マンガ
ン又はストロンチウムが挙げられるが、好ましいフェラ
イトの例はバリウムフェライト及びストロンチウムフェ
ライトである。ＭＯ・ｎＦｅ₂ Ｏ₃ で示されるフェライ
トにおけるｎは０〜１０より好ましくは４〜８の実数を
示す。バリウムフェライトは比表面積が１〜５ｍ² ／ｇ
程度のものが、又ストロンチウムフェライトは比表面積
が１〜５ｍ² ／ｇ程度のものが８７％の相対湿度に於い
ても吸湿性はなく、最も好ましいフェライトである。さ
らに通常のバリウムフェライトは等方性構造であるた
め、走査電子顕微鏡写真からもわかる様に個々の粒子の
粒形がより球状に近く、しかも球径が揃っており、流動
性に優れ、直接打錠を可能としておりコスト面において
優れている。

【００１２】本発明で使用されるアルカリ金属硝酸塩の
好ましい具体例は臨界湿度が８７％以上である硝酸カリ
ウムである。又本発明で使用される過塩素酸塩の好まし
い具体例は臨界湿度が８７％以上である過塩素酸カリウ
ムである。本発明で使用される硫黄は、８７％以上の臨
界湿度を有する。本発明で使用されるステアリン酸塩の
好ましい具体例としてはステアリン酸マグネシウム、ス
テアリン酸亜鉛、アテアリン酸アルミニウム、ステアリ
ン酸カルシウム等が挙げられ、特に好ましいものは８５
％の臨界湿度を有するステアリン酸マグネシウムであ
る。

【００１３】本発明のガス発生剤組成物においてアルカ
リ金属アジドは５０〜８０重量％、より好ましくは、６
０〜７０重量％の範囲で使用される。同様にＭＯ・ｎＦ
ｅ₂Ｏ₃ フェライトは５〜４０重量％より好ましくは１
０〜３０重量％の範囲で、アルカリ金属硝酸塩又は過塩
素酸塩は０〜３０重量％より好ましくは１〜２０重量％
の範囲で、硫黄は０〜２０重量％より好ましくは１〜１
５重量％の範囲で、ステアリン酸塩は０．１〜２重量％
より好ましくは０．３〜１重量％の範囲でそれぞれ含有
させられる。

【００１４】本発明のガス発生剤組成物は通常のガス発
生剤組成物と同様に、例えばボ−ルミル、Ｖ型混合機等
の混合機を用いて、均一に混合した後、回転式打錠機に
よって直径３〜１５ｍｍ、厚さ１〜１０ｍｍ程度の錠剤
に製造させる。

【００１５】ガス発生剤組成物を構成する成分としてそ
の臨界湿度が８０％以上である物質のみを使用する本発
明のガス発生剤組成物は湿度による影響が少なく、長期
間の使用に対して安心して使用が出来る。又、フェライ
トとして等方性バリウムフェライトを使用することによ
り一層の落槌感度の低下及び粉末流動性の向上が得ら
れ、より安全にガス発生剤組成物を製造することが可能
となる。

【００１６】

【実施例】以下に本発明を実施例により更に詳しく説明
するが、本発明がこれらの実施例に限定されるものでは
ない。又各実施例において部は重量部を示す。

【００１７】実施例１ アジ化ナトリウム６４．０重量部、バリウムフェライト
２６．０重量部、硝酸カリウム８．０重量部、硫黄２．
０重量部、ステアリン酸マグネシウム０．５重量部をボ
−ルミルにて６０ＲＰＭで２０分間混合した。ついで回
転式打錠機（菊水製作所、ＲＴ−Ｓ−９型）にて直径５
ｍｍ、厚さ３ｍｍの錠剤に成形して本発明のガス発生剤
組成物を得た。この錠剤２５ｇを圧力センサーを取り付
けた１０００ｃｃの密閉ステンレス容器中で、ホウ素−
硝石の点火薬を電気的に着火させたもので燃焼テストを
行い、発生するガスの最大ピーク圧に達するまでの時間
及び最大圧力を測定した。更にこの錠剤を２０℃、７５
％の相対湿度に調節された容器に入れて１ヵ月保存した
ものについても、上記の燃焼テストを行った。又、この
組成物の初期粉末（混合をおえた打錠する前の粉末）に
ついてサンドペーパー法（「火薬ハンドブック（工業火
薬協会編）ｐ２３５」）に基づく落槌感度試験を実施し
た。この方法はＪＩＳ Ｋ４８１０−７９に規定される
落槌感度試験よりも感度が高いことが示されており製造
時の安全性の評価となる。

【００１８】実施例２ アジ化ナトリウム６０重量部、バリウムフェライト２０
重量部、過塩素酸カリウム１５重量部、硫黄５重量部、
ステアリン酸マグネシウム０．８重量部を実施例１と同
じ方法で混合、打錠して本発明のガス発生剤組成物を得
た。更に実施例１と同じ方法で燃焼試験及び落槌感度試
験を行なった。

【００１９】実施例３ アジ化ナトリウム６４重量部、ストロンチウムフェライ
ト２２重量部、過塩素酸カリウム６重量部、硫黄８重量
部、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、打錠し本発明のガス発生剤組成物を
得た。更に実施例１と同じ方法で燃焼試験及び落槌感度
試験を行なった。

【００２０】実施例４ アジ化ナトリウム６８重量部、ストロンチウムフェライ
ト１５重量部、硝酸カリウム１５重量部、硫黄２重量
部、ステアリン酸マグネシウム０．８重量部を実施例１
と同じ方法で混合、打錠し本発明のガス発生剤組成物を
得た。更に実施例１と同じ方法で燃焼試験及び落槌感度
試験を行なった。

【００２１】比較例１ アジ化ナトリウム６４重量部、酸化第二鉄２６重量部、
硝酸ナトリウム８重量部、硫黄２重量部、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、打錠し比較用のガス発生剤組成物を得た。更に実施
例１と同じ方法で燃焼試験及び落槌感度試験を行なっ
た。

【００２２】比較例２（特開平５−１１７０６９、実施
例４に記載） アジ化ナトリウム７０重量部、硫酸アルミニウム２２重
量部、二酸化珪素８重量部、ステアリン酸マグネシウム
０．４重量部を実施例１と同じ方法で混合、打錠し比較
用のガス発生剤組成物を得た。更に実施例１と同じ方法
で燃焼試験及び落槌感度試験を行なった。

【００２３】比較例３（特開昭４９−５０１１０ 実施
例１に記載） アジ化ナトリウム５７重量部、硝酸カリウム１７重量
部、二酸化珪素２６重量部、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、打錠し比較
用のガス発生剤組成物を得た。更に実施例１と同じ方法
で燃焼試験及び落槌感度試験を行なった。

【００２４】性能試験結果 各実施例、比較例で得られたガス発生剤組成物について
の組成比、燃焼試験及び落槌感度試験の結果等を表１及
び表２にそれぞれまとめた。組成の欄における数値は重
量部を意味する。

【００２５】

【表１】 表１ 実施例 臨界湿度 １ ２ ３ ４ （％） 組成 アジ化ナトリウム 64.0 60.0 64.0 68.0 80% バリウムフェライト 26.0 20.0 87% 以上 ストロンチウムフェライト 22.0 15.0 87% 以上 硝酸カリウム 8.0 15.0 87% 以上 過塩素酸カリウム 15.0 6.0 87% 以上 硫黄 2.0 5.0 8.0 2.0 87% 以上 ステアリン酸マグネシウム 0.5 0.8 0.5 0.8 85% 初期燃焼テスト 最大ピーク時間（ｍｓ） ５８ ６２ ６０ ４８ − 最大ピーク（ａｔｏｍ） ５７ ５４ ５９ ６２ − 加湿試験後の燃焼テスト 最大ピーク時間（ｍｓ） ６３ ６５ ６１ ５２ − 最大ピーク圧（ａｔｍ） ５６ ５４ ５７ ６１ − 落槌試験 サンドペーパー法（ｃｍ） ９０ ８５ ７５ ７０ −

【００２６】

【表２】 表２ 比較例 臨界湿度 １ ２ ３ （％） 組成 アジ化ナトリウム 64.0 70.0 57.0 80% 硫酸アルミニウム 22.0 30% 硝酸カリウム 17.0 87% 以上 硝酸ナトリウム 8.0 30% 酸化第二鉄 26.0 76% 二酸化珪素 8.0 26.0 50% 硫黄 2.0 87% 以上 ステアリン酸マグネシウム 0.5 0.5 0.5 85% 初期燃焼テスト 最大ピーク時間（ｍｓ） ６０ ４０ ３８ − 最大ピーク圧（ａｔｍ） ５７ ７２ ７２ − 加湿試験後の燃焼テスト 最大ピーク時間（ｍｓ） １２０ 着火せず ９５ − 最大ピーク圧（ａｔｍ） ４８ 着火せず ６０ − 落槌試験 サンドペーパー法（ｃｍ） ７５ ４３ ７０ −

【００２７】表１および表２より以下の事がわかる。ア
ジ化ナトリウムを始めとする臨界湿度が８０％以上であ
る物質のみから構成される本発明のガス発生剤組成物は
７５％湿度で長時間放置後においても燃焼特性は殆ど変
化がない。これに対し、臨界湿度が８０％未満の成分を
含む比較例のガス発生剤組成物は着火がかなり遅れ、発
生圧力が低下したり、はなはだしいものは不着火となっ
た。又、バリウムフェライトを使用した場合にはストロ
ンチウムフェライトや酸化第二鉄よりも落槌感度が低く
危険性がより小さいことが判る。

【００２８】

【発明の効果】湿度に対する影響の少ないガス発生剤組
成物が得られた。又、等方性バリウムフェライトを使用
することにより落槌感度の低下及び粉末流動性の向上が
得られ。又、等方性バリウムフェライトを選択すること
により落槌感度の低下及び粉末流動性の向上が得られ、
より安全に製造することが可能となった。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス発生剤組成物を構成するすべての成分
   の臨界湿度が８０％以上であるガス発生剤組成物
2. 【請求項２】アルカリ金属アジド、ＭＯ・ｎＦｅ₂ Ｏ₃
   （Ｍは２価の金属、ｎは０〜１０までの実数）で表され
   るフェライト、アルカリ金属の硝酸塩又は過塩素酸塩、
   硫黄及びステアリン酸塩を含有する請求項１のガス発生
   剤組成物
3. 【請求項３】アルカリ金属アジドがアジ化ナトリウムで
   ある請求項２のガス発生剤組成物
4. 【請求項４】ＭＯ・ｎＦｅ₂ Ｏ₃ で表されるフェライト
   の金属Ｍが、マンガン、鉄、カルシウム、マグネシウ
   ム、銅、鉛、ニッケル、コバルト、亜鉛、カドミウム、
   バリウム又はストロンチウムである請求項２のガス発生
   剤組成物
5. 【請求項５】アルカリ金属の硝酸塩又は過塩素酸塩がそ
   れぞれ硝酸カリウム又は過塩素酸カリウムである請求項
   ２のガス発生剤組成物
6. 【請求項６】ステアリン酸塩がステアリン酸マグネシウ
   ム、ステアリン酸亜鉛又はステアリン酸アルミニウムで
   ある請求項２のガス発生剤組成物
7. 【請求項７】ＭＯ・ｎＦｅ₂ Ｏ₃ で表されるフェライト
   が等方性構造である請求項４のガス発生剤組成物