JP4682543B2 - Ignition agent for gas generator - Google Patents
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Description
本発明は、例えば車両に搭載され、乗員保護装置としてのエアバッグを膨張させるためのガス発生器、或はシ−トベルトを巻き取るためのプリテンショナ−用ガス発生器に使用される着火剤に関するものである。 The present invention relates to an igniting agent used in, for example, a gas generator for inflating an airbag as an occupant protection device or a gas generator for a pretensioner for winding up a seat belt. Is.
一般に、自動車等の車両には、衝突時のショックから乗員を保護するためにエアバッグやシ−トベルトが搭載されている。エアバッグは、車両が高速で衝突した際に乗員がハンドルや前面ガラス等の車両内部の硬い部分に強く当たることを防ぐため、ガスによりバッグを急速に膨張させ、乗員の衝突を防ぐものである。近年、エアバッグに使用されるガス発生剤としては、アジ化ナトリウムを主剤とするガス発生剤に代わり、乗員に対して悪影響の少ない非アジド系ガス発生剤の研究開発が各方面でなされている。 In general, a vehicle such as an automobile is equipped with an airbag or a seat belt in order to protect an occupant from a shock at the time of a collision. The air bag is designed to prevent the passenger from colliding with the passenger by rapidly inflating the bag with gas in order to prevent the passenger from strongly hitting a hard part inside the vehicle such as the handle or the front glass when the vehicle collides at high speed. . In recent years, as a gas generating agent used in airbags, research and development of a non-azide gas generating agent that has little adverse effect on passengers has been made in various fields instead of a gas generating agent mainly composed of sodium azide. .
好ましい非アジド系ガス発生剤としては、ガス化率が70%以上であり、更に燃焼速度が8.0mm/秒以上(窒素ガスにより7MPaに加圧された条件下)の性能を有するものである。ガス化率が高いということは、ガス発生器等に充填するガス発生剤の量を低減でき、乗員保護装置の小型化、軽量化が可能であることを意味する。そのため、ガス化率が70%以上、好ましくは75%以上の非アジド系ガス発生剤が求められている。 Preferred non-azide gas generating agents are those having a gasification rate of 70% or more and a combustion rate of 8.0 mm / second or more (under a condition of being pressurized to 7 MPa by nitrogen gas). . A high gasification rate means that the amount of the gas generating agent filled in the gas generator or the like can be reduced, and the occupant protection device can be reduced in size and weight. Therefore, a non-azide gas generating agent having a gasification rate of 70% or more, preferably 75% or more is demanded.
また一方、シートベルトは、車両が高速で衝突した際に乗員が前方に投げ出されることを防ぐものである。そして、近年では更にシ−トベルトの巻き取りを行うプリテンショナ−システムが配置され、このプリテンショナ−システムによりシ−トベルトを瞬時に引き込み、乗員の体を拘束し、前方へ投げ出されることを防止する構造となっている。このようなプリテンショナーシステムにおいては、瞬間的にシ−トベルトを引き込む必要があるため、動力としてガス発生剤の燃焼ガスを利用している。すなわち、ガス発生剤の燃焼ガスにより、シリンダ内のピストンを瞬間的に移動させ、このピストンの一端に連結されているシ−トベルトを引き込む装置やベルト引き込み用ギア−を瞬間的に回転させ、このギア−に連結されているシ−トベルトを引き込む装置である。 On the other hand, the seat belt prevents the occupant from being thrown forward when the vehicle collides at high speed. In recent years, a pretensioner system that winds up the seat belt is further arranged. The pretensioner system pulls in the seat belt instantaneously, restrains the occupant's body, and prevents it from being thrown forward. It has a structure. In such a pretensioner system, since the seat belt needs to be pulled in instantaneously, the combustion gas of the gas generating agent is used as power. That is, the piston in the cylinder is instantaneously moved by the combustion gas of the gas generating agent, and the device for pulling the seat belt connected to one end of the piston or the belt pulling gear is instantaneously rotated. This is a device for retracting a seat belt connected to a gear.
そして、従来からこの種の非アジド系ガス発生剤としては、ニトロセルロ−スを主成分とするガス発生剤が使用されている。ニトロセルロ−スを主成分とするガス発生剤は、ガス化率は非常に高く好ましいものであるが、その反面燃焼後の生成ガス中に多量の一酸化炭素を発生すること、高温での耐熱性に欠けること等の問題があった。そこで、現在では、高ガス化率を保持したまま、一酸化炭素が実質的に発生せず、更に耐熱性に優れる非アジド系ガス発生剤が求められている。 Conventionally, as this type of non-azide gas generating agent, a gas generating agent mainly composed of nitrocellulose has been used. A gas generating agent mainly composed of nitrocellulose has a very high gasification rate, but on the other hand, it generates a large amount of carbon monoxide in the product gas after combustion, and heat resistance at high temperatures. There were problems such as lacking. Therefore, at present, there is a demand for a non-azide-based gas generating agent that does not substantially generate carbon monoxide while maintaining a high gasification rate, and further has excellent heat resistance.
以上のことから、エアバッグやプリテンショナー等の乗員保護装置用ガス発生剤に用いられる酸化剤としては、高ガス化率を達成できるアンモニウム、アルカリ金属或はアルカリ土類金属の塩素酸塩、過塩素酸塩、硝酸塩或は亜硝酸塩が主に用いられている。具体的には、ガス発生剤として、酸化剤が過塩素酸アンモニウム、燃料がデンプンからなる組成物が知られている(例えば、特許文献1を参照)。また、酸化剤が硝酸アンモニウム、燃料がポリアクリルアミドであるガス発生剤も知られている(例えば、特許文献2を参照)。更に、酸化剤が硝酸アンモニウム、燃料が5−アミノテトラゾールであるガス発生剤が知られている(例えば、特許文献3を参照)。これら非アジド系ガス発生剤は、いずれも高ガス化率、高耐熱性であり、更に燃焼後の生成ガス中に一酸化炭素を含まない利点を有している。
前記従来のプリテンショナー用やエアバッグ用のガス発生剤は、燃焼後の生成ガス中に一酸化炭素を含まないようにして高ガス化率を達成するために、酸素バランス、酸化剤の種類等が所定の条件に設定されている。ところが、ガス発生剤特に非アジド系ガス発生剤においては、ガス化率を高めてゆくにつれて着火性や燃焼性が低下する傾向を示す。そのため、従来のプリテンショナー用やエアバッグ用の非アジド系ガス発生剤は、ガス化率が高い反面着火性が極めて悪く、燃焼性が低いという問題があった。 The conventional gas generators for pretensioners and airbags use oxygen balance, oxidizer types, etc. in order to achieve a high gasification rate without containing carbon monoxide in the product gas after combustion. Is set to a predetermined condition. However, gas generants, particularly non-azide gas generants, tend to have lower ignitability and combustibility as the gasification rate is increased. Therefore, the conventional non-azide gas generating agents for pretensioners and airbags have a problem that the gasification rate is high, but the ignitability is extremely poor and the combustibility is low.
本発明は、このような従来技術に存在する問題点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、高ガス化率を維持しながら、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性を向上させることのできるガス発生器用の着火剤を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art. The object is to provide an igniter for a gas generator that can improve the ignitability and flammability of a non-azide gas generant while maintaining a high gasification rate.
前記目的を達成するために、第1の発明のガス発生器用の着火剤は、燃焼によりガスを発生するガス発生剤が収容される燃焼室と、前記ガス発生剤を燃焼させるために通電により点火機能を発現する点火部とを備える車両の乗員保護装置用ガス発生器に用いられ、前記燃焼室又は点火部に収容される着火剤であって、前記ガス発生剤は酸化剤として硝酸アンモニウム又は過塩素酸アンモニウムを含有する非アジド系ガス発生剤であり、着火剤は酸化剤として過塩素酸カリウムを含有し、かつ着火剤の燃焼速度が非アジド系ガス発生剤の燃焼速度より速くなるように構成され、前記乗員保護装置用ガス発生器は、燃焼室で発生するガスによりシートベルトを引き込むように構成されたプリテンショナー用ガス発生器であることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an igniter for a gas generator according to a first aspect of the present invention includes a combustion chamber in which a gas generating agent that generates gas by combustion is accommodated, and ignition by energization to burn the gas generating agent. An ignition agent used in a gas generator for an occupant protection device for a vehicle including an ignition unit that expresses a function, and stored in the combustion chamber or the ignition unit, wherein the gas generating agent is ammonium nitrate or perchlorine as an oxidant. It is a non-azide gas generant containing ammonium acid, the igniter contains potassium perchlorate as an oxidant, and the ignition rate is faster than the non-azide gas generant. is, the occupant protection device for a gas generator, which is characterized in that the gas generated in the combustion chamber is configured gas generator for a pretensioner to draw the seat belt A.
第2の発明のガス発生器用の着火剤は、第1の発明において、前記燃焼速度は、点火部に対する通電開始から燃焼室で発生したガスによる最大圧力までの到達時間によって規定され、着火剤の到達時間が非アジド系ガス発生剤の到達時間より短くなるように構成されているものである。 The igniter for the gas generator according to the second invention is the igniter for the gas generator according to the first invention, wherein the combustion speed is defined by the arrival time from the start of energization to the ignition part to the maximum pressure by the gas generated in the combustion chamber. The arrival time is configured to be shorter than the arrival time of the non-azide gas generating agent.
第3の発明のガス発生器用の着火剤は、第2の発明において、前記着火剤の到達時間は、密閉容器内に着火剤又はガス発生剤を装填密度0.059g/mlとなるように装填したときの燃焼試験で点火部に対する通電開始から密閉容器内で発生したガスによる最大圧力までの到達時間で判断され、その到達時間が着火剤について5〜20ミリ秒であり、非アジド系ガス発生剤について25〜100ミリ秒である。 The igniting agent for the gas generator of the third invention is the igniting agent for the gas generator according to the second invention, wherein the arrival time of the igniting agent is charged so that the igniting agent or the gas generating agent is loaded in the sealed container at a loading density of 0.059 g / ml. In the combustion test, the time required for the ignition part to reach the maximum pressure due to the gas generated in the sealed container is determined by the arrival time, and the arrival time is 5 to 20 milliseconds for the igniting agent. It is 25-100 milliseconds for the agent.
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
第1の発明のガス発生器用の着火剤では、着火剤の燃焼速度が非アジド系ガス発生剤の燃焼速度より速くなるように構成されている。このため、着火剤が非アジド系ガス発生剤よりも着火、燃焼時における炎の伝播と燃焼の伝播が速く、非アジド系ガス発生剤の燃焼を速やかに進行させることができる。従って、高ガス化率を維持しながら、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性を向上させることができる。
According to the present invention, the following effects can be exhibited.
The igniting agent for the gas generator according to the first aspect of the invention is configured such that the burning rate of the igniting agent is higher than the burning rate of the non-azide gas generating agent. Therefore, the ignition agent is ignited faster than the non-azide gas generating agent, and the propagation of the flame and the propagation of the combustion during the combustion is faster, so that the combustion of the non-azide gas generating agent can proceed rapidly. Therefore, the ignitability and combustibility of the non-azide gas generating agent can be improved while maintaining a high gasification rate.
第2又は第3の発明の着火剤では、燃焼速度が点火部に対する通電開始から燃焼室で発生したガスによる最大圧力までの到達時間によって規定され、着火剤の到達時間が非アジド系ガス発生剤の到達時間より短くなるように構成されている。従って、第1の発明の効果を向上させることができる。 In the igniting agent of the second or third invention, the combustion speed is defined by the arrival time from the start of energization to the ignition part to the maximum pressure by the gas generated in the combustion chamber, and the arrival time of the igniting agent is a non-azide gas generating agent. It is comprised so that it may become shorter than the arrival time of. Therefore, the effect of the first invention can be improved.
以下、本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
まず、本実施形態の着火剤が適用される乗員保護装置を構成するプリテンショナー用ガス発生器及びエアバッグ用ガス発生器について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, a pretensioner gas generator and an air bag gas generator that constitute an occupant protection device to which the ignition agent of this embodiment is applied will be described.
まず、プリテンショナー用ガス発生器について説明する。
自動車室内の座席の横にはプリテンショナーが配設されている。図2(a)、(b)に示すように、このプリテンショナー10を構成する本体11の上面にはプリテンショナー用ガス発生器12が取付けられている。プリテンショナー用ガス発生器12の後部〔図2(a)の左側〕には略L字状に形成されて内部をガスが流通するシリンダ13が連結されている。本体11後部には回転ドラム14が回転可能に支持され、シートベルト15の一端が巻付けられると共に、ピストンロッド16の下端が接続されている。シリンダ13内に位置するピストンロッド16の中間部にはピストン17が固着され、プリテンショナー用ガス発生器12から発生するガスによって上昇するようになっている。シリンダ13内のピストンロッド16より上方位置には上部ほど縮径された円筒状をなすストッパ18が固定され、ピストン17の上昇を所定位置で規制するようになっている。尚、シリンダ13の上端部には有蓋円筒状のキャップ19が被せられている。
First, the pretensioner gas generator will be described.
A pretensioner is disposed next to the seat in the automobile interior. As shown in FIGS. 2A and 2B, a
図1に示すように、プリテンショナー用ガス発生器12はそのホルダー20の一端に有蓋円筒状の装填容器21が取付けられて構成されている。ホルダー20の一端の中心位置には点火部としての電気点火具22が支持されている。この電気点火具22の底部にはリード線23が接続され、電気点火具22に通電して点火するようになっている。装填容器21内は燃焼室24となり、その燃焼室24内には円柱状をなすプリテンショナー用のガス発生剤25と、それより小さく形成された円柱状の着火剤26とが混合された状態で装填されている。装填容器21の蓋部中心には放射状に延びる複数の溝27が凹設されている。そして、電気点火具22に点火されると燃焼室24内の着火剤26及びガス発生剤25が着火及び燃焼され、生成したガスが強度の弱い溝27の部分を破ってシリンダ13内に放出され、ピストン17を移動させて回転ドラム14の回転によりシートベルト15を引き込むように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
次に、前記プリテンショナー用ガス発生器と比較するために、エアバッグ用ガス発生器について説明すると、図4に示すように、エアバッグ用ガス発生器30は円筒状に形成され、その中心に設けられた点火部31と、その外周に同心円状に形成された燃焼室32とを備えている。点火部31は、電気点火器34とその上部に配置された点火薬35とで構成され、電気点火器34に通電されると点火薬35が点火されるようになっている。点火部31と燃焼室32との間には隔壁36が設けられ、該隔壁36には複数の通気孔37が透設され、点火薬35の点火による火炎を点火部31から燃焼室32へ導くようになっている。
Next, in order to compare with the gas generator for pretensioners, the gas generator for airbags will be described. As shown in FIG. 4, the gas generator for
燃焼室32内には、円柱状をなすガス発生剤38とそれより小さい円柱状の着火剤39とが混合された状態で装填されている。尚、着火剤39を前記点火部31の空隙部28に配置することも可能であるが、前記のように燃焼室32内に装填することが好ましい。更に、燃焼室32内の外周部には同心円状に形成されたフィルター42が配置され、生成ガスの冷却及び固体の燃焼残渣を濾過捕集する。燃焼室32の周壁43には複数のガス噴出孔44が透設され、フィルター42で冷却されたガスがエアバッグ45内に噴出され、エアバッグ45を膨張させるように構成されている。
The
前記ガス発生剤25、38としては、アジ化ナトリウム等のアジド化合物を含まない非アジド系ガス発生剤が用いられる。着火剤26、39は、その燃焼速度が非アジド系ガス発生剤の燃焼速度より速くなるようなものが使用される。この着火剤26、39は、燃焼室24、32内において非アジド系ガス発生剤と共に用いられる。その形態としては、前記のように両者を混合して用いる形態のほか、着火剤26、39を点火部の近傍位置に配置し、ガス発生剤25、38を点火部から離れた位置に配置する形態等も採用される。
As the
非アジド系ガス発生剤は、燃焼した際に発生する燃焼ガスによりエアバッグ45を膨張させたり、またプリテンショナー10用のピストン17を瞬間的に移動させたりする役割を果たすものである。そのため、燃焼室24、32内には十分な燃焼ガスを得るに足る非アジド系ガス発生剤が装填される。その結果、燃焼ガス中に一酸化炭素、窒素酸化物、塩化水素等の有害なガスが発生すると人体に悪影響を及ぼす可能性があるため、有害なガスが発生しない組成にしなければならず、またガス化率を高くすることが望まれる。更に、使用する用途により作動時間、すなわち燃焼速度がそれぞれ定められており、そのような燃焼速度を有するものでなければならない。
The non-azide gas generating agent plays a role of inflating the
一方、着火剤26、39は、着火性及び燃焼性の悪い非アジド系ガス発生剤と併用し、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性を改善するために使用されるものである。そのため、着火剤26、39は、非アジド系ガス発生剤より着火性に優れたものでなければならず、かつ非アジド系ガス発生剤よりも燃焼性に優れたものでなければならない。また、着火剤26、39は、非アジド系ガス発生剤に比べて使用量が少ないため、ガス化率及び燃焼ガス成分に関してはあまり考慮する必要はない。
On the other hand, the igniting
前記燃焼速度は、点火部に対する通電開始から燃焼室24,32で発生したガスによる最大圧力までの到達時間によって規定される。そして、着火剤26、39の到達時間が非アジド系ガス発生剤の到達時間より短くなるように設定される。非アジド系ガス発生剤は着火性に乏しいため、そのような非アジド系ガス発生剤と共に着火性及び燃焼性の優れた着火剤26、39を配置させることにより、点火部から発生する火炎が着火剤26、39に瞬時に伝播され、着火剤26、39が着火する。それと同時に、着火剤が燃焼することにより生じた火炎が、非アジド系ガス発生剤を瞬時に燃焼させるため、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性が向上されると考えられる。
The combustion speed is defined by the arrival time from the start of energization to the ignition part to the maximum pressure due to the gas generated in the
着火剤26、39の前記到達時間は、密閉容器内に着火剤又はガス発生剤を装填密度0.059g/mlとなるように装填したときの燃焼試験で点火部に対する通電開始から密閉容器内で発生したガスによる最大圧力までの到達時間で判断される。具体的な到達時間の測定は、後述する密閉ボンブ燃焼試験によって行われるが、その到達時間は着火剤について5〜20ミリ秒であり、非アジド系ガス発生剤について25〜100ミリ秒であることが好ましく、着火剤について10〜15ミリ秒であり、非アジド系ガス発生剤について30〜65ミリ秒であることがより好ましい。
The arrival time of the igniting
着火剤26、39の到達時間が5ミリ秒未満ではガス発生速度が速くなり過ぎ、着火剤26、39が瞬時に燃え尽きてしまうため、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性を向上させることが困難となる。一方、着火剤26、39の到達時間が20ミリ秒を越える場合には、ガス発生速度が遅くなり過ぎて非アジド系ガス発生剤に近いガス発生速度となるため、ガス発生剤25,38の着火性及び燃焼性を向上させることが困難となる。また、非アジド系ガス発生剤の到達時間が25ミリ秒未満ではガス発生速度が速くなり過ぎる傾向にある。一方、非アジド系ガス発生剤の到達時間が100ミリ秒を越える場合には、ガス発生速度が遅くなり過ぎてプリテンショナー用ガス発生器12やエアバッグ用ガス発生器30に適用することが困難となる。
If the arrival time of the igniting
次に、着火剤26、39の組成について説明する。着火剤26、39は、酸化剤及び燃料のほか、可塑剤、経時安定剤、スラグ形成剤等により構成されている。酸化剤は過塩素酸カリウムが必須成分として使用されるが、その他の酸化剤は特に限定されず、いずれも使用することができる。過塩素酸カリウムを含む酸化剤として具体的には、例えば硝酸塩、亜硝酸塩、オキソハロゲン酸塩等が挙げられる。硝酸塩としては、例えば、硝酸アンモニウム等のアンモニウム塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等のアルカリ金属塩、硝酸バリウム、硝酸ストロンチウム等のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。亜硝酸塩としては、例えば亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム等のアルカリ金属塩、亜硝酸バリウム等のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。オキソハロゲン酸塩としては、例えばハロゲン酸塩、過ハロゲン酸塩等が挙げられる。
Next, the composition of the
ハロゲン酸塩の具体例としては、例えば塩素酸カリウム、塩素酸ナトリウム等のアルカリ金属塩、塩素酸バリウム、塩素酸カルシウム等のアルカリ土類金属塩、塩素酸アンモニウム等のアンモニウム塩が挙げられる。過ハロゲン酸塩の具体例としては、例えば過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム等のアルカリ金属塩、過塩素酸バリウム、過塩素酸カルシウム等のアルカリ土類金属塩、過塩素酸アンモニウム等のアンモニウム塩が挙げられる。 Specific examples of the halogen acid salt include alkali metal salts such as potassium chlorate and sodium chlorate, alkaline earth metal salts such as barium chlorate and calcium chlorate, and ammonium salts such as ammonium chlorate. Specific examples of the perhalogenate include alkali metal salts such as potassium perchlorate and sodium perchlorate, alkaline earth metal salts such as barium perchlorate and calcium perchlorate, and ammonium such as ammonium perchlorate. Salt.
これらの酸化剤のうち、燃焼性及び着火性を考慮すれば、カリウム塩、具体的には硝酸カリウム、亜硝酸カリウム、塩素酸カリウム及び過塩素酸カリウムが好ましく、過塩素酸カリウムが特に好ましい。また、ガス化率を考慮すれば、アンモニウム塩、具体的には硝酸アンモニウム、塩素酸アンモニウム、過塩素酸アンモニウムが好ましく、過塩素酸アンモニウムが特に好ましい。過塩素酸アンモニウム等の過塩素酸塩は燃焼時に塩化水素を発生するため、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等の硝酸のアルカリ金属塩のような塩素掃去剤を配合して塩化水素の放出を防止することが好ましい。 Among these oxidizing agents, in view of combustibility and ignitability, potassium salts, specifically potassium nitrate, potassium nitrite, potassium chlorate and potassium perchlorate are preferable, and potassium perchlorate is particularly preferable. In view of the gasification rate, ammonium salts, specifically ammonium nitrate, ammonium chlorate, and ammonium perchlorate are preferable, and ammonium perchlorate is particularly preferable. Perchlorate, such as ammonium perchlorate, generates hydrogen chloride when burned, so it is recommended to mix chlorine scavengers such as alkali metal salts of nitric acid such as sodium nitrate and potassium nitrate to prevent the release of hydrogen chloride. Is preferred.
過塩素酸塩と塩素掃去剤との配合量は、発生ガス中の塩化水素発生量を低減させ、しかもガス発生量を向上させるという観点から、過塩素酸塩1.0モルに対して塩素掃去剤1.0〜1.2モルが好ましく、1.0〜1.1モルが更に好ましく、1.0〜1.05モルが特に好ましい。塩素掃去剤の配合量が、1.0モル未満では、過塩素酸塩から発生する塩化水素は、完全に捕足できず自動車の車室内に放出される傾向にあり、1.2モルを越えるとガス発生量が低下する傾向にある。 The blending amount of perchlorate and chlorine scavenger reduces the amount of hydrogen chloride generated in the generated gas and improves the amount of gas generated. The scavenger is preferably 1.0 to 1.2 mol, more preferably 1.0 to 1.1 mol, and particularly preferably 1.0 to 1.05 mol. When the amount of chlorine scavenger is less than 1.0 mol, hydrogen chloride generated from perchlorate cannot be completely captured and tends to be released into the vehicle cabin. If it exceeds, the gas generation amount tends to decrease.
着火剤26、39として使用する酸化剤には塩素掃去剤を配合せず、過塩素酸アンモニウム等の過塩素酸塩のみとし、非アジド系ガス発生剤に使用する酸化剤として、着火剤26、39から発生する塩化水素も捕集できるだけの塩素掃去剤を配合することができる。これら着火剤26、39及び非アジド系ガス発生剤の組み合わせであれば、燃焼後に塩化水素を発生することを防止することができる。
The oxidant used as the igniting
酸化剤の形状は、混合性と燃焼性から粉末であることが望ましい。粉末の平均粒子径は1〜200μmであることが好ましい。1μm未満の場合、製造が困難となる傾向にある。一方、平均粒子径が200μmを越えると製造中に目詰まりを起こして製造ができなくなる傾向にあり、また着火性が悪く、燃焼速度が遅くなる傾向にある。更に着火剤26、39の製造性及び燃焼性能を考慮すれば、それは1〜100μmであることがより好ましく、1〜50μmであることが特に好ましい。
The shape of the oxidizing agent is preferably a powder from the viewpoint of mixing properties and combustibility. The average particle size of the powder is preferably 1 to 200 μm. If it is less than 1 μm, the production tends to be difficult. On the other hand, if the average particle size exceeds 200 μm, clogging tends to occur during the production and the production cannot be performed, and the ignitability is poor and the combustion rate tends to be slow. Further, in consideration of manufacturability and combustion performance of the igniting
酸化剤の配合量は、酸化剤と燃料の総質量に対して好ましくは68〜98質量%、より好ましくは78〜96質量%、特に好ましくは82〜95質量%である。酸化剤の配合量が68質量%未満の場合、着火剤26、39の着火性が悪く、また燃焼速度が遅くなる傾向にあるため、着火剤26、39としての機能を果たせない傾向にある。また、酸化剤の配合量が98質量%を超える場合、着火剤26、39の機械的物性が低下する傾向にある。
The blending amount of the oxidizing agent is preferably 68 to 98% by mass, more preferably 78 to 96% by mass, and particularly preferably 82 to 95% by mass with respect to the total mass of the oxidizing agent and the fuel. When the blending amount of the oxidizing agent is less than 68% by mass, the ignitability of the igniting
次に燃料について説明する。着火剤26、39に使用される燃料としては、特に限定されず、いずれもが使用できる。具体的には、例えば高分子結合剤、粉末状微結晶炭素、含窒素化合物等が挙げられる。高分子結合剤とは、粉体状の構成成分を粒状に賦形する結合剤としての機能と、燃料としての機能とを併せ持つものである。
Next, fuel will be described. It does not specifically limit as a fuel used for the
このような高分子結合剤の具体例としては、例えば、ニトロセルロ−ス、酢酸セルロ−ス、カルボキシメチルセルロ−ス及びその塩、カルボキシメチルエチルセルロ−ス、ヒドロキシメチルセルロ−ス、ヒドロキシエチルセルロ−ス、ヒドロキシプロピルセルロ−ス、微結晶セルロ−ス、酢酸酪酸セルロ−ス、メチルセルロ−ス、エチルセルロ−ス、セルロ−スアセテ−トナイトレ−ト、セルロ−スナイトレ−トカルボキシメチルエ−テル等のセルロ−ス系高分子;ポリビニルアルコ−ル、ポリビニルブチラ−ル、ポリビニルエ−テル、ポリビニルアセタール、ポリビニルホルマ−ル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルカプロラクタム、ポリビニルピロリドンとポリビニルカプロラクタムの共重合体、カルボキシビニルポリマー等のポリビニル系高分子;ポリエステル合成繊維、ポリエチレンテレフタラート、不飽和ポリエステル樹脂等のポリエステル系高分子;ウレタン樹脂等のポリウレタン系高分子;ポリプロピレンオキシド、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルイミド等のポリエ−テル系高分子;ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ヒドラジド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート等のポリ(メタ)アクリル酸誘導体;ポリウレタンエラストマー(商品名:パンデックス、大日本インキ(株)製)、ポリエステルエラストマー(商品名:ペルプレン、東洋紡(株)製)、ポリスチレンエラストマー(商品名:クレイトン、シェルジャパン(株)製)等の熱可塑性エラストマ−類;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン46、共重合ポリアミド、メトキシメチル化ポリアミド、アルコール可溶性ポリアミド等のポリアミド類;グリシジルアジドポリマ−、3,3−ビス(アジドメチル)オキセタン、3−アジドメチル−3−メチルオキセタン、3−ナイトレ−トメチル−3−メチルオキセタン等のエネルギ−性化合物結合剤;グアガム、可溶性デンプン、ペクチン、キチン及びそれらの誘導体等の多糖類;アクリルゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、バイトン(デュポン社の登録商標)、ブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、フッ素ゴム等のゴム類が挙げられる。これらの高分子結合剤は、少なくとも一種が適宜選択して用いられる。これらの高分子結合剤の中でも、酸化剤や燃料の粉体状の構成成分を賦形する能力の高い酢酸セルロ−ス、酢酸酪酸セルロ−ス又はエチルセルロ−ス等のセルロース系結合剤が好ましい。
Specific examples of such a polymer binder include, for example, nitrocellulose, cellulose acetate, carboxymethylcellulose and salts thereof, carboxymethylethylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose. Cellulose such as hydroxypropyl cellulose, microcrystalline cellulose, cellulose acetate butyrate, methyl cellulose, ethyl cellulose, cellulose acetate nitrate, cellulose nitrate carboxymethyl ether, etc. Polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl ether, polyvinyl acetal, polyvinyl formal, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl caprolactam, copolymers of polyvinyl pyrrolidone and polyvinyl caprolactam, carboxyvinyl polymer, etc. Polybi Polyester polymers; Polyester polymers such as polyester synthetic fibers, polyethylene terephthalate, unsaturated polyester resins; Polyurethane polymers such as urethane resins; Polyether polymers such as polypropylene oxide, polyphenylene oxide, and polyetherimide ; Poly (meth) acrylic acid derivatives such as polyacrylamide, polyacrylic acid hydrazide, sodium polyacrylate, polyacrylate, polymethacrylate, polymethyl methacrylate; polyurethane elastomer (trade name: Pandex, manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.) Thermoplastic elastomers such as polyester elastomer (trade name: Perprene, manufactured by Toyobo Co., Ltd.), polystyrene elastomer (trade name: manufactured by Clayton, Shell Japan Co., Ltd.); nylon 6, nylon 66, Iron 610, nylon 612,
次に、粉末状微結晶炭素について説明する。粉末状微結晶炭素としては、活性炭、木炭、コークス、獣炭、骨炭、瀝青炭等が挙げられる。粉末状微結晶炭素とは、黒鉛に比べて構造の完全性に欠ける黒鉛系の微結晶の集合体を意味する。すなわち、二次元的には黒鉛に類似して網平面が平行、等間隔に積み重なっているが、層平面は垂直方向に関して完全には配向しておらず、層が不規則に積み重なっているもの、炭素六角形が不規則な交差連結をした空間格子からなるもので、黒鉛表面にゆがみがあるもの等が挙げられる。これらの粉末状微結晶炭素の中でも、酸化剤との反応性の高い活性炭及び木炭が好ましい。 Next, powdery microcrystalline carbon will be described. Examples of the powdered microcrystalline carbon include activated carbon, charcoal, coke, animal charcoal, bone charcoal, and bituminous charcoal. Powdered microcrystalline carbon means an aggregate of graphite-based microcrystals that lack structural integrity compared to graphite. That is, two-dimensionally, similar to graphite, the net planes are stacked in parallel, equally spaced, but the layer planes are not perfectly oriented in the vertical direction, and the layers are stacked irregularly, A carbon hexagon consisting of a spatial lattice with irregular cross-connections, such as those having a distortion on the graphite surface. Among these powdery microcrystalline carbons, activated carbon and charcoal having high reactivity with an oxidizing agent are preferable.
粉末状微結晶炭素の形状は、混合性と燃焼性から粉末であることが望ましい。その平均粒子径は0.1〜200μmであることが好ましい。0.1μm未満の場合、着火剤26、39を粒状に成形することが困難となる傾向にある。一方、平均粒子径が200μmを越えると着火剤26、39の製造中に目詰まりを起こして製造が困難になり、また着火性が悪く、燃焼速度が遅くなる傾向にある。
The shape of the powdered microcrystalline carbon is preferably a powder from the viewpoint of mixing and flammability. The average particle diameter is preferably 0.1 to 200 μm. When it is less than 0.1 μm, it tends to be difficult to form the igniting
更に、着火剤26、39剤の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、粉末状微結晶炭素の平均粒子径は1〜100μmであることがより好ましく、1〜50μmであることが特に好ましい。加えて、粉末状微結晶炭素の比表面積は、5〜1600m2/gが好ましい。粉末状微結晶炭素の比表面積が5m2/g未満の場合、着火剤26、39の燃焼速度が遅くなる傾向にある。一方、粉末状微結晶炭素の比表面積が1600m2/gを越える場合、粉末状微結晶炭素の製造性が悪くなる傾向にある。更に着火剤26、39の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、その比表面積は10〜1500m2/gであることがより好ましく、50〜1300m2/gであることが特に好ましい。
Furthermore, considering the mechanical properties and combustion performance of the igniting
次に、含窒素化合物について説明する。含窒素化合物としては、ニトラミン化合物、グアニジン誘導体、テトラゾール誘導体、ビテトラゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ヒドラジン誘導体、トリアジン誘導体、アミノ酸誘導体、酸アミド誘導体等が挙げられる。このような含窒素化合物の具体例としては、例えばトリメチレントリニトロアミン(RDX)、テトラメチレンテトラニトロアミン(HMX)、ペンタエリスリト−ルテトラナイトレ−ト(PETN)、ニトログアニジン(NQ)、トリアミノグアニジンナイトレ−ト(TAGN)、5−アミノテトラゾール、ジニトロアメリン、アゾジカルボンアミド、硝酸ヒドラジン等が挙げられる。 Next, the nitrogen-containing compound will be described. Examples of nitrogen-containing compounds include nitramine compounds, guanidine derivatives, tetrazole derivatives, bitetrazole derivatives, triazole derivatives, hydrazine derivatives, triazine derivatives, amino acid derivatives, acid amide derivatives, and the like. Specific examples of such nitrogen-containing compounds include trimethylenetrinitroamine (RDX), tetramethylenetetranitroamine (HMX), pentaerythritol tetranitrate (PETN), nitroguanidine (NQ), Examples thereof include triaminoguanidine nitrate (TAGN), 5-aminotetrazole, dinitroamelin, azodicarbonamide, hydrazine nitrate and the like.
また、含窒素化合物の平均粒子径は1〜200μmであることが好ましい。この平均粒子径が1μm未満では着火剤26、39の成形が困難となる傾向にある。一方、平均粒子径が200μmを越えると製造中に目詰まりを起こして製造が困難になり、また着火性が悪く、燃焼速度が遅くなる傾向にある。更に機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、その平均粒子径は1〜100μmであることがより好ましく、1〜30μmであることが特に好ましい。
Moreover, it is preferable that the average particle diameter of a nitrogen-containing compound is 1-200 micrometers. If this average particle diameter is less than 1 μm, it tends to be difficult to form the igniting
燃料の配合量は、酸化剤及び燃料の総質量に対して、好ましくは2〜32質量%、より好ましくは4〜22質量%、特に好ましくは5〜18質量%である。燃料の配合量が2質量%未満の場合、着火剤26、39の機械的特性が低下し、またガス発生量も低下する傾向にある。燃料の配合量が32質量%を超える場合、着火剤26、39の着火性が悪く、また燃焼速度が遅くなる傾向にあるため、着火剤26、39としての機能を果たせなくなるおそれがある。
The blending amount of the fuel is preferably 2 to 32% by mass, more preferably 4 to 22% by mass, and particularly preferably 5 to 18% by mass with respect to the total mass of the oxidant and the fuel. When the blending amount of the fuel is less than 2% by mass, the mechanical properties of the igniting
更に着火剤26、39には可塑性を付与し、成形性を向上させるために可塑剤を配合させることができる。そのような可塑剤としては、結合剤と相溶性の良いものであれば全て使用できる。例えば、クエン酸アセチルトリブチル、クエン酸アセチルトリエチル等の脂肪酸エステル可塑剤;ジブチルフタレート、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート等のフタル酸ジエステル可塑剤;リン酸エステル、トリアセチン、トリメチロ−ルエタントリナイトレ−ト、ジエチレングリコ−ルジナイトレ−ト、トリエチレングリコ−ルジナイトレ−ト、ニトログリセリン、ビス−2,2−ジニトロプロピルアセタ−ル/ホルマ−ル等のニトロ可塑剤;グリシジルアジド可塑剤等が挙げられる。
Further, the igniting
可塑剤の配合量は、着火剤中において、15質量%以下が好ましい。可塑剤の添加量が15質量%を越えると可塑剤としての効果は多大となるが、他の成分の配合割合が低下するため燃焼性及び着火性が悪くなる傾向にある。更に燃焼性及び着火性を考慮すれば、可塑剤の配合量は1〜12質量%がより好ましく、1〜8質量%が特に好ましい。 The blending amount of the plasticizer is preferably 15% by mass or less in the ignition agent. When the addition amount of the plasticizer exceeds 15% by mass, the effect as a plasticizer becomes great, but since the blending ratio of other components decreases, the combustibility and ignitability tend to deteriorate. Furthermore, if combustibility and ignitability are considered, the blending amount of the plasticizer is more preferably 1 to 12% by mass, and particularly preferably 1 to 8% by mass.
加えて、着火剤26、39には、長期間に渡る安定性を向上させるために経時安定剤を配合することができる。そのような経時安定剤としては、経時安定性を向上させることが可能であれば全て使用できる。例えば、ジフェニルウレア、メチルジフェニルウレア、エチルジフェニルウレア、ジエチルジフェニルウレア、ジメチルジフェニルウレア、メチルエチルジフェニルウレア等のジフェニルウレア誘導体;ジフェニルアミン、2−ニトロジフェニルアミン等のジフェニルアミン誘導体;エチルフェニルウレタン、メチルフェニルウレタン等のフェニルウレタン誘導体;ジフェニルウレタン等のジフェニルウレタン誘導体;レゾルシノール等が挙げられる。これらの中で、着火剤26、39の経時安定性や燃焼初期の着火性に優れる点で、ジフェニルアミンやジエチルジフェニルウレアが特に好ましい。
In addition, an aging stabilizer can be blended with the
経時安定剤の配合量は、着火剤中において、10質量%以下が好ましい。10質量%を越えると安定剤としての効果は多大となるが、他の成分の配合割合が低下するため燃焼性及び着火性が悪くなる傾向にある。着火剤26、39の経時安定性を向上させ、更に燃焼性及び着火性を考慮すれば、0.2〜5質量%がより好ましく、0.2〜3質量%が特に好ましい。
The blending amount of the aging stabilizer is preferably 10% by mass or less in the ignition agent. If it exceeds 10% by mass, the effect as a stabilizer will be great, but since the blending ratio of other components will decrease, the combustibility and ignitability will tend to deteriorate. In view of improving the temporal stability of the igniting
また、着火剤26、39には酸化剤等の分解により生成するアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物をミストとしてガス発生器外へ放出することを抑制するため、スラグ形成剤を配合させることができる。スラグ形成剤の具体例としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸性白土、タルク、マイカ、二硫化モリブデン等が挙げられ、これらの中ではシリカ、アルミナ及び酸性白土が好ましい。スラグ形成剤の配合量は、着火剤26、39中において、10質量%以下が好ましい。スラグ形成剤の添加量が10質量%を越えるとスラグ形成剤としての効果は多大となるが、他の組成の配合比率が低下するため燃焼性及び着火性が悪くなる傾向にある。燃焼性及び着火性を考慮すれば、スラグ形成剤の配合量は1〜5質量%がより好ましく、1〜3質量%が特に好ましい。
In addition, the igniting
着火剤26、39として好ましい組成物は、酸化剤としてオキソハロゲン酸のアルカリ金属塩、燃料としてセルロース系の高分子結合剤、可塑剤として脂肪酸エステル系の組み合わせである。具体的には、酸化剤として過塩素酸カリウム、燃料として酢酸酪酸セルロース、可塑剤としてクエン酸アセチルトリブチルの組み合わせである。この組成物は、着火性及び燃焼性に優れているものであり、更に耐熱性及び機械的特性にも優れているため、着火剤26、39として好ましいものである。
A preferred composition for the igniting
また、酸化剤としてオキソハロゲン酸のアンモニウム塩、燃料としてセルロース系の高分子結合剤、可塑剤として脂肪酸エステル系の組み合わせも好ましいものである。具体的には、酸化剤として過塩素酸アンモニウム、燃料として酢酸酪酸セルロース、可塑剤としてクエン酸アセチルトリブチルの組み合わせである。この組成物は、燃焼性に優れているものであり、更に耐熱性及び機械的特性にも優れているため、着火剤として好ましいものである。 A combination of an ammonium salt of oxohalogenic acid as an oxidizing agent, a cellulose polymer binder as a fuel, and a fatty acid ester as a plasticizer is also preferable. Specifically, a combination of ammonium perchlorate as an oxidizing agent, cellulose acetate butyrate as a fuel, and acetyltributyl citrate as a plasticizer. This composition is excellent as a igniting agent because it is excellent in combustibility and also excellent in heat resistance and mechanical properties.
このように、着火剤26、39は優れた着火性及び燃焼性が要求されることから、着火剤26、39中の酸素量が過剰(酸素バランスが正の場合)となるように構成することが望ましい。
As described above, since the igniting
次に、非アジド系ガス発生剤の組成について説明する。
非アジド系ガス発生剤は、酸化剤及び燃料のほか、可塑剤、経時安定剤、スラグ形成剤等により構成されている。酸化剤は硝酸アンモニウム又は過塩素酸アンモニウムを必須成分とするが、その他の酸化剤は特に限定されず、着火剤26、39に用いられる酸化剤も使用することができる。硝酸アンモニウム又は過塩素酸アンモニウムを含む酸化剤について説明すると、ガス化率を考慮すれば、アンモニウム塩、具体的には硝酸アンモニウム、塩素酸アンモニウム、過塩素酸アンモニウムが好ましく、硝酸アンモニウムが特に好ましい。酸化剤の形状は、混合性と燃焼性から粉末であることが望ましい。粉末の平均粒子径は1〜500μmの範囲であることが好ましい。この平均粒子径が1μm未満の場合、非アジド系ガス発生剤の製造が困難となる傾向にある。一方、平均粒子径が500μmを越えると成形物の機械的物性が悪くなり、また燃焼速度が遅くなる傾向にある。更に非アジド系ガス発生剤の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、その平均粒子径は1〜200μmであることがより好ましく、1〜100μmであることが特に好ましい。
Next, the composition of the non-azide gas generating agent will be described.
The non-azide gas generating agent is composed of a plasticizer, a aging stabilizer, a slag forming agent and the like in addition to the oxidant and the fuel. The oxidizing agent contains ammonium nitrate or ammonium perchlorate as an essential component, but other oxidizing agents are not particularly limited, and oxidizing agents used for the
酸化剤の配合量は、酸化剤と燃料の総質量に対して好ましくは58〜97質量%、より好ましくは75〜95質量%、特に好ましくは78〜93質量%である。酸化剤の配合量が58質量%未満の場合、生成ガス中に多量の一酸化炭素が生成する傾向にある。また、酸化剤の配合量が97質量%を超える場合、非アジド系ガス発生剤の機械的物性が低下し、また燃焼速度も低下する傾向にある。非アジド系ガス発生剤中の酸素量が不足(酸素バランスが負の場合)していると、燃焼した際に不完全燃焼により有害な一酸化炭素が発生する。 The blending amount of the oxidizing agent is preferably 58 to 97% by mass, more preferably 75 to 95% by mass, and particularly preferably 78 to 93% by mass with respect to the total mass of the oxidizing agent and the fuel. When the blending amount of the oxidizing agent is less than 58% by mass, a large amount of carbon monoxide tends to be generated in the generated gas. Moreover, when the compounding quantity of an oxidizing agent exceeds 97 mass%, it exists in the tendency for the mechanical physical property of a non-azide type | system | group gas generating agent to fall, and for a combustion rate to also fall. If the amount of oxygen in the non-azide gas generating agent is insufficient (when the oxygen balance is negative), harmful carbon monoxide is generated due to incomplete combustion during combustion.
一方、非アジド系ガス発生剤中の酸素量が過剰(酸素バランスが正の場合)となると、燃焼した際に有害な二酸化窒素等が発生する。そのため、有害物質の発生を抑制するためには、非アジド系ガス発生剤中の酸化剤と燃料との配合割合を調整し、非アジド系ガス発生剤中の酸素量が過不足とならない(酸素バランスが±0)状態にすることが望ましい。この観点から、非アジド系ガス発生剤中の酸化剤の配合量が実質的に設定される。 On the other hand, when the amount of oxygen in the non-azide gas generating agent is excessive (when the oxygen balance is positive), harmful nitrogen dioxide and the like are generated when burned. Therefore, in order to suppress the generation of harmful substances, the blending ratio of the oxidant and fuel in the non-azide gas generating agent is adjusted so that the oxygen amount in the non-azide gas generating agent does not become excessive or insufficient (oxygen). It is desirable that the balance be in the range of ± 0). From this viewpoint, the blending amount of the oxidizing agent in the non-azide gas generating agent is substantially set.
次に、燃料について説明する。非アジド系ガス発生剤に使用される燃料としては特に限定されず、着火剤に用いられる燃料も使用することができる。具体的には、例えば高分子結合剤、粉末状微結晶炭素、含窒素化合物等が挙げられる。高分子結合剤の中では、酸化剤や燃料の粉体状の構成成分を賦形する能力の高い酢酸セルロ−ス、酢酸酪酸セルロ−ス又はエチルセルロ−ス等のセルロース系結合剤が好ましい。 Next, fuel will be described. It does not specifically limit as a fuel used for a non-azide type gas generating agent, The fuel used for an ignition agent can also be used. Specific examples include polymer binders, powdered microcrystalline carbon, nitrogen-containing compounds, and the like. Among the polymer binders, cellulose-based binders such as cellulose acetate, cellulose acetate butyrate or ethyl cellulose having a high ability to form oxidant and fuel powdery components are preferable.
粉末状微結晶炭素の中では、酸化剤との反応性の高い活性炭及び木炭が好ましい。粉末状微結晶炭素の形状は、混合性と燃焼性から粉末であることが望ましい。その平均粒子径は0.1〜500μmであることが好ましい。0.1μm未満の場合、非アジド系ガス発生剤を粒状に成形することが困難となる傾向にある。一方、平均粒子径が500μmを越えると燃焼速度が遅くなる傾向にある。更に非アジド系ガス発生剤の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、その平均粒子径は1〜200μmであることがより好ましく、1〜100μmであることが特に好ましい。 Among powdered microcrystalline carbon, activated carbon and charcoal having high reactivity with an oxidizing agent are preferable. The shape of the powdered microcrystalline carbon is preferably a powder from the viewpoint of mixing and flammability. The average particle diameter is preferably 0.1 to 500 μm. When it is less than 0.1 μm, it tends to be difficult to form the non-azide gas generating agent into a granular form. On the other hand, when the average particle diameter exceeds 500 μm, the burning rate tends to be slow. Further, considering the mechanical properties and combustion performance of the non-azide gas generating agent, the average particle size is more preferably 1 to 200 μm, and particularly preferably 1 to 100 μm.
更に、粉末状微結晶炭素の比表面積は、5〜1600m2/gが好ましい。粉末状微結晶炭素の比表面積が5m2/g未満の場合、非アジド系ガス発生剤の燃焼速度が遅くなる傾向にある。一方、粉末状微結晶炭素の比表面積が1600m2/gを越える場合、粉末状微結晶炭素の製造性が悪くなる傾向にある。更に非アジド系ガス発生剤の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、その比表面積は10〜1500m2/gであることがより好ましく、50〜1300m2/gであることが特に好ましい。 Furthermore, the specific surface area of the powdered microcrystalline carbon is preferably 5 to 1600 m 2 / g. When the specific surface area of the powdered microcrystalline carbon is less than 5 m 2 / g, the burning rate of the non-azide gas generating agent tends to be slow. On the other hand, when the specific surface area of the powdered microcrystalline carbon exceeds 1600 m 2 / g, the productivity of the powdered microcrystalline carbon tends to deteriorate. And more considering mechanical properties and combustion performance of the non-azide gas generating agent, the specific surface area is more preferably from 10~1500m 2 / g, particularly preferably 50~1300m 2 / g.
含窒素化合物の中では、トリメチレントリニトロアミン(RDX)、テトラメチレンテトラニトロアミン(HMX)、ペンタエリスリト−ルテトラナイトレ−ト(PETN)、ニトログアニジン(NQ)、トリアミノグアニジンナイトレ−ト(TAGN)、5−アミノテトラゾール、ジニトロアメリン、アゾジカルボンアミド、硝酸ヒドラジン等が好ましい。 Among the nitrogen-containing compounds, trimethylenetrinitroamine (RDX), tetramethylenetetranitroamine (HMX), pentaerythritol tetranitrate (PETN), nitroguanidine (NQ), triaminoguanidine nitrate (TAGN), 5-aminotetrazole, dinitroamelin, azodicarbonamide, hydrazine nitrate and the like are preferable.
また、含窒素化合物の平均粒子径は1〜500μmであることが好ましい。この平均粒子径が1μm未満では非アジド系ガス発生剤を粒状に成形することが困難となる傾向にあり、平均粒子径が500μmを越えると燃焼速度向上の効果がなくなる傾向にある。更に、非アジド系ガス発生剤の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、その平均粒子径は1〜200μmであることがより好ましく、1〜100μmであることが特に好ましい。 Moreover, it is preferable that the average particle diameter of a nitrogen-containing compound is 1-500 micrometers. If the average particle size is less than 1 μm, it tends to be difficult to form the non-azide gas generant into a granular shape, and if the average particle size exceeds 500 μm, the effect of improving the combustion rate tends to be lost. Furthermore, considering the mechanical properties and combustion performance of the non-azide gas generating agent, the average particle size is more preferably 1 to 200 μm, and particularly preferably 1 to 100 μm.
燃料の配合量は、酸化剤及び燃料の総質量に対して、好ましくは3〜42質量%、より好ましくは5〜25質量%、特に好ましくは7〜22質量%である。燃料の配合量が3質量%未満の場合、非アジド系ガス発生剤の機械的特性が低下し、またガス発生量も低下する傾向にある。燃料の配合量が42質量%を超える場合、生成ガス中に多量の一酸化炭素が生成する傾向にある。 The blending amount of the fuel is preferably 3 to 42% by mass, more preferably 5 to 25% by mass, and particularly preferably 7 to 22% by mass with respect to the total mass of the oxidant and the fuel. When the blending amount of the fuel is less than 3% by mass, the mechanical properties of the non-azide gas generating agent are lowered, and the gas generation amount tends to be lowered. When the blending amount of the fuel exceeds 42% by mass, a large amount of carbon monoxide tends to be generated in the generated gas.
更に非アジド系ガス発生剤には、可塑性を付与し、成形性を向上させるために可塑剤を配合させることができる。そのような可塑剤としては、着火剤と同様に結合剤と相溶性の良いものであれば全て使用でき、また可塑剤の添加量は、非アジド系ガス発生剤中において15質量%以下が好ましい。 Furthermore, a plasticizer can be blended with the non-azide gas generating agent in order to impart plasticity and improve moldability. As such a plasticizer, any plasticizer that is compatible with the binder as well as the ignition agent can be used, and the amount of the plasticizer added is preferably 15% by mass or less in the non-azide gas generating agent. .
更に非アジド系ガス発生剤には、経時安定性を向上させるために経時安定剤を配合させることができる。そのような経時安定剤としては、着火剤26、39と同様に経時安定性を向上させることが可能である物質であれば全て使用でき、また経時安定剤の添加量は、非アジド系ガス発生剤中において10質量%以下が好ましい。
Furthermore, a non-azide gas generating agent can be blended with a time-dependent stabilizer in order to improve the time-dependent stability. As such a aging stabilizer, any substance capable of improving the aging stability as in the case of the igniting
更に非アジド系ガス発生剤には、酸化剤等の分解により生成するアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物をミストとしてガス発生器外へ放出することを抑制するため、スラグ形成剤を配合させることができる。そのようなスラグ形成剤としては、着火剤26、39と同様にスラグを形成させることが可能である物質であれば全て使用でき、またスラグ形成剤の添加量は、非アジド系ガス発生剤中において10質量%以下が好ましい。
Furthermore, a non-azide-based gas generating agent is mixed with a slag forming agent in order to suppress release of alkali metal or alkaline earth metal oxide generated by decomposition of an oxidizing agent or the like as mist to the outside of the gas generator. be able to. As such a slag forming agent, any substance capable of forming slag as in the case of the igniting
非アジド系ガス発生剤として好ましい組成物は、酸化剤として硝酸のアンモニウム塩、燃料としてセルロース系の高分子結合剤、可塑剤として脂肪酸エステルの組み合わせである。具体的には、酸化剤として硝酸アンモニウム、燃料として酢酸酪酸セルロース、可塑剤としてクエン酸アセチルトリブチルの組み合わせである。この組成物は、ガス化率に優れているものであり、更に耐熱性及び機械的特性にも優れているため、非アジド系ガス発生剤としてより好ましいものである。 A preferred composition as the non-azide gas generating agent is a combination of an ammonium salt of nitric acid as an oxidizing agent, a cellulose polymer binder as a fuel, and a fatty acid ester as a plasticizer. Specifically, a combination of ammonium nitrate as an oxidizing agent, cellulose acetate butyrate as a fuel, and acetyltributyl citrate as a plasticizer. Since this composition has an excellent gasification rate and also has excellent heat resistance and mechanical properties, it is more preferable as a non-azide gas generating agent.
また、酸化剤としてオキソハロゲン酸のアンモニウム塩、硝酸のアルカリ金属塩、燃料としてセルロース系の高分子結合剤、可塑剤として脂肪酸エステル系の組み合わせも好ましいものである。具体的には、酸化剤として過塩素酸アンモニウム及び硝酸ナトリウム、燃料として酢酸酪酸セルロース、可塑剤としてクエン酸アセチルトリブチルの組み合わせである。この組成物は、ガス化率に優れているものであり、更に耐熱性及び機械的特性にも優れているため、非アジド系ガス発生剤としてより好ましいものである。 A combination of an ammonium salt of oxohalogenic acid as an oxidizing agent, an alkali metal salt of nitric acid, a cellulose polymer binder as a fuel, and a fatty acid ester as a plasticizer is also preferable. Specifically, a combination of ammonium perchlorate and sodium nitrate as an oxidizing agent, cellulose acetate butyrate as a fuel, and acetyltributyl citrate as a plasticizer. Since this composition has an excellent gasification rate and also has excellent heat resistance and mechanical properties, it is more preferable as a non-azide gas generating agent.
次に、前記着火剤26、39と非アジド系ガス発生剤との配合割合について説明する。
非アジド系ガス発生剤と着火剤26、39との配合割合は、非アジド系ガス発生剤が60〜98質量%で、着火剤26、39が2〜40質量%に調整されて用いること好ましい。また、プリテンショナー10に使用する場合、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性を向上させる効率を考慮すれば、非アジド系ガス発生剤が60〜95質量%で、着火剤26、39が5〜40質量%であることがより好ましい。更に、ガス化率及びガス発生器内への装填性を考慮すれば、非アジド系ガス発生剤が80〜95質量%で、着火剤26、39が5〜20質量%であることが特に好ましい。
Next, the blending ratio of the igniting
The blending ratio of the non-azide gas generating agent and the igniting
エアバッグ45に使用する場合においては、非アジド系ガス発生剤が60〜85質量%で、着火剤26、39が15〜40質量%であることがより好ましく、非アジド系ガス発生剤が70〜85質量%で、着火剤26、39が15〜30質量%であることが特に好ましい。着火剤26、39の配合割合が2質量%未満では着火剤26、39の着火性を十分に発揮させることができず、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性を向上させることが困難となる。また、着火剤26、39の配合割合が40質量%を越える場合では、ガス発生速度が速くなり過ぎて要求値を満足できなくなる傾向にあり、またガス化率が低下する傾向にある。
When used for the
着火剤26、39と非アジド系ガス発生剤を併用する際には、必ず着火剤26、39の燃焼速度の方が非アジド系ガス発生剤の燃焼速度よりも速いものでなければならない。なぜならば、非アジド系ガス発生剤よりも燃焼速度が遅い着火剤を使用しても、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性を改善できないからである。尚、同一原材料より得られる着火剤26、39と非アジド系ガス発生剤を併用する場合には、両者で粒径を変えたり、酸化剤と燃料との配合割合を調整したりすることにより、着火剤26、39の燃焼速度を非アジド系ガス発生剤の燃焼速度よりも速くさせる必要がある。
When the igniting
着火剤26、39は、非アジド系ガス発生剤と併用することが特徴であり、着火剤26、39としての効果を最も発揮させることのできるのは、アンモニウム酸素酸塩を酸化剤とする非アジド系ガス発生剤と併用する場合である。なぜならば、アンモニウム酸素酸塩を酸化剤として用いる非アジド系ガス発生剤は、ガス化率は高いものの、着火性及び燃焼性が極めて乏しいものであり、ガス発生剤単独では燃焼性能の要求を満足させることができず、着火剤の併用が必須となるからである。このような着火剤26、39は、エアバッグ45用に比べて速いガス発生速度を要求され、また通電開始から最大圧力に達するまでの燃焼カーブが直線型であることを要求されるプリテンショナー10に使用されることがより好ましい。
The igniting
次に、着火剤26、39の形状について説明する。着火剤26、39の形状は特に限定されず、粒状又は粉状であり、着火剤26、39として機能を発揮できるものであればいずれも使用できる。更に具体的には、例えば無孔円柱状、有孔円柱状、有孔六角状、有孔異形状等の形状が挙げられる。ここで粒状とは、必ずしも球状や円柱状のように定形型に成形されていなくてもよく、表面が凹凸になっていたり、歪んだ形状である不定形型になっていてもよい。
Next, the shape of the igniting
次に、着火剤26、39の製造方法について説明する。
一般的に押出成形法にて粒状に成形する場合には、最初に酸化剤、高分子系結合剤等の燃料及び必要により可塑剤、経時安定剤、スラグ形成剤等を所定量計量する。その後、水又は有機溶剤を加え、捏和機内にて均一な混合物を調製する。そして、均一に混合された混合物を押出装置に装填し、所定の圧力を加え、ダイスの孔を通しながら押し出し、その後切断することにより所定の大きさの粒状に成形する。
Next, a method for manufacturing the igniting
In general, when molding into granules by an extrusion molding method, first, a predetermined amount of fuel such as an oxidizer and a polymer binder and, if necessary, a plasticizer, a stabilizer with time, and a slag former are measured. Thereafter, water or an organic solvent is added to prepare a uniform mixture in a kneader. Then, the uniformly mixed mixture is loaded into an extrusion apparatus, a predetermined pressure is applied, the mixture is extruded through a hole in a die, and then cut to form particles of a predetermined size.
点火部への通電開始から最大圧力までの到達時間が5〜20ミリ秒に調整された着火剤26、39としては、外径0.1〜5mm、長さ0.1〜5mm程度の無孔円柱状、外径0.3〜5mm、内孔径0.1〜4.9mm、長さ0.1〜5mm、厚さ0.1〜3mm程度の有孔円柱状のものが一般的に使用される。
As the igniting
一般的に造粒法にて粒状に成形する場合には、最初に酸化剤、燃料、水又は有機溶剤、必要により可塑剤、経時安定剤、スラグ形成剤等を所定量加えて混和機内にて均一な混合物を調製する。その後、造粒及び乾燥を行い、所定の形状及び大きさに成形する。通電開始から最大圧力までの到達時間が5〜20ミリ秒である着火剤26、39としては、外径0.1〜5mm、長さ0.1〜5mm程度の粒状体が一般的に使用される。
In general, when forming into granules by granulation method, first add a predetermined amount of oxidizer, fuel, water or organic solvent, if necessary, plasticizer, aging stabilizer, slag forming agent, etc. in the blender. Prepare a homogeneous mixture. Thereafter, granulation and drying are performed to form a predetermined shape and size. As the igniting
前記の密閉ボンブ燃焼試験は以下に示す方法により行った。
まず、密閉ボンブ燃焼試験装置について説明する。図3に示すように、ボンブ本体50内には容積が70mlの円柱状をなす燃焼空間51が設けられ、その燃焼空間51にはガス発生剤25、38又は着火剤26、39が装填される。上記燃焼空間51の容積は、直径35mm、深さ75mmの円柱体の容積から栓体52の一部等の容積を差し引いて算出されたものである。ボンブ本体50の一端側には燃焼空間51内にガス発生剤25、38又は着火剤26、39を装填したり、密閉したりするための栓体52が装着され、ボルト53により着脱可能になっている。同じくボンブ本体50の一端側には接続配線54を介して点火装置56が接続されると共に、接続配線55はボンブ本体50に接続されている。
The above-mentioned closed bomb combustion test was conducted by the following method.
First, the sealed bomb combustion test apparatus will be described. As shown in FIG. 3, a cylinder-shaped
燃焼空間51内における栓体52の内端面には一対の電極57、58が取り付けられて、一方の電極57には前記一方の接続配線54が接続され、他方の電極58はボンブ本体50に接続されている。両電極57,58には接続線を介して点火玉(ボロン硝石0.5g付き)59が取り付けられている。そして、点火装置56を作動させることにより接続配線54,55、電極57,58などを経て点火玉59が点火し、燃焼空間51のガス発生剤25,38又は着火剤26,39を着火させて燃焼させるようになっている。
A pair of
ボンブ本体50の側面には、ガス抜き用バルブ60が取り付けられており、サンプリング管61を介して燃焼空間51と連通されている。このガス抜き用バルブ60から燃焼空間51内のガスをサンプリングし、その燃焼特性を評価できるようになっている。尚、ボンブ本体50の他端面には圧力変換器62が取り付けられ、連通管63を介して燃焼空間51と連通されている。この圧力変換器62により通電開始から最大圧力までの到達時間を求めることができるようになっている。
A
そして、栓体52を抜いた状態で燃焼空間51内にガス発生剤25、38又は着火剤26、39を装填する。その際に装填する装填量は、装填密度0.059g/mlとした。次いで、栓体52を閉め、点火装置56にて燃焼空間51のガス発生剤25、38又は着火剤26、39を着火する。そして、燃焼した際の燃焼時間と燃焼圧力との関係を圧力変換器62を介してオシロスコ−プ(図示せず)にて計測し、通電開始から最大圧力までの到達時間を求めた。尚、エアバッグ用ガス発生剤に要求される通電開始から最大圧力までの到達時間は通常50〜65ミリ秒であり、プリテンショナー用ガス発生剤に要求される通電開始から最大圧力までの到達時間は通常15〜30ミリ秒である。
Then, the
さて、プリテンショナー用ガス発生器12においては、車両の衝突時などにおける信号に基づいて、電気点火具22への通電により燃焼室24内の着火剤26が着火されると共に、非アジド系のガス発生剤25が燃焼され、窒素ガス等の燃焼ガスが生成する。このとき、着火剤26の燃焼速度はガス発生剤25の燃焼速度より速くなるように設定されていることから、電気点火具22の点火によってまず着火剤26が着火されてその炎がガス発生剤25に伝播され、ガス発生剤25が速やかに燃焼する。また、着火剤26はガス発生剤25と混合された状態で燃焼室24内に配置されているので、着火剤26の着火に基づくガス発生剤25の燃焼が燃焼室24内の全体に渡って均等に進行する。
In the
燃焼室24内で生成された燃焼ガスは溝27が形成された部分を破ってシリンダ13内へ噴出され、ピストン17をピストンロッド16と共に移動させる。ピストンロッド16の移動によって回転ドラム14が回転され、シートベルト15が引き込まれる。
The combustion gas generated in the
また、エアバッグ用ガス発生器30においては、車両の衝突時などにおける信号に基づいて、電気点火器34への通電により点火薬35が点火される。その点火による炎が通気孔37を介して燃焼室32に伝播され、燃焼室32内の着火剤39が着火し、非アジド系のガス発生剤38が燃焼して燃焼ガスを生成する。このとき、着火剤39の燃焼速度がガス発生剤38の燃焼速度より速くなるように設定されていることから、点火薬35の点火による炎によりまず着火剤39が着火されてその炎がガス発生剤38に伝播され、ガス発生剤38が速やかに燃焼する。生成した燃焼ガスはフィルター42を介してガス噴出孔44から噴出され、エアバッグ45を膨張させる。
In the air
以上述べた第1の実施の形態による効果を以下にまとめて記載する。
・ 本実施形態のガス発生器用の着火剤26、39では、着火剤26、39の燃焼速度が非アジド系のガス発生剤25、38の燃焼速度より速くなるように構成されている。このため、着火剤26、39はガス発生剤25、38よりも着火が速く、燃焼時における燃焼の伝播が速く、ガス発生剤25、38の燃焼を速やかに進行させることができる。従って、高ガス化率を維持しながら、非アジド系のガス発生剤25、38の着火性及び燃焼性を向上させることができる。
The effects of the first embodiment described above are summarized below.
The igniting
・ また、前記燃焼速度は、点火部に対する通電開始から燃焼室24、32で発生したガスによる最大圧力までの到達時間によって規定される。そして、着火剤26、39の到達時間が非アジド系ガス発生剤の到達時間より短くなるように構成されている。従って、非アジド系のガス発生剤25、38の着火性及び燃焼性を一層向上させることができる。
The combustion speed is defined by the arrival time from the start of energization to the ignition unit to the maximum pressure due to the gas generated in the
・ 更に、乗員保護装置用ガス発生器が、燃焼室24で発生するガスによりシートベルト15を引き込むように構成されたプリテンショナー用ガス発生器12である場合に、着火剤26、39は上記の効果を発揮させることができる。
Further, when the gas generator for the occupant protection device is the
・ また、乗員保護装置用ガス発生器が、燃焼室32で発生するガスによりエアバッグ45を膨張させるように構成されたエアバッグ用ガス発生器30である場合に、着火剤26、39は前記の効果を発揮させることができる。
Further, when the occupant protection device gas generator is the
以下に、実施例、参考例、製造例及び比較例を挙げて、前記実施形態を更に具体的に説明する。
(実施例1)
平均粒径30μmの過塩素酸カリウム788質量%と酢酸酪酸セルロ−ス212質量%との混合物に対し、アセトン20質量%及びエチルアルコ−ル10質量%を混合した混合溶液を加え、いわゆるウェルナ−混和機で均一に混合した。尚、ウェルナ−混和機は、横方向に延びる回転軸に支持された撹拌羽根により撹拌、混合する装置である。
Hereinafter, the embodiment will be described more specifically with reference to Examples, Reference Examples, Production Examples, and Comparative Examples.
Example 1
To a mixture of 788% by mass of potassium perchlorate having an average particle size of 30 μm and 212% by mass of cellulose acetate butyrate, a mixed solution in which 20% by mass of acetone and 10% by mass of ethyl alcohol are mixed is added. Mix evenly on the machine. The Werner-mixer is a device that stirs and mixes with a stirring blade supported by a rotating shaft extending in the lateral direction.
次いで、この混合物を押出装置に装填した。押出装置には予め孔径が095mmのダイス及び直径が025mmのピンが取付けられている。そして、混合物に圧力を加えることにより、混合物はダイスの孔を通りながら押出され、1個の貫通孔を有する単孔円柱状に成形される。この成形物を20mmの長さに切断し、乾燥することにより粒状の着火剤を得た。得られた着火剤の寸法を表1に示す。また、この着火剤の通電開始から最大圧力までの到達時間が、5〜20ミリ秒であるか否か確認するため、前述した密閉ボンブ燃焼試験を行った。得られた到達時間を表1に示す。
(参考例2、実施例3、参考例4、実施例5、参考例6、参考例7)
表1に示した組成で、実施例1と同様の方法により着火剤を各々製造し、各々の特性を実施例1と同じ方法で評価した。それらの結果を表1に示す。
(実施例8)
平均粒径30μmの過塩素酸カリウム852質量%、酢酸酪酸セルロ−ス30質量%、クエン酸アセチルトリブチル20質量%及び活性炭98質量%の混合物に対し、アセトン30質量%及び水5質量%を混合した混合溶液を加え、ウェルナ−混和機で均一に混合した。
This mixture was then loaded into an extruder. A die having a hole diameter of 095 mm and a pin having a diameter of 025 mm are attached in advance to the extrusion apparatus. Then, by applying pressure to the mixture, the mixture is extruded while passing through the holes of the die and formed into a single-hole cylindrical shape having one through hole. The molded product was cut into a length of 20 mm and dried to obtain a granular igniter. Table 1 shows the dimensions of the obtained igniting agent. Moreover, in order to confirm whether the arrival time from the start of energization of this igniter to the maximum pressure was 5 to 20 milliseconds, the above-described sealed bomb combustion test was performed. The obtained arrival times are shown in Table 1.
( Reference Example 2, Example 3, Reference Example 4, Example 5, Reference Example 6, Reference Example 7 )
With the compositions shown in Table 1, each igniter was produced by the same method as in Example 1, and each characteristic was evaluated by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 1.
(Example 8)
Mixing 30% by mass of acetone and 5% by mass of water to a mixture of 852% by mass of potassium perchlorate having an average particle size of 30 μm, 30% by mass of cellulose acetate butyrate, 20% by mass of acetyltributyl citrate and 98% by mass of activated carbon The mixed solution was added and mixed uniformly with a Werner-mixer.
次いで、この混合物を造粒装置に装填した。造粒装置には、予め孔径035mmのパンチングメタルが取り付けられている。そして、混合物に圧力を加えることにより、混合物はパンチングメタルの孔を通りながら押出され、粒状の着火剤を得た。得られた着火剤の寸法を表1に示す。また、この着火剤の通電開始から最大圧力までの到達時間が、5〜20ミリ秒であるか否か確認するため、密閉ボンブ燃焼試験を行った。得られた到達時間を表1に示す。
(参考例9)
表1に示した組成で、実施例8と同様の方法により着火剤を製造し、その特性を実施例8と同じ方法で評価した。それらの結果を表1に示す。
This mixture was then loaded into a granulator. A punching metal having a hole diameter of 035 mm is attached to the granulator in advance. And by applying a pressure to a mixture, the mixture was extruded passing the hole of the punching metal, and the granular ignition agent was obtained. Table 1 shows the dimensions of the obtained igniting agent. Moreover, in order to confirm whether the arrival time from the energization start of this igniting agent to the maximum pressure is 5 to 20 milliseconds, a closed bomb combustion test was conducted. The obtained arrival times are shown in Table 1.
( Reference Example 9)
With the composition shown in Table 1, an ignition agent was produced by the same method as in Example 8, and the characteristics were evaluated in the same manner as in Example 8. The results are shown in Table 1.
平均粒径80μmの硝酸アンモニウム900質量%、酢酸酪酸セルロ−ス60質量%、クエン酸アセチルトリブチル30質量%及び活性炭10質量%の混合物に対し、アセトン20質量%及びエチルアルコ−ル10質量%を混合した混合溶液を加え、ウェルナー混和機で均一に混合した。
To a mixture of 900% by mass of ammonium nitrate having an average particle size of 80 μm, 60% by mass of cellulose acetate butyrate, 30% by mass of acetyltributyl citrate and 10% by mass of activated carbon, 20% by mass of acetone and 10% by mass of ethyl alcohol were mixed. The mixed solution was added and mixed uniformly with a Werner mixer.
次いで、この混合物を押出装置に装填した。押出装置には予め孔径1.75mmのダイス及び直径0.25mmのピンが取付けられている。そして、混合物に圧力をかけることにより、混合物はダイスを通りながら押出され、1個の貫通孔を有する単孔円柱状に成形される。この成形物を2.0mmの長さに裁断し、乾燥することにより粒状のプリテンショナー用ガス発生剤を得た。得られた着火剤の寸法を表2に示す。
(プリテンショナー用ガス発生剤の製造例2)
表2に示した組成及び形状で、プリテンショナー用ガス発生剤の製造例1と同様の方法によりガス発生剤を製造した。その結果を表2に示す。
This mixture was then loaded into an extruder. A die having a hole diameter of 1.75 mm and a pin having a diameter of 0.25 mm are attached to the extrusion apparatus in advance. Then, by applying pressure to the mixture, the mixture is extruded while passing through a die and formed into a single-hole cylindrical shape having one through hole. The molded product was cut into a length of 2.0 mm and dried to obtain a granular pretensioner gas generating agent. Table 2 shows the dimensions of the obtained ignition agent.
(Production Example 2 of Gas Generator for Pretensioner)
With the composition and shape shown in Table 2, a gas generating agent was manufactured by the same method as in Production Example 1 of the gas generator for pretensioner. The results are shown in Table 2.
プリテンショナー用ガス発生剤の製造例1のガス発生剤が91質量%、実施例1の着火剤が9質量%の割合となるように混合し、この混合物を密閉ボンブ燃焼装置で燃焼させた。この組成物のガス化率を理論計算(組成物の燃焼生成物のうち気体成分の質量割合を%で表記した。)より求め、また通電開始から最大圧力までの到達時間がプリテンショナー用ガス発生剤に要求される15〜30ミリ秒であるか否か確認を行った。得られた到達時間を表3に示す。
Preparation of gas generating agent for pretensioner The gas generating agent of Production Example 1 was mixed at a ratio of 91% by mass and the igniting agent of Example 1 at 9% by mass, and this mixture was burned in a closed bomb combustion apparatus. The gasification rate of this composition is determined by theoretical calculation (the mass ratio of the gas component in the combustion product of the composition is expressed in%), and the time from the start of energization to the maximum pressure is generated for pretensioner gas generation It was confirmed whether it was 15-30 milliseconds required for the agent. Table 3 shows the obtained arrival times.
表3に示した質量比となるように組成物を混合し、各々の特性を実施例10と同じ方法で評価した。得られた結果を表3に示す。また、密閉ボンブ燃焼試験により得られた実施例17の燃焼カーブを代表例として図6に示す。
(比較例1及び2)
着火剤を使用せず、プリテンショナー用ガス発生剤のみでの特性を実施例10と同じ方法で評価した。それらの結果を表3に示す。また、密閉ボンブ燃焼試験により得られた比較例2の燃焼カーブを代表例として図5に示す。
The compositions were mixed so that the mass ratios shown in Table 3 were obtained, and each characteristic was evaluated by the same method as in Example 10. The obtained results are shown in Table 3. Moreover, the combustion curve of Example 17 obtained by the closed bomb combustion test is shown in FIG. 6 as a representative example.
(Comparative Examples 1 and 2)
The characteristics of the pretensioner gas generating agent alone were evaluated by the same method as in Example 10 without using an ignition agent. The results are shown in Table 3. Moreover, the combustion curve of the comparative example 2 obtained by the closed bomb combustion test is shown in FIG. 5 as a representative example.
表1〜表3、図5及び図6の試験結果より次のようなことがわかった。
すなわち、実施例又は参考例1〜9に示した着火剤は、通電開始から最大圧力までの到達時間を8〜14ミリ秒に調整することができた。これに対して、着火剤を配合しない比較例1及び2のプリテンショナー用ガス発生剤では、いずれも低着火性、低燃焼性に起因して、到達時間が30ミリ秒以上となり、プリテンショナー用ガス発生剤として使用不可能であることが明らかとなった。一方、着火剤を配合した実施例又は参考例10〜21では、着火性及び燃焼性が改善されたため、いずれも到達時間は15〜30ミリ秒の範囲となり、プリテンショナー用ガス発生剤として使用可能であることが明らかとなった。
From the test results of Tables 1 to 3 and FIGS. 5 and 6, the following was found.
That is, the ignition agents shown in Examples or Reference Examples 1 to 9 were able to adjust the arrival time from the start of energization to the maximum pressure to 8 to 14 milliseconds. On the other hand, in the pretensioner gas generating agents of Comparative Examples 1 and 2 in which no igniting agent is blended, the arrival time is 30 milliseconds or more due to low ignitability and low flammability. It became clear that it could not be used as a gas generating agent. On the other hand, in Examples or Reference Examples 10 to 21 in which an igniting agent was blended, since the ignitability and combustibility were improved, the arrival time was in the range of 15 to 30 milliseconds, which can be used as a gas generator for pretensioners. It became clear that.
また、比較例2に示したプリテンショナー用ガス発生剤のみの燃焼パターン(図5)は、燃焼初期(通電開始から約23ミリ秒まで)の燃焼速度が非常に遅く、燃焼中期(約23ミリ秒以降)から急激に燃焼速度が速くなる、いわゆるS字型となっており、燃焼性に問題があることが分かった。それに対して、実施例17に示した着火剤を配合したプリテンショナー用ガス発生剤の燃焼パターン(図6)は、燃焼初期から燃焼速度が速く、いわゆる直線型となっており、燃焼性が大幅に改善されていることが分かった。 Further, in the combustion pattern of only the pretensioner gas generating agent shown in Comparative Example 2 (FIG. 5), the combustion speed at the initial stage of combustion (from the start of energization to about 23 milliseconds) is very slow, and the middle stage of combustion (about 23 millimeters). It became a so-called S-shape in which the combustion speed increases rapidly from (after the second), and it was found that there was a problem in combustibility. On the other hand, the combustion pattern of the pretensioner gas generating agent blended with the igniting agent shown in Example 17 (FIG. 6) has a high combustion speed from the initial stage of combustion, and is a so-called linear type, and the combustibility is greatly increased. It was found that it was improved.
また、実施例17の耐熱性及び燃焼後の一酸化炭素濃度について試験を行った結果、共に問題のないことが確認できた。参考例20は、着火剤の配合割合が少ないため、プリテンショナー用ガス発生剤として使用可能ではあるものの、到達時間が遅くなる傾向にあることがわかった。更に、実施例21は、着火剤の配合割合が多いため、プリテンショナー用ガス発生剤として使用可能ではあるものの、ガス化率が低下する傾向にあることがわかった。 Moreover, as a result of testing about the heat resistance of Example 17 and the carbon monoxide concentration after combustion, it was confirmed that there was no problem. It was found that Reference Example 20 has a tendency to slow the arrival time although it can be used as a gas generating agent for a pretensioner because the blending ratio of the ignition agent is small. Furthermore, in Example 21, since the blending ratio of the igniting agent was large, it was found that although it can be used as a pretensioner gas generating agent, the gasification rate tends to decrease.
尚、前記実施形態を次のように変更して実施することも可能である。 It should be noted that the above-described embodiment can be modified as follows .
・ 非アジド系のガス発生剤25、38に対する着火剤26、39の含有量を、エアバッグ用ガス発生器30の場合に比べてプリテンショナー用ガス発生器12の場合に高くすることができる。この場合、プリテンショナー用ガス発生器12の燃焼室24内に収容されている非アジド系ガス発生剤全体を十分に燃焼させることができる。
The content of the igniting
・ 非アジド系ガス発生剤には、燃焼触媒、耐環境安定剤等を含有させることができる。燃焼触媒としては、酸化銅、酸化鉄、酸化マンガン等が用いられる。耐環境安定剤としては、オキシエチレンドデシルアミン、ポリオキシエチレンドデシルアミン、ポリオキシエチレンオクタデシルアミン等が用いられる。 -Non-azide gas generating agents can contain combustion catalysts, environmental stabilizers, and the like. As the combustion catalyst, copper oxide, iron oxide, manganese oxide or the like is used. As the environmental stabilizer, oxyethylene dodecylamine, polyoxyethylene dodecylamine, polyoxyethylene octadecylamine and the like are used.
・ 前記プリテンショナー用ガス発生器12の溝27に代えて、薄肉部を形成したり、貫通孔を開けてそこを破裂板で塞ぐように形成したりすることもできる。
-It can replace with the groove |
更に、実施形態より把握される技術的思想について以下に記載する。
(1) 前記着火剤は、非アジド系ガス発生剤と混合された状態で燃焼室内に収容されるように構成されている請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のガス発生器用の着火剤。このように構成した場合、非アジド系ガス発生剤の着火性と燃焼性をより向上させることができる。
Furthermore, the technical idea grasped from the embodiment will be described below.
(1) The gas generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the igniting agent is configured to be contained in the combustion chamber in a state of being mixed with a non-azide gas generating agent. Ignition agent. When comprised in this way, the ignitability and combustibility of a non-azide type gas generating agent can be improved more.
(2) 前記非アジド系ガス発生剤の酸素バランスは実質的に±0であり、着火剤の酸素バランスは正である請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のガス発生器用の着火剤。このように構成した場合、二酸化窒素等の有害ガスの発生を抑制しつつ、着火剤の着火性及び燃焼性を向上させることができる。 (2) The oxygen balance of the non-azide-based gas generating agent is substantially ± 0, and the oxygen balance of the igniting agent is positive. The gas generator according to any one of claims 1 to 3, Ignition agent. When comprised in this way, the ignition property and combustibility of an ignition agent can be improved, suppressing generation | occurrence | production of noxious gases, such as nitrogen dioxide.
(3) 前記非アジド系ガス発生剤は酸化剤及び燃料を含有し、酸化剤がアンモニウム塩であり、着火剤は酸化剤及び燃料を含有し、酸化剤がカリウム塩である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のガス発生器用の着火剤。このように構成した場合、非アジド系ガス発生剤のガス化率を高めることができると共に、着火剤の着火性と燃焼性を向上させることができる。
(3) The non-azide gas generating agent contains an oxidizing agent and a fuel, the oxidizing agent is an ammonium salt, the igniting agent contains an oxidizing agent and a fuel, and the oxidizing agent is a potassium salt. Item 4. The igniter for a gas generator according to any one of
(4) 前記非アジド系ガス発生剤は酸化剤として過塩素酸塩を含有すると共に、燃料を含有し、かつ硝酸のアルカリ金属塩を含有し、着火剤は酸化剤として過塩素酸塩を含有すると共に、燃料を含有し、燃焼時に発生する塩化水素が硝酸のアルカリ金属塩と反応するように構成されている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のガス発生器用の着火剤。このように構成した場合、ガス発生剤の燃焼時に有害な塩化水素が発生することを防止することができる。 (4) The non-azide gas generating agent contains perchlorate as an oxidant, and also contains fuel and an alkali metal salt of nitric acid, and the ignition agent contains perchlorate as an oxidant. 4. The igniter for a gas generator according to claim 1, wherein the igniter contains a fuel, and hydrogen chloride generated during combustion reacts with an alkali metal salt of nitric acid. 5. . When comprised in this way, it can prevent that harmful hydrogen chloride generate | occur | produces at the time of combustion of a gas generating agent.
(5) 前記非アジド系ガス発生剤は酸化剤及び燃料を含有し、着火剤は酸化剤及び燃料を含有し、着火剤中の酸化剤は硝酸塩、亜硝酸塩又はオキソハロゲン酸塩であり、燃料は高分子結合剤、粉末状微結晶炭素又は含窒素化合物である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のガス発生器用の着火剤。 (5) The non-azide gas generating agent contains an oxidant and a fuel, the igniting agent contains an oxidant and a fuel, and the oxidant in the igniting agent is nitrate, nitrite or oxohalogenate, The ignition agent for a gas generator according to any one of claims 1 to 3, wherein is a polymer binder, powdered microcrystalline carbon, or a nitrogen-containing compound.
(6) 更に、可塑剤、経時安定剤又はスラグ形成剤を含有する上記技術思想(5)に記載のガス発生器用の着火剤。
(7) 前記着火剤中の酸化剤の含有量が68〜98質量%及び燃料の含有量が2〜32質量%である前記技術思想(5)又は(6)に記載のガス発生器用の着火剤。
(6) The igniter for a gas generator according to the technical concept (5), further comprising a plasticizer, a aging stabilizer, or a slag forming agent.
(7) The ignition for a gas generator according to the technical idea (5) or (6), wherein the oxidant content in the igniter is 68 to 98% by mass and the fuel content is 2 to 32% by mass. Agent.
(8) 非アジド系ガス発生剤の含有量が60〜98質量%、着火剤の含有量が2〜40質量%である請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のガス発生器用の着火剤。 (8) The gas generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of the non-azide gas generating agent is 60 to 98 mass% and the content of the igniting agent is 2 to 40 mass%. Ignition agent.
12…プリテンショナー用ガス発生器、15…シートベルト、22…点火部としての電気点火具、24、32…燃焼室、25、38…ガス発生剤、26、39…着火剤、30…エアバッグ用ガス発生器、31…点火部、34…点火部を構成する電気点火器、35…点火部を構成する点火薬、45…エアバッグ。
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