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JP2002187790A - ガス発生剤組成物およびそれを使用したガス発生器 - Google Patents

ガス発生剤組成物およびそれを使用したガス発生器

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JP2002187790A
JP2002187790A JP2001284371A JP2001284371A JP2002187790A JP 2002187790 A JP2002187790 A JP 2002187790A JP 2001284371 A JP2001284371 A JP 2001284371A JP 2001284371 A JP2001284371 A JP 2001284371A JP 2002187790 A JP2002187790 A JP 2002187790A
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gas
gas generating
nitrate
generating composition
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JP2001284371A
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Hidefumi Sato
英史 佐藤
Hiromichi Kubo
大理 久保
Kenjiro Ikeda
健治郎 池田
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Nippon Kayaku Co Ltd
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Priority to PCT/JP2001/008780 priority patent/WO2002030850A1/ja
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    • C06D5/06—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by reaction of two or more solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/16—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
    • B60R21/26—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow
    • B60R21/264—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow using instantaneous generation of gas, e.g. pyrotechnic
    • B60R21/2644—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow using instantaneous generation of gas, e.g. pyrotechnic using only solid reacting substances, e.g. pellets, powder

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Abstract

(57)【要約】 【課題】ガス発生器に使用可能な好適な燃焼速度を有し
たガス発生剤組成物において、ガス発生剤の燃焼により
発生するガス１モル当たりの発熱量を抑えることで、ガ
ス発生器の小型・軽量化を達成すること。 【解決手段】含窒素有機化合物、酸化剤、及び添加剤か
ら成るガス発生剤組成物にあって、ガス発生剤の燃焼に
より発生するガス１モル当たりの発熱量が１２５ＫＪ以
下であるガス発生剤組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス発生剤組成物
に関し、特に小型・軽量のガス発生器に好適なガス発生
剤組成物及びこれを使用したガス発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】自動車
の安全装置に用いられるガス生成用組成物は、一般に、
ナトリウムアジドを基剤とする燃料と、酸化剤を含有す
る。しかし、ナトリウムアジドの毒性、及び取り扱い上
の制約より、以前からアジド含有ガス生成用混合物に代
わる代替物を見いだす試みがなされて来た。米国特許第
５７８３７７３には、酸化剤に相安定化硝酸アンモニウ
ム、燃料成分にトリアミノグアニジンナイトレート（以
下ＴＡＧＮと省略する）、及びＴＡＧＮ／硝酸グアニジ
ンの組合せが開示されている。さらに米国特許５７８０
７６８では燃料成分に硝酸グアニジン／ニトログアニジ
ンを、酸化剤としては過塩素酸塩を主剤とした組成物が
開示されている。これらはいずれも本来、反応性の低い
酸化剤、及び燃料に対し、例えば、ＴＡＧＮ、過塩素酸
塩のように反応性の高い成分を組み合わせることで好適
な燃焼速度を得ようとするものであるが、その反面で組
成物の発熱量も上昇するため、ガス発生器にとっては好
適なガス発生剤とは言えない。特開平２０００−８６３
７５では燃料として分子中に酸素原子を原子量比で２５
％以上含有する化合物と金属酸化物及び金属複酸化物の
組合せが開示されている。本組成物では燃焼温度は低く
設計されているが、酸化剤に金属酸化物を用いているた
めに重量当たりのガス発生モル数が満足いくものではな
く、エアバッグを膨らますために必要な発生ガスのモル
数を確保しようとすると、使用するガス発生剤量が増加
することから、結果的にガス発生剤の燃焼により発生す
る熱量は増加する。即ち、これら組成物を使用したガス
発生器では多量の冷却材が必要となることから、ガス発
生器の小型・軽量化を達成するのは困難である。
【０００３】本発明は、ガス発生器の小型・軽量化を可
能とするガス発生剤組成物の提供を目的とするものであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意検討
した結果、ガス発生剤組成物の燃焼により発生するガス
１モル当たりの発熱量を特定の範囲に設定することによ
り上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成す
るに至ったものである。即ち本発明は、（１）含窒素有
機化合物、酸化剤及び添加剤を含有するガス発生剤組成
物にあって、ガス発生剤の燃焼により発生するガス１モ
ル当たりの発熱量が１２５ＫＪ以下であるガス発生剤組
成物、（２）発生するガス１モル当たりの発熱量が１１
５ＫＪ以下である（１）に記載のガス発生剤組成物、
（３）ガス発生剤組成物の燃焼により発生するガスのモ
ル数が該組成物１００ｇ当たり２．７０モル以上である
（１）又は（２）に記載のガス発生剤組成物、（４）ガ
ス発生剤組成物１ｇ当りの発熱量が４５００Ｊ以下であ
る（１）〜（３）のいずれか１項に記載のガス発生剤組
成物、（５）上記含窒素有機化合物が、炭酸グアニジ
ン、硝酸グアニジン、硝酸アミノグアニジン及びそれら
の混合物より成る群から選ばれる１種である（１）〜
（４）のいずれか１項に記載の組成物、（６）上記酸化
剤が塩基性硝酸銅と、アルカリ土類金属の硝酸塩及び相
安定化硝酸アンモニウムからなる群より選ばれる少なく
とも１種との混合酸化剤である請求項１〜５のいずれか
１項に記載の組成物、（７）上記添加剤がシラン化合物
であり、その含有量が、０．１〜１５重量％である
（１）〜（６）のいずれか１項に記載のガス発生剤組成
物、（８）上記添加剤が成形用バインダであり、その含
有量が０．１〜１５重量％である（１）〜（７）のいず
れか１項に記載のガス発生剤組成物、（９）４０〜６０
重量％の硝酸グアニジン、１５〜５０重量％の硝酸スト
ロンチウム、１〜３０重量％の塩基性硝酸銅、０．５〜
１０重量％の添加剤からなる（１）〜（４）のいずれか
１項に記載のガス発生剤組成物、（１０）４０〜６０重
量％の硝酸グアニジン、１５〜５０重量％の硝酸ストロ
ンチウム、１〜３０重量％の塩基性硝酸銅、１〜３０重
量％の相安定化硝酸アンモニウム、０．５〜１０重量％
の添加剤からなる（１）〜（４）のいずれか１項に記載
のガス発生剤組成物、（１１）（１）〜（１０）のいず
れか１項に記載のガス発生剤組成物を使用したガス発生
器、に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。
【０００６】本発明のガス発生剤組成物は、含窒素有機
化合物、酸化剤、及び添加剤から構成され、ガス発生剤
の燃焼により発生するガス１モル当たりの発熱量が１２
５ＫＪ以下であるガス発生剤組成物である。ガス発生器
の小型・軽量化を追及していく上で、ガス発生剤の燃焼
により発生するガス１モル当たりの発熱量を抑えること
は極めて重要な因子であり、発生ガス１モル当たりの発
熱量が大きいガス発生剤を用いたガス発生器では、ガス
発生器内に多量の冷却材を必要とし、ガス発生器の小型
・軽量化が困難となるため、ガス１モル当たりの発熱量
はさらに１１５ＫＪ以下が好ましく、１０５ＫＪ以下が
より好ましい。エアバッグは、ガス発生剤が燃焼し、ガ
ス発生器から発生する発生ガスのモル数と発生ガスの温
度によって膨らむ。従って、安全に乗員を保護するため
には充分な発生ガスのモル数と低い発生ガス温度が必要
となってくる。
【０００７】しかし、発生ガスの温度が低く過ぎると
と、エアバッグを膨らませるために必要なガス量（体
積）を得るためには多くにガスモル数、すなわち多くの
ガス発生剤が必要となり、これが過度となればガス発生
器の小型・軽量化を可能とするガス発生剤組成物を提供
しようという本発明の趣旨が没却しかねない。そのた
め、必要とされるガス発生器の小型・軽量化の程度にも
よってガス１モル当たりの発熱量の下限値は適当に設定
することが好ましいが、ガス１モル当たりの発熱量は７
３ＫＪ以上が好ましく、９５ＫＪ以上が極めて好適であ
る。つまり、必要とされるガス発生剤量及び冷却材量を
最小とし、以ってガス発生器を小型・軽量化するには、
ガス１モル当たりの発熱量を９５〜１０５ＫＪとするの
が最も好適であるといえる。
【０００８】また、本発明のガス発生剤組成物は１００
ｇ当たりの発生ガスのモル数が、２．７０モル以上、好
ましくは２．８０モル以上の組成物であることが好まし
い。これよりも発生モル数が少ない場合には、ガス発生
剤の使用量が増大し、ガス発生器の小型・軽量化が達成
できない。１００ｇ当たりの発生ガスのモル数が高い場
合であっても、発熱量が高ければ、ガス発生器内に多量
の冷却剤を必要とし、また、発熱量が低い場合であって
も、１００ｇ当たりの発生ガスのモル数が低くければ、
結局、使用ガス発生剤量が増し、何れの場合において
も、ガス発生器の小型・軽量化達成は困難となる。
【０００９】また、ガス発生剤組成物１００ｇ当りの発
生ガスのモル数が多ければ、極めて高温の発熱量を示し
ても、発生ガス１モル当りの発熱量を抑えることができ
るが、ガス発生剤組成物が装填されるガス発生器内の部
品の耐熱性の点から、ガス発生剤組成物１ｇあたりの発
熱量が４５００Ｊ以下であることが好ましく、４０００
Ｊ以下であることが更に好ましく、３３００Ｊ以下であ
ることがより好ましい。また、発生ガスの温度について
は、バッグの損傷、乗員の火傷の点から、出来るだけ低
く抑える必要がある。
【００１０】なお、上述した「発生するガス１モル当た
りの発熱量」「ガス発生剤組成物１ｇあたりの発熱量」
「ガス発生剤組成物１００ｇ当りの発生ガスのモル数」
は、通常の方法により測定することができるが、ガス発
生剤組成物の酸素バランスが０の場合（すなわち、完全
燃焼を起こす場合）などにおいては、理論計算によって
これらの値を求めることができる。ガス発生剤成分中の
炭素原子はＣＯ２に、窒素原子はＮ２になるとして計算
する。また、Ｈ２Ｏが発生する場合は、通常ガス（水蒸
気）としてエアバッグに供給されるので、ガスとして計
算する。
【００１１】本発明で用いる含窒素有機化合物として
は、一般的にエアバッグ用ガス発生剤に燃料として使用
可能な含窒素有機化合物、例えば、テトラゾール類、グ
アニジン誘導体などを用いることができ、ガス発生剤組
成物における含有量は、酸化剤、添加剤の種類、酸素バ
ランス等により異なるが、好ましくは３０〜７０重量
％、更に好ましく３５〜６０重量％である。また、ガス
発生剤組成物の燃焼により発生するガス１モル当たりの
発熱量を１２５ＫＪ以下（好ましくは１１５ＫＪ以下）
に、発生するガスのモル数を１００ｇ当たり２．７０モ
ル以上に調整するために、含窒素有機化合物として、炭
酸グアニジン、硝酸グアニジン、硝酸アミノグアニジン
及びそれらの混合物より成る群から選ばれる１種を用い
るのが好ましい。特に硝酸グアニジンは比較的低コスト
であり、２００℃より高い融点を有し、極めて熱的に安
定性であること、更には耐環境性の観点などからガス発
生剤に好適なものである。更に、これらの化合物は、分
子中に、酸素原子を含有し、完全燃焼に必要な酸化剤が
少なくてすむことから高い発生モル数が期待できる。ま
た、高い負の標準生成エンタルピーΔHfを有し、その結
果、ガス発生剤組成物の燃焼中に放出されるエネルギー
量は小さく、ガス混合物の燃焼温度を低く抑えることが
出来る。従って、本発明の意図する発生ガス１モル当た
りの発熱量を抑えるために好ましい燃料と言える。
【００１２】含窒素有機化合物の５０％粒径は、大きす
ぎるとガス発生剤成形体とした場合の強度が低下し、ま
た、小さすぎると粉砕に多大なコストを必要とするた
め、５〜８０μｍが好ましく、さらに好ましくは、１０
〜５０μｍである。なお、本明細書において５０％粒径
とは個数基準５０％平均粒径を示すものである。
【００１３】本発明で用いる酸化剤としては、一般的に
エアバッグ用ガス発生剤に酸化剤として使用可能な酸化
剤を用いることができ、本発明のガス発生剤組成物にお
ける含有量は、含窒素有機燃料、添加剤の種類、酸素バ
ランス等により異なるが、好ましくは３０〜７０重量
％、更に好ましく３５〜６０重量％である。また、ガス
発生剤組成物の燃焼により発生するガス１モル当たりの
発熱量を１２５ＫＪ以下（好ましくは１１５ＫＪ以下）
に、発生するガスのモル数を１００ｇ当たり２．７０モ
ル以上に調整するために、酸化剤として、相安定化硝酸
アンモニウム、過塩素酸アンモニウム、塩基性硝酸金
属、アルカリ金属の硝酸塩、過塩素酸塩又は塩素酸塩、
及びアルカリ土類金属の硝酸塩、過塩素酸塩又は塩素酸
塩からなる群より選ばれる１種以上を用いるのが好まし
いが、性能調整の容易さなどの点から、前記の群より選
ばれる２種以上を混合した混合酸化剤を用いるのが特に
好ましい。また、塩基性硝酸金属としては、塩基性硝酸
銅などが、アルカリ金属の硝酸塩としては、硝酸ナトリ
ウム、硝酸カリウム、硝酸ストロンチウムなどが、アル
カリ金属の過塩素酸塩としては、過塩素酸ナトリウム、
過塩素酸カリウム、過塩素酸ストロンチウムなどが、ア
ルカリ金属の塩素酸塩としては、塩素酸ナトリウム、塩
素酸カリウム、塩素酸ストロンチウムなどが、アルカリ
土類金属の硝酸塩としては、硝酸マグネシウム、硝酸カ
ルシウム、硝酸バリウムなどが、アルカリ土類金属の過
塩素酸塩としては、過塩素酸マグネシウム、過塩素酸カ
ルシウム、過塩素酸バリウムなどが、アルカリ土類金属
の塩素酸塩としては、塩素酸マグネシウム、塩素酸カル
シウム、塩素酸バリウムなどが、それぞれ例示できる。
なお、燃焼性を改善する目的で米国特許５７８０７６８
に開示されているように、過塩素酸塩を使用すること
は、塩素系のガス成分を含み、また、発生ガス中に金属
塩化物成分を生ずるおそれがあるので、本発明における
酸化剤としては過塩素酸塩以外の酸化剤を用いるのが好
ましいが、その他の酸化剤と混合して、または組み合わ
せる含窒素有機化合物などによっては、十分本発明の効
果を得ることができる。
【００１４】酸化剤として混合酸化剤を用いる場合、発
生ガス中の固体成分を排他し、燃焼性を改善するため
に、混合酸化剤は、硝酸ストロンチウム、塩基性硝酸銅
及び相安定化硝酸アンモニウムからなる群より選ばれる
１種以上を含有するのが好ましい。更に、硝酸ストロン
チウム、塩基性硝酸銅及び相安定化硝酸アンモニウムか
らなる群より選ばれる２種または３種で混合酸化剤を調
製するのが好ましい。混合酸化剤の一部に硝酸ストロン
チウムを使用すると、ガス発生剤としてより適切な燃焼
速度を得ることができる。また、硝酸ストロンチウムの
燃焼残渣は後述する含珪素化合物、金属酸化合物とのス
ラグ形成反応により、容易にろ過しうる生成物となり、
発生ガス中の固体成分を排他することができる。
【００１５】また、塩基性硝酸銅と、アルカリ土類金属
の硝酸塩及び相安定化硝酸アンモニウムからなる群より
選ばれる少なくとも１種との混合酸化剤も好適である。
【００１６】混合酸化剤の一部として塩基性硝酸銅を使
用すると、ガス発生剤組成物の着火能を改善することが
できる。一般に、ガス発生剤は点火具と伝火薬によっ
て、着火される。着火能の悪いガス発生剤では発熱量の
大きな伝火薬を多量に使用することを余儀なくされ、ガ
ス発生器当たりの総発熱量が増大することとなり、ガス
発生器の小型・軽量化は達成できない。更に、塩基性硝
酸銅の燃焼時に発生する燃焼残渣は溶融状態のCu2O(m.
p.=1232℃）/Cu(m.p.=1O83℃）ミストであるが、高融点
化合物であることから、ガス発生器中の冷却部材により
容易に除去できる。また、後述する硝酸ストロンチウム
のスラグ゛形成反応と共存させることにより、更に除去
し易くなる。この点においても、酸化剤混合系は効果的
である。
【００１７】また、混合酸化剤の一部に相安定化硝酸ア
ンモニウムを使用することが極めて有用である。相安定
化硝酸アンモニウムを用いることにより、発生ガスのモ
ル数が増加し、更に燃焼速度を増大させる効果があるこ
とがわかった。
【００１８】また、相安定化硝酸アンモニウムを用いた
系では、例えば、米国特許第５７８３７７３に開示され
ているＴＡＧＮのような反応性の高い成分と組合せる
と、製造上の危険性が伴う。そのため、相安定化硝酸ア
ンモニウムを用いる場合においては、ＴＡＧＮ以外の含
窒素有機化合物を用いるのが好ましいが、ＴＡＧＮと相
安定化硝酸アンモニウムとの組み合わせにおいても、本
発明の効果を十分発揮することができ、その他の酸化剤
や含窒素有機化合物、用いる添加剤によっては、安全な
ガス発生剤組成物となすことが可能である。
【００１９】本発明に用いることのできる相安定化硝酸
アンモニウムの相安定化の方法は特に限定されるもので
はなく、１つの公知技術としては硝酸アンモニウムにカ
リウム塩を加える方法が挙げられる。本発明では、硝酸
カリウムに少量の過塩素酸カリウム、硝酸カリウム、塩
素酸カリウム、亜硝酸カリウム、硫酸カリウム、塩化カ
リウム、蓚酸カリウムを加えることにより相安定化した
硝酸アンモニウムが好ましく、熱安定性、酸化能力等か
ら考えると、過塩素酸カリウム或いは硝酸カリウムで相
安定化した硝酸アンモニウムが特に好ましい。これらの
カリウム塩の硝酸アンモニウムへの添加量は１〜３０重
量％で、更に好ましくは１〜１５重量％である。相安定
化剤として、ジアンミン金属錯体などの金属錯体の使用
も可能である。ジアンミン金属錯体を用いる場合、金属
成分としては銅、ニッケル、及び亜鉛が好ましい。
【００２０】また、混合酸化剤として用いる相安定化硝
酸アンモニウムのガス発生剤組成物における含有量は、
含窒素有機燃料、添加剤の種類、酸素バランス等により
異なるが、好ましくは１〜４０重量％、更に好ましく１
〜３０重量％である。カリウム塩を用いて相安定化され
た硝酸アンモニウムを用いる場合には、ガス発生剤の燃
焼により低融点、低沸点の酸化カリウム、炭酸カリウ
ム、或いは塩化カリウムを生成する。これらの化合物は
ガス発生器内のフィルターでろ過することが極めて困難
であり、ガス発生器より外へ流出し、バッグの損傷、乗
員の火傷の恐れがあることから、ガス発生剤組成物にお
ける相安定化硝酸アンモニウムの含有量は上記範囲内に
設計することが好ましい。
【００２１】また、酸化剤の粒径は、大きすぎるとガス
発生剤成形体とした場合の強度が低下し、また、小さす
ぎると粉砕に多大なコストを必要とするため、５０％粒
径が５〜８０μｍのものが好ましく、５０％粒径が１０
〜５０μｍであるものはさらに好ましい。
【００２２】本発明で用いる添加剤としては、一般的に
エアバッグ用ガス発生剤に添加剤として使用可能な添加
剤を用いることができ、燃焼残渣を容易にろ過可能にす
るための成分（スラグ形成剤）や耐環境性能を付与する
ためのバインダなどが挙げられる。添加剤のガス発生剤
組成物中における含有量は、好ましくは１〜１５重量
％、更に好ましくは１〜１０重量％である。
【００２３】本発明において使用しうるスラグ形成剤と
しては、一般的にエアバッグ用ガス発生剤に添加剤とし
て使用可能なスラグ形成剤を用いることができ、窒化珪
素、炭化珪素、二酸化珪素、珪酸塩などを具体例として
あげることができるが、本発明においては特にシラン化
合物を採用するのが好ましい。
【００２４】本発明においてスラグ形成剤として使用し
うるシラン化合物は、有機珪素化合物であり、特に、ビ
ニルシラン、エポキシシラン、アクリルシラン、アミノ
シランなどのシランカップリング剤として知られている
シラン化合物が好適である。本発明のガス発生剤組成物
中のシラン化合物の含有量は０．１〜１５重量％、より
好ましくは０．５〜１０重量％、更に好ましくは０．５
〜８重量％である。この範囲よりも多い場合には、燃焼
温度が上昇し、発生ガス中に人体に害のある窒素酸化物
を発生するおそれがある。更には、ガス発生剤の発熱量
が増加し、本発明の目的が達成できないおそれがある。
本発明のガス発生剤組成物にシランカップリング剤を含
有することにより、硝酸ストロンチウムの燃焼反応から
生成する燃焼残渣は、ガス発生器内のフィルターにより
容易にろ過される化合物へと変化する。また、シランカ
ップリング剤を含有させることにより、成形体としての
強度を保証し、更には、燃焼速度を増加させる効果があ
ることがわかった。
【００２５】本発明において使用しうるバインダとして
は、一般的にエアバッグ用ガス発生剤に添加剤として使
用可能なバインダを用いることができ、その成形方法に
より異なる。具体的なプレス成形用バインダとしては合
成ヒドロタルサイト、酸性白土、タルク、べントナイ
ト、ケイソウ土、二硫化モリブデン、結晶性セルロー
ス、グラファイト、ステアリン酸マグネシウム、ステア
リン酸カルシウム等が挙げられる。また、押出成形用バ
インダとしては、カルボキシメチルセルロースのナトリ
ウム塩、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ル、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコ
ール、グアガム、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル
アミド又はこれらの混合物等をあげることができる。押
出成形の場合、これらバインダと滑り剤、具体的には界
面活性剤、カップリング剤、グラファイト、二硫化モリ
ブデン等を０．５〜５重量％添加することにより、成形
性が向上する。本発明のガス発生剤組成物中におけるバ
インダの含有量は０．１〜１５重量％が好ましく、更に
好ましくは１．０〜１０重量％である。含有量がこれよ
り多い場合には、燃焼速度を低下させ、さらには発生ガ
スのモル数が低下することから、充分な乗員保護性能を
果たさないおそれがある。また、これより少ない場合に
は耐環境性能に劣るおそれがある。
【００２６】また、本発明においては添加剤として燃焼
調整剤を用いることができる。使用可能な燃焼調整剤と
してはガス発生剤の燃焼を調整できるものであればよい
が、具体的には酸化鉄、酸化ニッケル、酸化銅、酸化亜
鉛、酸化マンガン、酸化クロム、酸化コバルト、酸化モ
リブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン等の金属
酸化物、水酸化銅、水酸化コバルト、水酸化亜鉛、水酸
化アルミニウム等の金属水酸化物、及び活性炭粉末、グ
ラファイト、カーボンブラック等の炭素類等を例示する
ことができる。ガス発生剤組成物中の燃焼調整剤含有量
は０〜１０重量％、更に好ましくは０−５重量％であ
る。
【００２７】次に、本発明の好ましい組合せの具体例に
ついて説明する。本発明のガス発生剤組成物において、
含窒素有機化合物に硝酸グアニジン、酸化剤に硝酸スト
ロンチウム、塩基性硝酸銅、相安定化硝酸アンモニウム
からなる群より選ばれる少なくとも２種を用いたものが
好ましく、具体的には、 ◆硝酸グアニジン：４０〜６０重量％、硝酸ストロンチ
ウム：１５〜５０重量％、塩基性硝酸銅：１〜３０重量
％、添加剤：残余分（好適には０．５〜１０重量％） ◆硝酸グアニジン：４０〜６０重量％、硝酸ストロンチ
ウム：１５〜５０重量％、塩基性硝酸銅：１〜３０重量
％、相安定化硝酸アンモニウム：１〜３０重量％、添加
剤：残余分（好適には０．５〜１０重量％）などが挙げ
られる。添加剤としては、シランカップリング剤と合成
ヒドロタルサイトの組合せ、押出成形用バインダと滑り
剤との組合せ、酸性白土などが好ましく、これらを用い
た具体例として、 ◆硝酸グアニジン：４０〜６０重量％、硝酸ストロンチ
ウム：１５〜５０重量％、塩基性硝酸銅：１〜２０重量
％、シランカップリング剤：０．５〜１０重量％、合成
ヒドロタルサイト：０．５〜１０重量％ ◆硝酸グアニジン：４０〜６０重量％、硝酸ストロンチ
ウム：１５〜５０重量％、塩基性硝酸銅：１〜３０重量
％、酸性白土：０．５〜１０重量％ ◆硝酸グアニジン：４０〜６０重量％、硝酸ストロンチ
ウム：１５〜５０重量％、塩基性硝酸銅：１〜２０重量
％、相安定化硝酸アンモニウム：１〜３０重量％、シラ
ンカップリング剤：０．５〜１０重量％、合成ヒドロタ
ルサイト：０．５〜１０重量％ ◆硝酸グアニジン：４０〜６０重量％、硝酸ストロンチ
ウム：１５〜５０重量％、塩基性硝酸銅：１〜３０重量
％、押出成形用バインダ：１〜１０重量％、滑り剤：０
〜５重量％ ◆硝酸グアニジン：４０〜６０重量％、硝酸ストロンチ
ウム：１５〜５０重量％、塩基性硝酸銅：１〜３０重量
％、バインダ：１〜１０重量％、酸性白土：１〜５重量
％、グラファイト：０．２〜５重量％ などが挙げられる。
【００２８】次に本発明のガス発生剤組成物の製造方法
の１例を説明する。前記した含窒素有機化合物、酸化
剤、及び添加剤は、まず、Ｖ型混合機、またはボールミ
ル等によって混合される。ここに、シランカップリング
剤を適量噴霧し、さらに水、又は溶媒を噴霧しながら混
合し、湿状の薬塊を得る。また、予めシランカップリン
グ剤を水、または溶媒と混合してから噴霧してもよい。
この時、含窒素有機化合物、酸化剤とシランカップリン
グ剤が化学結合を起こし、両者を結合する力が増加す
る。この後、造粒を行い、乾燥させると強固な顆粒が得
られる。これを打錠し、ガス発生剤成型体としてもよ
い。また、湿状の薬塊をそのまま押出成型機により、押
出成型品してもよい。いずれの場合も、ガス発生剤は成
型後、１０５℃前後の温度で乾燥させることによって、
過酷な環境条件にも耐えうる強固なガス発生剤成型体が
得られる。また、本発明のガス発生剤組成物の成形体形
状については、例えば、粉状、顆粒状、球状、円柱状、
単孔円筒状、多孔円筒状等のいずれの形態をとってもよ
く、特に限定されるものではない。
【００２９】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更
に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに
限定されるものではない。
【００３０】実施例１ 含窒素有機化合物成分として硝酸グアニジン：５２．９
重量部（５０％粒径、２０μｍ）、酸化剤成分として硝
酸ストロンチウム：３０．８重量部（５０％粒径、１３
μｍ）、及び塩基性硝酸銅：１０．９重量部（５０％粒
径１０μｍ）、バインダとして合成ヒドロタルサイト：
２．７重量部（５０％粒径、１０μｍ）をＶ型混合機に
より乾式混合した。次に、シラン化合物としてＮ−β−
（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン：２．７重量部を、ガス発生剤組成物全量に対し
て、１０重量％の水で希釈し、この水溶液を噴霧しなが
ら混合し、その後湿式造粒を行い、粒径１ｍｍ以下の顆
粒状にした。この顆粒を９０℃で１５時間乾燥した後、
回転式打錠機で直径５ｍｍ、高さ１．５ｍｍの形状にプ
レス成形し、その後、１０５℃で１５時間乾燥させ、本
発明のガス発生剤組成物の錠剤を得た。得られた錠剤を
カロリーメータ（島津製作所製、型式；ＣＡ−４Ｐ）に
より発熱量を測定した。その結果を、１ｇ当りの発熱
量、発生ガスのモル数、モル当たり発熱量とともに表１
に示す。
【００３１】実施例２ 含窒素有機化合物成分として硝酸グアニジン：５１．０
重量部（５０％粒径、２０μｍ）、酸化剤成分として硝
酸ストロンチウム：２５．１重量部（５０％粒径、１３
μｍ）、塩基性硝酸銅：８．９重量部（５０％粒径１０
μｍ）、相安定化硝酸アンモニウム（相安定化剤として
１５重量％の硝酸カリウムを含有）：９．６重量部、バ
インダとして合成ヒドロタルサイト：２．７重量部（５
０％粒径、１０μｍ）、シラン化合物としてＮ−β−
（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン：２．７重量部を用い、実施例１と同様の方法にて
ガス発生剤組成物を調製し、発熱量を測定した。その結
果を、１ｇ当りの発熱量、発生ガスのモル数、モル当た
り発熱量とともに表１に示す。
【００３２】実施例３ 含窒素有機化合物成分として硝酸グアニジン：５４．５
重量部（５０％粒径、２０μｍ）、酸化剤成分として硝
酸ストロンチウム：２２．０重量部（５０％粒径、１３
μｍ）、塩基性硝酸銅：２１．５重量部（５０％粒径１
０μｍ）、バインダとして酸性白土：２、０重量部を混
合、プレス成形後、ガス発生剤組成物を調製し、発熱量
を測定した。その結果を、１ｇ当りの発熱量、発生ガス
のモル数、モル当たり発熱量とともに表１に示す。
【００３３】実施例４ 含窒素有機化合物成分として硝酸グアニジン：５２．７
重量部（５０％粒径、２０μｍ）、酸化剤成分として硝
酸ストロンチウム：２２．４重量部（５０％粒径、１３
μｍ）、塩基性硝酸銅：２１．９重量部（５０％粒径１
０μｍ）、バインダとして酸性白土：２、０重量部、燃
焼調整剤としてグラファイト：１．０重量部を混合、プ
レス成形後、ガス発生剤組成物を調製し、発熱量を測定
した。その結果を、１ｇ当りの発熱量、発生ガスのモル
数、モル当たり発熱量とともに表１に示す。
【００３４】比較例１ 含窒素有機化合物成分として５−アミノテトラゾール：
３２．５重量部（５０％粒径、１５μｍ）、酸化剤成分
として硝酸ストロンチウム：５９．５重量部（５０％粒
径、１３μｍ）、シラン化合物として窒化珪素：３．５
重量部（５０％粒径、５μｍ）、バインダとして合成ヒ
ドロタルサイト：４．５重量部（５０％粒径、１０μ
ｍ）をＶ型混合機により乾式混合した。その後、回転式
打錠機で直径５ｍｍ、高さ２．２ｍｍの形状にプレス成
形し、その後、１０５℃で１５時間乾燥させ、ガス発生
剤組成物の錠剤を調製し、発熱量を測定した。その結果
を、１ｇ当りの発熱量、発生ガスのモル数、モル当たり
発熱量とともに表１に示す。
【００３５】比較例２ 含窒素有機化合物成分としてニトログアニジン：５０．
７重量部（５０％粒径、１５μｍ）、酸化剤成分として
硝酸ストロンチウム：２２．８重量部（５０％粒径、１
３μｍ）、過塩素酸アンモニウム：２１．７重量部（５
０％粒径、３０μｍ）、シラン化合物として窒化珪素：
１．５重量部（５０％粒径、５μｍ）、バインダとして
合成ヒドロタルサイト：３．３重量部（５０％粒径、１
０μｍ）を用い、比較例１と同様の方法にてガス発生剤
組成物の錠剤を調製し、発熱量を測定した。その結果
を、１ｇ当りの発熱量、発生ガスのモル数、モル当たり
発熱量とともに表１に示す。
【００３６】比較例３ 含窒素有機化合物成分としてニトログアニジン ：３
１．５重量部（５０％粒径、１５μｍ）、酸化剤成分と
して硝酸ストロンチウム：５１．５重量部（５０％粒
径、１３μｍ）、バインダとして酸性白土：７．０重量
部（５０％粒径、５μｍ）及びカルボキシメチルセルロ
ールのナトリウム塩：１０重量部（５０％粒径、１０μ
ｍ）を粉末混合した後、組成物に対し、１０重量％の水
を加え、混連した後、真空混連押出成形器にて、直径２
ｍｍ、高さ２ｍｍのペレットの押出成形した。得られた
成形体は、１０５℃で１５時間乾燥させ、試験サンプル
を得た。本組成物についても同様に、発熱量を測定し
た。その結果を、１ｇ当りの発熱量、発生ガスのモル
数、モル当たり発熱量とともに表１に示す。
【００３７】 表１ 発熱量 発生ガスのモル数 モル当たり発熱量 [Ｊ／ｇ] [モル／１００ｇ] [ＫＪ／モル] 実施例１ ３０２０ ３．１１ ９７ 実施例２ ３２７０ ３．３１ ９９ 実施例３ ２９４０ ２．９６ ９９ 実施例４ ２９７０ ２．９６ １００ 比較例１ ３２００ ２．２９ １４０ 比較例２ ４６５０ ３．６０ １２９ 比較例３ ３５００ ２．４２ １４５
【００３８】試験例 次に、本発明のガス発生剤組成物である実施例２と比較
例１の組成物をガス発生器にそれぞれ組み、密閉式６０
Ｌタンク試験を実施した。試験に用いたガス発生剤量は
何れも発生ガスのモル数が１モルとなるよう調整した。
結果を以下の表２にまとめた。
【００３９】 表２ 実施例２ 比較例１ 使用薬量 [ｇ] ３０ ４３ 使用冷却材重量 [ｇ] ７０ １４０ タンク内圧力 [ＫＰａ] １６７ １７５ 最高圧到達時間 [ｍsec] ７６．２ ７５．４ タンク内温度 [℃] ２２２ ２４７ 注）冷却材の材質：ＳＷＭ（ＪＩＳ規格）
【００４０】表２の結果から、ガス発生器の出力性能を
合わせた場合、本発明のガス発生剤組成物を用いたガス
発生器では、使用薬量及び使用冷却剤量を大幅に減らす
ことが可能である。即ち、本発明のガス発生剤組成物は
ガス発生器の小型・軽量化を達成しうる組成物と言え
る。
【発明の効果】本発明は、ガス発生器に使用可能な好適
な燃焼速度を有したガス発生剤組成物において、ガス発
生剤の燃焼により発生するガス１モル当たりの発熱量を
抑えることで、ガス発生器の小型・軽量化を達成するも
のである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０６Ｂ 31/28 Ｃ０６Ｂ 31/28 Ｃ０６Ｄ 5/00 Ｃ０６Ｄ 5/00 Ｚ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】含窒素有機化合物、酸化剤及び添加剤を含
    有するガス発生剤組成物にあって、ガス発生剤の燃焼に
    より発生するガス１モル当たりの発熱量が１２５ＫＪ以
    下であるガス発生剤組成物。
  2. 【請求項２】発生するガス１モル当たりの発熱量が１１
    ５ＫＪ以下である請求項１に記載のガス発生剤組成物。
  3. 【請求項３】ガス発生剤組成物の燃焼により発生するガ
    スのモル数が該組成物１００ｇ当たり２．７０モル以上
    である請求項１又は２に記載のガス発生剤組成物。
  4. 【請求項４】ガス発生剤組成物１ｇ当りの発熱量が４５
    ００Ｊ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の
    ガス発生剤組成物。
  5. 【請求項５】上記含窒素有機化合物が、炭酸グアニジ
    ン、硝酸グアニジン、硝酸アミノグアニジン及びそれら
    の混合物より成る群から選ばれる１種である請求項１〜
    ４のいずれか１項に記載の組成物。
  6. 【請求項６】上記酸化剤が塩基性硝酸銅と、アルカリ土
    類金属の硝酸塩及び相安定化硝酸アンモニウムからなる
    群より選ばれる少なくとも１種との混合酸化剤である請
    求項１〜５のいずれか１項に記載の組成物。
  7. 【請求項７】上記添加剤がシラン化合物であり、その含
    有量が、０．１〜１５重量％である請求項１〜６のいず
    れか１項に記載のガス発生剤組成物。
  8. 【請求項８】上記添加剤が成形用バインダであり、その
    含有量が０．１〜１５重量％である請求項１〜７のいず
    れか１項に記載のガス発生剤組成物。
  9. 【請求項９】４０〜６０重量％の硝酸グアニジン、１５
    〜５０重量％の硝酸ストロンチウム、１〜３０重量％の
    塩基性硝酸銅、０．５〜１０重量％の添加剤からなる請
    求項１〜４のいずれか１項に記載のガス発生剤組成物。
  10. 【請求項１０】４０〜６０重量％の硝酸グアニジン、１
    ５〜５０重量％の硝酸ストロンチウム、１〜３０重量％
    の塩基性硝酸銅、１〜３０重量％の相安定化硝酸アンモ
    ニウム、０．５〜１０重量％の添加剤からなる請求項１
    〜４のいずれか１項に記載のガス発生剤組成物。
  11. 【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１項に記載の
    ガス発生剤組成物を使用したガス発生器。
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