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KR101212790B1 - Composition for gas generating agent, gas generating agent using the same and inflator comprising the gas generating agent - Google Patents

Composition for gas generating agent, gas generating agent using the same and inflator comprising the gas generating agent Download PDF

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KR101212790B1
KR101212790B1 KR1020110044761A KR20110044761A KR101212790B1 KR 101212790 B1 KR101212790 B1 KR 101212790B1 KR 1020110044761 A KR1020110044761 A KR 1020110044761A KR 20110044761 A KR20110044761 A KR 20110044761A KR 101212790 B1 KR101212790 B1 KR 101212790B1
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gas
gas generator
nitrate
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combustion
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이영호
이승재
윤지혜
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주식회사 한화
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Abstract

본 발명은 가스발생제용 조성물, 이를 이용한 가스발생제 및 이를 포함하는 인플레이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평균입도가 5 내지 15㎛인 주산화제, 주연료, 연소속도 증가성 연료 및 평균입도가 0.1 내지 1㎛인 혼합촉매가 포함되는 가스발생제용 조성물, 이를 이용한 가스발생제 및 이를 포함하는 인플레이터에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 산소평형이 -2 내지 -3%, 연소열량이 700kcal/kg 이하, 연소온도가 2300K 이하, 가스발생량이 30moles/kg 이상, 발생되는 가스 중 H2O의 함량이 49부피% 이하, 발생되는 가스 중 N2의 함량이 30부피% 이상, 연소속도가 1000psi에서 18mm/sec 이상 및 연소속도지수가 0.5 이하인 가스발생제용 조성물 및 이를 이용한 가스발생제를 제공할 수 있다.The present invention relates to a gas generator composition, a gas generator using the same and an inflator comprising the same, more specifically, the main oxidizing agent having a mean particle size of 5 to 15㎛, the main fuel, fuel for increasing combustion rate and average particle size of 0.1 It relates to a gas generator composition containing a mixed catalyst of 1 to 1㎛, a gas generator using the same and an inflator comprising the same. According to the present invention, the oxygen balance is -2 to -3%, the heat of combustion is 700kcal / kg or less, the combustion temperature is 2300K or less, the gas generation amount is 30moles / kg or more, the content of H 2 O in the generated gas is 49% by volume Hereinafter, a gas generator composition and a gas generator using the same, wherein the N 2 content is 30 vol% or more, the combustion rate is 1000 mm / sec or more, and the combustion rate index is 0.5 or less.

Description

가스발생제용 조성물, 이를 이용한 가스발생제 및 이를 포함하는 인플레이터{COMPOSITION FOR GAS GENERATING AGENT, GAS GENERATING AGENT USING THE SAME AND INFLATOR COMPRISING THE GAS GENERATING AGENT}Composition for gas generating agent, gas generating agent using the same and inflator comprising the same {COMPOSITION FOR GAS GENERATING AGENT, GAS GENERATING AGENT USING THE SAME AND INFLATOR COMPRISING THE GAS GENERATING AGENT}

본 발명은 가스발생제용 조성물, 이를 이용한 가스발생제 및 이를 포함하는 인플레이터에 관한 것이다.The present invention relates to a gas generator composition, a gas generator using the same and an inflator comprising the same.

자동차 충돌시 발생하는 탑승자의 충격을 완화시키는 보조구속장치 (Supplementary Restraining System)인 에어백(SRS Airbag)은 차량 충돌시 발생하는 탑승자의 충격을 완화시키는 장치로서 안전벨트와 더불어 대표적인 탑승객 보호장치이다. 자동차용 에어백 시스템은 20세기 중후반부터 개발되기 시작하였고, 북아메리카에서는 1997년도에 운전석 에어백, 2003년도에 어드밴스드 에어백(Advanced Air Bag)인 듀얼(Duel)제품의 장착을 의무화하였으며, 2013년도에는 측면용 에어백도 의무화할 예정이다The SRS Airbag, a supplementary restraining system that mitigates the impact of a passenger in a car crash, is a representative passenger protection device along with a seat belt. Automotive airbag systems began to be developed in the middle of the 20th century.In North America, driver seat airbags were mandated in 1997, and advanced airbags, Duel, in 2003, and side airbags in 2013. Will also be mandatory

에어백의 초기시스템은 쿠션 조절백을 팽창시키기 위하여 다량의 압축가스를 사용하였으며, 충돌센서에 의해서 작동되어 가스의 방출 및 에어백을 팽창시켜 탑승자의 충격을 완화시켰다. 이와 같은 압축가스 저장시스템은 부피가 크며 무겁고, 반응시간이 느리고 장기 저장성이 떨어진다. 그리고 이에 수반되는 관리가 어렵기 때문에 화학적 가스조성물, 즉 가스발생제로부터 발생하는 가스를 이용하는 에어백 시스템으로 대체되었다.The initial system of the airbag used a large amount of compressed gas to inflate the cushion control bag and was operated by a collision sensor to release the gas and inflate the airbag to mitigate the passenger's shock. Such compressed gas storage systems are bulky and heavy, have slow reaction times and poor long-term storage. And because of the difficult management accompanying it has been replaced by an airbag system using a gas generated from a chemical gas composition, that is, a gas generator.

상기 가스발생제의 초기 조성물은 주로 나트륨아자이드 등의 금속 아자이드가 포함된 조성물이었다. 상기 금속 아자이드가 포함된 아자이드계열의 가스발생제는 몸에 해롭지 않은 질소가스를 다량 생성시키고, 낮은 연소온도와 빠른 연소속도가 가능하기 때문에 가벼운 재질인 알루미늄으로 가스발생장치인 인플레이터를 제작할 수 있었다. The initial composition of the gas generator was a composition mainly containing metal azide such as sodium azide. The azide-based gas generator containing the metal azide generates a large amount of nitrogen gas that is not harmful to the body, and can produce an inflator that is a gas generator using light aluminum because of its low combustion temperature and fast combustion speed. there was.

그러나 상기 금속 아자이드는 독성물질이라는 큰 단점을 가지고 있다. 즉, 아자이드는 쉽게 수화, 분해되어 히드라조산(Hydrazoic acid)을 생성한다. 상기 히드라조산은 높은 독성을 나타낼 뿐만 아니라 구리나 납 등의 중금속과 쉽게 반응하여 예민한 화합물을 만든다. 그러므로 아자이드를 함유하는 가스발생제는 제조, 저장 및 최종폐기에 이르기까지 신중한 관리가 필요하다. However, the metal azide has a big disadvantage of being toxic. That is, azide is easily hydrated and decomposed to produce hydrazoic acid. The hydrazoic acid not only shows high toxicity but also easily reacts with heavy metals such as copper or lead to make a sensitive compound. Therefore, azide-containing gas generators need careful management from manufacture to storage and final disposal.

상기 아자이드계열의 가스발생제는 1970년대 초부터 1990년대 말까지 미국특허 3814694(74.6.4), 미국특허 3904221(75.9.9), 미국특허 3931040(76.1.6), 미국특허 4021275(77.5.3), 미국특허 4179327(79.12.18), 미국특허 4339288(82.7.13), 미국특허 4533416(85.8.6), 미국특허 4696705(86.12.2), 미국특허 4758287(88.7.19), 미국특허 4834818(89.5.30), 미국특허 4976795(90.12.11), 미국특허 5034070(91.7.23), 미국특허 5074940(91.12.24), 미국특허 5387296(95.2.7) 등에서 특허 공개 되었다.The azide-based gas generators are described in US Patent 3814694 (74.6.4), US Patent 3904221 (75.9.9), US Patent 3931040 (76.1.6), US Patent 4021275 (77.5. 3), US Patent 4179327 (79.12.18), US Patent 4339288 (82.7.13), US Patent 4533416 (85.8.6), US Patent 4696705 (86.12.2), US Patent 4758287 (88.7.19), US Patent 4834818 (89.5.30), US Patent 4976795 (90.12.11), US Patent 5034070 (91.7.23), US Patent 5074940 (91.12.24), US Patent 5387296 (95.2.7) and the like.

상기 특허에서는 주연료로서 알칼리 또는 알칼리토금속의 금속아자이드를, 보조연료로서 유기질산염류, 유기아질산화합물, 금속유기화합물류, 카본그라파이트 및 금속분말 등의 가연성 물질을, 산화제로서 금속황화합물, 금속요오드화물류, 금속산화물류, 질산염류, 염소산염류, 과염소산염류, 과산화물류, 염화물류, 질화물류, 황 및 금속수산화물 등의 산화성물질을, 냉각제로서 탄산염류 및 옥사마이드 등의 물질을, 그리고 실리카, 이산화규소, 점토, 벤토나이트 및 티타니아 등의 비활성물질 및 기타 물질로서 바인더, 윤활제, 발수제, 이황화몰리브덴 및 실란 등이 포함되어 가스발생제로 사용하는 방법들이 공개되어 있다.The patent discloses metal azide of alkali or alkaline earth metal as main fuel, combustible materials such as organic nitrates, organic nitrite compounds, metal organic compounds, carbon graphite and metal powder as auxiliary fuels, metal sulfur compounds and metal iodides as oxidizing agents. Logistics, oxidizing materials such as metal oxides, nitrates, chlorates, perchlorates, peroxides, chlorides, nitrides, sulfur and metal hydroxides, and carbonates and oxamides as coolants, and silica and dioxide Inert materials such as silicon, clay, bentonite and titania, and other materials include binders, lubricants, water repellents, molybdenum disulfide and silane, and the like.

그러나 상기 독성 문제로 인하여 1990년대 말부터 상기 아자이드계열의 가스발생제를 대체하여, 비아자이드계열의 가스발생제가 에어백을 팽창시키는 인플레이터에 가스발생제로 사용되기 시작하였다. However, due to the toxicity problem, since the late 1990s, azide-based gas generators have been used as gas generators in inflators for inflating airbags.

미국특허 2923612(60.2.2)에서는 연료로서 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate), 산화제로서 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate) 그리고 기타 물질로 수용성 크롬산염(Chromic salts)인 중크롬산암모늄(Ammonium dichromate), 수불용성의 유기산 구리염인 옥살산 구리염(Cupric oxalate, 2CuC2O4?H2O), 시트르산 구리염(Cupric citrate, 2Cu2C6H4O7 ?5H2O) 및 벤조산 구리염(Cupric benzoate, Cu(C7H5O2)2?2H2O)를 사용한 가스발생제 조성물에 대하여 공개되어 있다.U.S. Pat. insoluble salts of oxalic acid copper organic acid copper salt (Cupric oxalate, 2CuC 2 O 4 ? H 2 O), citric acid, copper salt (Cupric citrate, 2Cu 2 C 6 H 4 O 7? 5H 2 O) and benzoic acid copper salt (Cupric benzoate , Cu (C 7 H 5 O 2) 2? gas generator with 2H 2 O) is released with respect to the composition.

미국특허 3193421(65.7.6)에서는 냉각제로서 히드록실 암모늄 옥살레이트(Hydroxyl Ammonium Oxalate), 산화제로서 과염소산 산화물인 과염소산 암모늄(AP, Ammonium Perchlorate), 과염소산 알칼리금속(Alkali Metal Perchlorates) 및 과염소산 알칼리토금속(Alkaline Earth Metal Perchlorate), 연소성 연료 바인더로 폴리에스터 수지(Polyester Resin), 폴리에스터-폴리우레탄(Polyester-Polyurethane), 카르복실터미네이티드리니어폴리에스터(Carboxyl Terminated Linear Polyester) 및 티올터미네이티드폴리에스터-우레탄(Thiol Terminated Polyester-Urethane), 보조제로 중크롬산암모늄(Ammonium Dichromate), 산화제2철(Ferric oxide), 산화코발트(Cobaltic oxide), 니트로셀룰로스(NC, Nitrocellulose) 및 코발트아세틸아세토네이트(Cobalt acetyl acetonate)를 사용한 가스발생제 조성물에 대하여 공개되어 있다.U.S. Patent 3193421 (65.7.6) discloses hydroxyl ammonium oxalate as a coolant, ammonium perchlorate (AP) as an oxidant, alkali metal perchlorates (Alkali Metal Perchlorates) and alkaline earth metal (Alkaline) Earth Metal Perchlorate, Combustible Fuel Binder, Polyester Resin, Polyester-Polyurethane, Carboxyl Terminated Linear Polyester and Thiol Terminated Polyester Urethane (Thiol Terminated Polyester-Urethane) as an adjuvant, Ammonium Dichromate, Ferric oxide, Cobaltic oxide, Nitrocellulose and Cobalt acetyl acetonate It is disclosed about the gas-generating agent composition using.

미국특허 3348985(67.10.24)에서는 연료로서 아미노테트라졸(Aminotetrazole), 산화제로서 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate) 그리고 선택적으로 디시안디아미드(DCDA, Dicyandiamide), 질산칼륨(KNO3), 옥살산 암모늄(Ammonium oxalate), 중크롬산 암모늄(Ammonium Dichromate) 등을 사용한 파이로 테크닉 가스발생제 조성물에 대하여 공개되어 있다.U.S. Patent 3,348,985 (24/10/67), the ammonium nitrate as amino tetrazole (Aminotetrazole), as a fuel oxidizing agent (AN, Ammonium Nitrate) and, optionally, dicyandiamide (DCDA, Dicyandiamide), potassium nitrate (KNO 3), ammonium oxalate ( Pyrotechnic gas generator compositions using Ammonium oxalate, Ammonium Dichromate and the like are disclosed.

미국특허 3362859(68.1.9)에서는 폴리나이트레이티드 산화제(Polynitrated Oxidizer)로서 사이클로트리리메틸렌트리나이트아민(RDX, cyclotrimethylene trinitramine), 사이클로테트라메틸렌테트라나이트아민(HMX, Cyclotetramethylenetertanitramine), 니트로셀룰로스(NC, Nitrocellulose), 트리아미노트리니트로벤젠(Triaminotrinitrobenzene), 트리메틸올레텐트리나이트레이트(trimethylolethenetrinitrate) 및 디아미노트리니트로벤젠(Diaminotrinitrobenzene), 연소성 폴리에스터 연소 바인더로서 카르복실기, 하이드록실기 및 이소시아네이트기 함유의 폴리에스터로 이루어진 군에서 선택된 연소성 폴리에스터 연료 바인더, 하이드록사믹산 타입(Hydroxamic Acid Type) 냉각제로서 옥살로하이드록사믹산(Oxalohydroxamic Acid), 옥살로하이드록사믹산아미드(Oxalohydroxamic Acid Amide), 모노암모늄옥살하이드록사메이트(Monoammonium Oxalohydroxamate), 옥살모노하이드록사믹산(Oxalomonohydroxamic Acid) 및 하이드록실-암모늄옥살레이트(Hydroxyl-ammonium Oxalate)로 이루어진 군에서 선택된 하이드록사믹산 타입(Hydroxamic Acid Type)의 냉각제 및 기타 보조제로서 Fe2O3와 2,4-디아미노-6-페닐-5-트리아진(2,4-Diamino-6-Phenyl-5-Triazine)이 포함된 가스발생제에 대하여 공개되어 있다.U.S. Patent 3362859 (68.1.9) discloses cyclotrimethylene trinitramine (RDX), cyclotetramethylenetertanitramine (HMX), and nitrocellulose (NC, Nitrocellulose, Triaminotrinitrobenzene, trimethylolethenetrinitrate and diaminotrinitrobenzene, a combustible polyester combustion binder comprising carboxyl, hydroxyl and isocyanate-containing polyesters Combustible Polyester Fuel Binder, Hydroxyxamic Acid Type Refrigerant Selected from Oxalohydroxamic Acid, Oxalohydroxamic Acid Amide, Monoammonium Oxaloxamate Fe 2 O 3 as a coolant and other adjuvant of the Hydroxamic acid type selected from the group consisting of ium Oxalohydroxamate, Oxalonohydroxamic Acid and Hydroxyl-ammonium Oxalate And gas generators containing 2,4-Diamino-6-phenyl-5-triazine.

미국특허 3468730(69.9.23)에서는 연료로서 유기테트라졸유도체인 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole), 구아닐아미노-5-테트라졸(Guanylamino-5-tetrazole), 및 1-구아닐-3-테트라조릴-5-구아니딘(1-Guanyl-3-tetrazolyl-5-guanidine), 산화제로 금속염과 금속산화물인 Ba(NO3)2, K2Cr2O7, KNO3, PbO2, MnO2 및 CuO 그리고 기타 물질로 옥사릴히드록사믹산(Oxalyl Hydroxamic Acid)이 선택적으로 첨가되는 추진제 조성이 공개되어 있다.U.S. Patent 3468730 (69.9.23) discloses 5-aminotetrazole, guanylamino-5-tetrazole, and 1- which are organotetrazol derivatives as fuels. 1-Guanyl-3-tetrazolyl-5-guanidine, metal salt and metal oxide Ba (NO 3 ) 2 , K 2 Cr 2 O 7 , KNO 3 , PbO 2, MnO 2 and CuO and to other substances oxalyl hydroxide roksa acid (oxalyl Hydroxamic acid) the propellant may optionally be added to the composition is released.

미국특허 3473981(69.10.21)에서는 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate), 멜라민(Melamine), 고무바인더(Rubber binder) 및 선택적으로 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate), 니트로구아니딘(Nitroguanidine), 사이클로트리리메틸렌트리나이트아민(RDX, cyclotrimethylene trinitramine), 2,4-디니트로페녹실에탄올(2,4-Dinitrophenoxylethanol), 소듐바비튜레이트(Sodium barbiturate), 카본블랙이 포함된 가스발생제 조성물에 대하여 공개되어 있다.U.S. Patent 3473981 (69.10.21) discloses ammonium nitrate (AN), melamine, rubber binder, and optionally guanidine nitrate (GN, guanidine nitrate), nitroguanidine, cyclotriri A gas generator composition including methylenetrinitamine (RDX, cyclotrimethylene trinitramine), 2,4-dinitrophenoxy ethanol (2,4-Dinitrophenoxylethanol), sodium barbiturate, and carbon black is disclosed. have.

그러나 상기 비아자이드계열의 가스발생제들은 USCRA(The United States Council for Automotive Research)기준에 따른 반응생성물의 허용기준을 고려하여 설계되지 않았기 때문에 그대로 에어백용 가스발생제로 사용하는데 문제점이 있으며, USCAR기준에 따른 배출가스의 허용농도 수준을 나타내는 조성으로의 개선이 필요하다. 자동차용 비아자이드계열 가스발생제로서의 USCAR 기준사항을 충족시키기 위한 조성물들이 공개되기 시작한 것은 1970년대 후반부터이다.However, since the gas generators of the BAZA series are not designed in consideration of the acceptance criteria of reaction products according to the USCRA (The United States Council for Automotive Research) standard, there are problems in using them as gas generators for airbags. It is necessary to improve the composition to indicate the allowable concentration level of the exhaust gas. It was in the late 1970s that compositions for meeting USCAR standards as automotive bazide-based gas generators were published.

미국특허 3806461(74.4.23)에서는 옥살산 구리(Cupric Oxalate), 유기 폴리머 연료바인더(Organic Polymeric Fuel-Binder) 및 상기 연료바인더와 옥살레이트(Oxalate)를 완전히 산화시키기에 충분한 KClO4가 포함된 고체 가스발생제 조성물에 대하여 공개하고 있다.U.S. Patent 3806461 (74.4.23) discloses a solid gas containing copper oxalate, an organic polymer fuel binder, and enough KClO 4 to fully oxidize the fuel binder and oxalate. The generator composition is disclosed.

미국특허 4386979(83.6.7)에서는 연료로 칼슘시안아미드(Calcium Cyanamide) 및 소듐하이드로젠시안아미드(Sodium Hydrogen Cyanamide), 산화제로 NaNO3, 냉각제로서 수화된 산화알루미늄, 산화알루미늄, 수산화칼슘, 연소속도증강제, 윤활제 또는 물리적 강도를 위한 성분으로서 MnO2, CuO, Fe2O3, 그라파이트섬유(Graphite Fibers), 금속 섬유(Metal fibers)가 포함된 조성물이 공개되어 있으며, 선택적으로 암모늄, 알칼리금속, 알칼리토금속, 마그네슘 및 알루미늄의 질산염(Nitrates), 아질산염(Nitrites), 염소산염(Chlorates), 과염소산염(Perchlorate), 망간산염(철, 니켈, 산화구리, 알칼리토금속 퍼옥사이드)가 포함된다.U.S. Patent 4386979 (83.6.7) discloses Calcium Cyanamide and Sodium Hydrogen Cyanamide as fuels, NaNO 3 as oxidants, Aluminum Oxide, Aluminum Oxide, Calcium Hydroxide, and Combustion Rate Boosters as Coolants. , Compositions comprising MnO 2 , CuO, Fe 2 O 3 , Graphite Fibers, Metal fibers as lubricants or components for physical strength are disclosed, optionally ammonium, alkali metals, alkaline earth metals. Nitrates, nitrites, chlorates, perchlorates, manganese salts (iron, nickel, copper oxides, alkaline earth metal peroxides) of magnesium and aluminum.

미국특허 4948439(90.8.14)에서는 분자 내에 수소를 포함하는 적어도 하나의 테트라졸(Tertazole) 또는 트리아졸(Triazole) 화합물 즉, 수소를 함유하는 테트라졸(Tetrazole), 아미노테트라졸(Aminotetrazole), 상기 테트라졸 또는 아미노테트라졸의 금속염(Metal Salts), 그들의 혼합물, 테트라졸(Tetrazole)의 나트륨염(Sodium Salt), 5-아미노테트라졸(5-AT), 테트라졸의 암모늄염과 산화제 화합물인 알칼리금속, 알칼리토금속 및 산화제(알칼리금속, 알칼리토금속 또는 질산암모늄 또는 과염소산염(perchlorate)) 와 금속 산화물인 실리콘 다이옥사이드(Silicon Dioxide), 산화철, 산화코발트, 산화니켈, 산화크로뮴(Chromium Oxide), 산화알루미늄, 산화붕소(Boron Oxide), 및 산화바나듐(Vanadium Oxide) 등으로 구성된 가스발생제를 공개하고 있다.U.S. Patent No. 4948439 (90.8.14) discloses at least one tetrazole or triazole compound containing hydrogen in a molecule, i.e., tetrazole, aminotetrazole containing hydrogen, Metal salts of tetrazole or aminotetrazol, mixtures thereof, sodium salt of tetrazole, 5-aminotetrazole (5-AT), ammonium salts of tetrazole and alkali metals as oxidant compounds , Alkaline earth metals and oxidants (alkali metals, alkaline earth metals or ammonium nitrate or perchlorate) and metal oxides such as silicon dioxide, iron oxide, cobalt oxide, nickel oxide, chromium oxide, aluminum oxide, Disclosed are gas generators composed of boron oxide, vanadium oxide, and the like.

미국특허 6143104(00.11.7)에서는 시안아미드(Cyanamides), 테트라졸(Tetrazoles), 카보아미드(Carbonamides), 트리아졸(Triazoles), 구아니딘(Guanidines), 구아니딘염(Guanidine Salts), 테트라메틸질산암모늄(Tetramethyl Ammonium Nitrate), 트리아진(Triazines), 테트라진(Tetrazines), 우레아(Urea) 및 우레아염(Urea Salts)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유기연료, 알칼리금속 질산염, 알칼리토금속 질산염, 알칼리금속 아질산염, 알칼리토금속 아질산염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 산화제 및 할로겐화암모늄 냉각제를 포함하는 가스발생제가 공개되어 있다.U.S. Patent 6143104 (00.11.7) discloses Cyanamides, Tetrazoles, Carbonamides, Triazoles, Guanidines, Guanidine Salts, Ammonium Tetramethyl Nitrate One or more organic fuels, alkali metal nitrates, alkaline earth metal nitrates, alkali metal nitrites selected from the group consisting of Tetramethyl Ammonium Nitrate, Triazines, Tetrazines, Urea and Urea Salts A gas generator comprising at least one oxidant selected from the group consisting of alkaline earth metal nitrites and ammonium halide coolants is disclosed.

이와 같이 자동차 에어백 전용 가스발생제로 특허 공개된 비아자이드계열의 가스발생제들은 독성물질로부터 해방은 되었으나, 아자이드계열의 가스발생제보다 연소온도가 높고, 연소속도가 느린 단점이 있다.As described above, the non-azide-based gas generators disclosed as gas generators for automobile airbags have been released from toxic substances, but have a higher combustion temperature and a slower combustion speed than the azide-based gas generators.

자동차용 에어백은 충격으로부터 탑승자를 충분히 완충시켜 보호하려면, 에어백이 약 30 내지 100밀리세컨드 내에 팽창되어야 하며, 상기 비아자이드계열의 가스발생제와 같이 연소속도가 느린 조성물을 자동차용 에어백 장치로 이용하기 위해서는, 가스발생제의 연소분위기가 가압된 상태이어야 한다. 즉 연소분위기의 압력이 높을수록 연소속도가 증가하게 된다.In order to fully cushion and protect the occupant from an impact, the airbag should be inflated within about 30 to 100 milliseconds, and a slow burning composition such as the benzoide-based gas generator may be used as an automotive airbag apparatus. In order to achieve this, the combustion atmosphere of the gas generating agent must be pressurized. In other words, the higher the pressure in the combustion atmosphere, the higher the combustion speed.

연소가 되면서 인플레이터 내부에서 형성된 가장 높은 압력을 내압이라고 한다. 연소속도가 느릴수록 내압을 높여야 하며, 연소속도가 빠를수록 내압을 낮출 수 있다. 인플레이터가 높은 내압에 견디기 위해서는 인플레이터의 재질이 이에 견디도록 설계되어야 한다. 연소속도가 빠른 아자이드계열의 가스발생제를 사용한 인플레이터의 재질은 알루미늄인 것에 비해, 연소속도가 비교적 느린 비아자이드계열의 가스발생제를 사용하는 인플레이터의 재질은 스테인레스 또는 스틸로 이루어져 있다.The highest pressure created inside the inflator as it burns is called internal pressure. The slower the combustion speed, the higher the internal pressure, and the faster the combustion speed, the lower the internal pressure. In order for the inflator to withstand high internal pressures, the material of the inflator must be designed to withstand it. The material of the inflator using the azide series gas generator having a high combustion rate is made of stainless steel or the inflator using the azide series gas generator having the relatively low combustion rate.

그러나 최근의 소비자들은 저가의 경량화, 소형화된 인플레이터를 요구하고, 소비자의 요구에 부응하고 경쟁력을 갖기 위해서는 인플레이터 재질의 두께를 최소화해야 하며 이를 위해서는 보다 낮은 연소열량, 보다 낮은 연소온도, 보다 많은 가스발생제, 보다 낮은 압력에서 빠르게 연소하는 가스발생제의 개발이 요구되고 있다.Recently, however, consumers are demanding low-cost, lightweight, and compact inflators, and in order to meet consumer demands and be competitive, the thickness of inflator materials must be minimized. First, there is a need for the development of gas generators that burn rapidly at lower pressures.

일반적으로 연소속도는 1000psi(68atm)의 가압 하에서 연소속도를 측정하고, 시중에 나와있는 비아자이드계열의 가스발생제의 대부분은 연소속도가 10mm/sec 전후이며, 이 중 빠른 연소속도를 갖는 가스발생제는 연소온도가 높거나, 가스발생량이 적은 특징을 갖고 있다.In general, the combustion rate is measured under a pressure of 1000 psi (68 atm), and most of the bazide-based gas generators on the market have a combustion speed of about 10 mm / sec. The agent is characterized by high combustion temperature or low gas generation.

미국특허 5035757(91.7.30)에서 실시예 5의 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole) 33%, Sr(NO3)2 49%, NaNO3 10%, SiO2 8%의 조성은 연소속도가 17.78mm/sec로 비교적 빠르지만 연소가스량이 23moles/kg으로 적고, 연소온도가 약 2800K로 지나치게 높다.In US Patent 5035757 (91.7.30), the composition of Example 5 5-aminotetrazole (5-AT, 5-Aminotetrazole) 33%, Sr (NO 3 ) 2 49%, NaNO 3 10%, SiO 2 8% Although the combustion speed is relatively fast at 17.78 mm / sec, the combustion gas amount is low at 23 moles / kg, and the combustion temperature is excessively high at about 2800 K.

미국특허 6887326(2005.5.3)에서 PSAN(Phase Stabilized Ammonium Nitrate) 및 BHT?2NH3(Diammonium Salt of 5,5'-Bis-1H-Tetrazole)의 조성의 연소속도는 12.5mm/sec, 여기에 니트로구아니딘(Nitroguanidine)을 첨가하면 11.2mm/sec, Sr(NO3)2를 첨가하면 11.9mm/sec, 점토(Clay)를 첨가하면 6.35mm/sec, Sr(NO3)2와 점토(Clay)를 첨가하면 6.6 내지 9.1mm/sec로 전반적으로 연소속도가 느리다. In US Pat. No. 6887326 (2005.5.3), the burning rate of the composition of Phase Stabilized Ammonium Nitrate (PSAN) and BHT? 2NH 3 (Diammonium Salt of 5,5'-Bis-1H-Tetrazole) is 12.5 mm / sec. guanidine (Nitroguanidine) When the addition of 11.2mm / sec, Sr (NO 3 ) the addition of 2 11.9mm / sec, the addition of the clay (clay) 6.35mm / sec, Sr (NO 3) 2 and the clay (clay) When added, the overall combustion rate is slow, ranging from 6.6 to 9.1 mm / sec.

미국특허 5682014(1997.10.28)에서 BTA(Bis-(1(2)H-tetrazole-5-yl))와 CuO의 조성은 연소속도가 17.9 내지 27.4mm/sec로 비교적 빠르지만, 60리터 에어백을 충분히 팽창시키기 위해 조성물이 약 85g 소요되며, 가스발생량이 매우 적다.In U.S. Patent 5682014 (October 28, 1997), the composition of BTA (Bis- (1 (2) H-tetrazole-5-yl)) and CuO has a relatively fast burning rate of 17.9 to 27.4 mm / sec, but with a 60 liter airbag. The composition takes about 85g to swell sufficiently, and the amount of gas generated is very low.

미국특허 5817972(1998.10.6)에서 비아자이드계의 가스발생제의 연소속도는 20.5 내지 38.6mm/sec로 비교적 빠르지만, 슬랙형성이 25% 이하인 조성들은 연소열량이 762 내지 899cal/g으로 매우 높고, 연소열량이 700cal/g 이하로 비교적 낮은 조성들은 슬랙형성이 26 내지 51.6%로 비교적 많이 발생한다.In US Pat. No. 5,817,972 (1998.10.6), the burn rate of the bazide-based gas generator is relatively fast, ranging from 20.5 to 38.6 mm / sec. However, the composition having a slack formation of 25% or less has a very high calorific value of 762 to 899 cal / g. For compositions with relatively low calorific value of less than 700 cal / g, slack formation is relatively high with 26 to 51.6%.

미국특허 6547900(2000.2.1)의 5.5% KNO3-PSAN 55%, 니트로구아니딘(Nitroguanidine) 44%, 질화붕소(Boron Nitride) 1% 및 실리카 0.025% 조성의 연소속도는 15.24mm/sec로 비교적 느리다.The combustion rate of 5.5% KNO 3 -PSAN 55%, Nitroguanidine 44%, Boron Nitride 1% and Silica 0.025% of U.S. Patent 6547900 (2000.2.1) is relatively slow at 15.24 mm / sec. .

미국특허 6024889(2000.2.15)의 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Amminotetrazole), Sr(NO3)2, MgCO3, KI로 이루어진 조성의 가스발생제 연소속도는 단열화염온도가 1446K로 낮지만, 연소속도가 13mm/sec로 느리다.The combustion rate of the gas generator of the composition consisting of 5-aminotetrazole (5-AT, 5-Amminotetrazole), Sr (NO 3 ) 2 , MgCO 3 , and KI of U.S. Patent No. 6024889 (2000.2.15) was 1446 K. Low, but slow burning speed of 13 mm / sec.

미국특허 6383318(2002.5.7)의 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate), 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate), 쿠퍼디아민디나이트레이트(Copper Diammine Dinitrate) 및 SiO2의 조성은 연소속도가 7.13 내지 13.23mm/sec로 매우 느리며, 미국특허 6673173(2004.1.6)의 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate), 암모늄설페이트(Ammonium Sulfate), 쿠퍼디아민디니이트레이트(Copper Diammine Dinitrate) 및 SiO2의 조성은 높은 가스발생량을 갖지만, 연소속도가 8.89 내지 11.43mm/sec로 매우 느리다.The composition of Guanidine Nitrate (GN), Ammonium Nitrate (AN), Copper Dimmine Dinitrate (Si) and SiO 2 in U.S. Patent 6383318 (2002.5.7) has a burn rate of 7.13 to 13.23 mm. It is very slow at / sec, and the composition of Guanidine Nitrate (GN, Guanidine Nitrate), Ammonium Sulfate, Copper Dimmine Dinitrate and SiO 2 of US Patent 6673173 (2004.1.6) is a high gas. It has a generation amount, but the combustion speed is very slow, from 8.89 to 11.43 mm / sec.

1990년대 초반에는 낮은 연소열량, 낮은 연소온도, 낮은 CO의 함량, 낮은 NOX의 함량 및 비교적 빠른 연소속도를 구현하고, 연소 후에 발생된 고체생성물들을 용이하게 필터링하기 위해 공지의 산화제인 염기성 금속 나이트레이트(Basic metal nitrate)들을 사용하기 시작하였고, 그 대표적인 것이 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate)이었다. In the early 1990s, basic metal nitrate, a known oxidant, was used to realize low calorific heat, low combustion temperature, low CO content, low NO X content and relatively fast combustion rate, and to easily filter solid products generated after combustion. Basic metal nitrates began to be used, a typical one being basic copper nitrate (BCN).

염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate)를 산화제로 하는 조성들은 다음과 같이 공개되고 있지만, 상기 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate)를 사용하여도 아직까지 낮은 연소온도, 낮은 연소속도 및 많은 가스발생량을 동시에 충족시키는 가스발생제는 구현되지 않고 있다.Compositions using basic copper nitrate (BCN) as an oxidizing agent are disclosed as follows, but even with the basic copper nitrate (BCN), low combustion temperature, low combustion rate and many gases The gas generating agent which simultaneously meets the generation amount is not implemented.

미국특허 5542998(96.8.6)에서는 연료로 GZT(Diguanidinium-5,5'-Azotetrazolate) 24.6%, 산화제로 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 60.29%, 촉매로 V2O5와 MoO3의 혼합물(실험식 V6Mo15O60) 15.07%를 사용한 조성이, 2212K의 비교적 낮은 연소온도를 가지며, 점화력과 연소특성이 우수하나, 가스발생량이 약 20moles/kg으로 매우 낮다.U.S. Patent 5542998 (96.8.6) discloses 24.6% Diguanidinium-5,5'-Azotetrazolate (GZT) as fuel, 60.29% Basic Copper Nitrate (BCN) as oxidant, and V 2 O 5 and MoO 3 as catalyst. The composition using 15.07% of the mixture (experimental V 6 Mo 15 O 60 ) has a relatively low combustion temperature of 2212K, excellent ignition power and combustion characteristics, but gas generation is very low, about 20 moles / kg.

미국특허 6132537(2000.10.17)의 실시예는, 연료로서 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 29.5% 및 시아누릭산(Cyanuric Acid) 12.8%, 산화제로서 CuO 25.65%, 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 25.65% 및 KClO4 6.4%를 사용하여 연소온도를 1700℃ 이하로 낮추었으나, 가스발생제 1kg당 가스생성량이 23moles로 가스생성효율이 상당히 낮아 필요한 가스량을 발생시키기 위해서는 가스발생제를 다량으로 사용해야 하는 단점이 있다.Examples of U.S. Patent No. 6132537 (October 17, 2000) include 29.5% Guanidine Nitrate (GN) and 12.8% Cyanuric Acid, 25.65% CuO as oxidant, and Basic Copper Nitrate (BCN) Nitrate) The combustion temperature was lowered below 1700 ℃ by using 25.65% and 6.4% of KClO 4 , but the gas generation efficiency per 23 kg of gas generating agent was 23moles, so the gas generation efficiency was considerably low. There are drawbacks to using.

미국특허 6143102(2000.11.7)에서는 연료로서 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate), 쿠퍼에틸렌디아민디나이트레이트(Copper Ethylene Diamine Dinitrate), 산화제로서 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate), 연소속도증가제로 Al2O3, TiO2, ZnO, MgO 및 ZrO2를 사용하여 연소속도를 17 내지 27mm/sec로 상당히 증가시켰으나, 연소가스생성량이 가스발생제 1kg당 20 내지 25moles로 가스생성 효율이 매우 낮은 단점이 있다.U.S. Pat.No. 6,143,102 (2000.11.7) discloses guanidine nitrate (GN) as fuel, copper ethylene diamine dinitrate (CU), basic copper nitrate (BCN) as oxidant, Although Al 2 O 3 , TiO 2 , ZnO, MgO and ZrO 2 were used to increase the combustion speed to 17 to 27 mm / sec, the combustion gas production rate was 20 to 25 moles per kilogram of gas generator. There is this.

미국특허 6156137(2000.12.5)에서는 연료로서 아조디카본아미딘디나이트레이트(Azodicarbonamidine dinitrate), 산화제로서 Sr(NO3)2, CuO, 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate)를 바인더로서 폴리알킬렌(Polyalkylene)을 사용하였으며, 산화제로 Sr(NO3)2를 사용한 조성은 연소가스생성량은 35moles/kg으로 비교적 많았으나, 연소속도가 12.7mm/sec로 아주 낮고, CuO를 사용한 조성은 연소속도가 20.32mm/sec로 비교적 높았으나, 연소가스 생성량이 27moles/kg으로 적고, 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate)을 사용한 조성은 연소가스 생성량이 31moles/kg으로 비교적 많으나 연소속도가 16.25mm/sec로 느린 단점이 있다.U.S. Patent 6156137 (2000.12.5) discloses azodicarbonamidine dinitrate as a fuel, Sr (NO 3 ) 2 as a oxidant, CuO and basic copper nitrate (BCN) as a binder. (Polyalkylene) was used, and the composition using Sr (NO 3 ) 2 as oxidant was relatively high in combustion gas production rate of 35moles / kg, but the combustion rate was very low as 12.7mm / sec, and the composition using CuO was used Although it was relatively high at 20.32mm / sec, the combustion gas production amount was low as 27moles / kg, and the composition using basic copper nitrate (BCN) had a relatively high combustion gas production rate at 31moles / kg but the combustion speed was 16.25mm / sec. As a slow disadvantage.

미국특허 6550808(2003.4.22)의 실시예 1에서는 연료로 구아닐우레아나이트레이트(Guanylurea Nitrate), 산화제로 쿠퍼디아민디나이트레이트(Copper Diammine Dinitrate) 및 기타 첨가제로 SiO2로 이루어진 조성은 가스발생량이 31.7moles/kg으로 비교적 많았으나, 연소속도는 8.38mm/sec로 매우 느린 단점이 있다. 실시예 2에서는 상기 실시예 1의 산화제를 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate)으로 바꾼 조성으로 가스발생량이 26.3moles/kg으로 낮고, 연소속도도 12.95mm/sec로 느리다.In Example 1 of U.S. Patent 6550808 (2003.4.22), a composition consisting of Guanylurea Nitrate as fuel, Copper Dimmine Dinitrate as an oxidizing agent, and SiO 2 as other additives has a gas generation amount. Although relatively high at 31.7 moles / kg, the combustion speed is very slow at 8.38 mm / sec. In Example 2, the amount of gas generated was lowered to 26.3 moles / kg and the combustion rate was slowed to 12.95 mm / sec due to the composition in which the oxidizing agent of Example 1 was changed to basic copper nitrate (BCN).

미국특허 6689237(2004.2.10)의 실시예 3에서는 연료로 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 및 쿠퍼비스에틸렌디아민-5,5'-비테트라졸(Copper Bis Ethylenediamine-5.5'-Bitetrazole), 산화제로 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate), 기타 알루미나(Alumina)로 이루어진 조성의 연소속도가 16.51mm/sec이고, 연료로 헥사민코발트(Hexammine Cobalt) 및 쿠퍼비스에틸렌디아민-5,5'-비테트라졸(Copper Bis Ethylenediamine-5.5'-Bitetrazole), 산화제로 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate)로 이루어진 조성의 연소속도는 16.51mm/sec로 비교적 느리다.In Example 3 of US Patent 6689237 (2004.2.10), Guanidine Nitrate (GN) and Copper Bis Ethylenediamine-5.5'-Bitetrazole (GN) as fuels, The composition of basic copper nitrate (BCN) and other aluminas has a combustion rate of 16.51 mm / sec, hexamine cobalt and copper bisethylenediamine-5,5'-r as fuel. Combustion rate of composition consisting of Copper Bis Ethylenediamine-5.5'-Bitetrazole and Basic Copper Nitrate (BCN) as oxidizing agent is relatively slow at 16.51mm / sec.

미국특허 6712918(2004.3.30)의 실시예 4 내지 6에서는 산화제로 염기성질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate), 연료로 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 및 쿠퍼디아민비테트라졸(Copper Diammine Bitetrazole), 그리고 기타 Al2O3로 이루어진 조성의 연소속도가 10.67 내지 13.2mm/sec, 실시예 7에서는 산화제로 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate)과 질산칼륨(KNO3), 연료로 쿠퍼비스-구아닐우레아디나이트레이트(Copper Bis-Guanyl Urea Dinitrate)와 쿠퍼디아민디나이트레이트(Copper Diammine Dinitrate)와 쿠퍼디아민 5,5'-비테트라졸(Copper Diamine 5,5'-Bitetrazole) 그리고 기타 SiO2로 이루어진 조성의 연소속도는 8.6mm/sec로 매우 느리다.In Examples 4 to 6 of US Pat. No. 6,712,918 (2004.3.30), basic copper nitrate (BCN) as an oxidizing agent, guanidine nitrate (GN) and copper diammine Bitetrazole (GN) as fuel, In addition, the combustion rate of the composition consisting of Al 2 O 3 is 10.67 to 13.2 mm / sec, in Example 7, ammonium nitrate (AN, Ammonium Nitrate) and potassium nitrate (KNO 3 ) as the oxidizing agent, cupperbis-guanil-woo as fuel Composition consisting of Copper Bis-Guanyl Urea Dinitrate, Copper Dimmine Dinitrate, Copper Diamine 5,5'-Bitetrazole and other SiO 2 The combustion speed is very slow at 8.6 mm / sec.

미국특허 6958101(2005.10.25)의 실시예 5 내지 9에서는 산화제로 염기성질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate), 연료로 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 및 5-아미노테트라졸로 치환된 염기성 질산구리(5-Aminotetrazole Substituted Basic Copper Nitrate), 및 기타 Al2O3가 포함된 조성의 연소속도는 15.5 내지 47.75mm/sec로 상당히 높으나, 가스발생량이 24.1 내지 28.4moles/kg으로 비교적 적다.In Examples 5 to 9 of US Patent 6958101 (October 25, 2005), basic copper nitrate substituted with basic copper nitrate (BCN) as an oxidant, guanidine nitrate (GN) and 5-aminotetrazole as fuel Combustion rates of 5-Aminotetrazole Substituted Basic Copper Nitrate) and other Al 2 O 3 compositions are significantly higher, from 15.5 to 47.75 mm / sec, but gas generation is relatively low, from 24.1 to 28.4 moles / kg.

미국특허 6964716(2005.11.15)의 실시예에서는 니트로구아니딘(Nitroguanidine), Sr(NO3)2, Al(OH)3 및 소듐카복시메틸셀룰로스(Sodium Carboxymethylcellulose)의 조성물의 연소속도가 9.47 내지 11.2mm/sec, 니트로구아니딘(Nitroguanidine), Sr(NO3)2, Al(OH)3, Guar Gum의 조성의 연소속도가 11.28 내지 13.75mm/sec, 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate), 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate), Al(OH)3 및 소듐카복시메틸셀룰로스(Sodium Carboxymethylcellulose)의 조성의 연소속도가 7.32 내지 7.33mm/sec, 멜라민(Melamine), 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate), Al(OH)3 및 구아검(Guar Gum)의 조성의 연소속도가 10.15 내지 13.98 mm/sec, 그리고 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate), 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate), Al(OH)3 및 소듐카복시메틸셀룰로스(Sodium Carboxymethylcellulose)에 KClO4, NH4ClO4, NaClO4, KClO3 및 NaClO3의 보조산화제를 넣은 조성의 연소속도가 7.56 내지 9.16mm/sec로 비교적 낮은 연소속도를 가진다.In the examples of U.S. Patent 6964716 (Nov. 15, 2005), the burning rate of the composition of nitroguanidine, Sr (NO 3 ) 2 , Al (OH) 3 and sodium carboxymethylcellulose was 9.47 to 11.2 mm / sec, Nitroguanidine, Nitroguanidine, Sr (NO 3 ) 2 , Al (OH) 3 , Guar Gum Combustion rate of 11.28 to 13.75mm / sec, Guanidine Nitrate (GN, Guanidine Nitrate), Basic Copper Nitrate (BCN , Basic Copper Nitrate), Al (OH) 3 and Sodium Carboxymethylcellulose, Combustion Rate of 7.32 ~ 7.33mm / sec, Melamine, Basic Copper Nitrate (BCN), Al The burning rate of the composition of (OH) 3 and guar gum was 10.15 to 13.98 mm / sec, and guanidine nitrate (GN), basic copper nitrate (BCN), Al (OH) 3 and sodium carboxymethylcellulose (sodium carboxymethylcellulose) to the beam of KClO 4, NH 4 ClO 4, NaClO 4, KClO 3 and NaClO 3 The burning rate of the composition into an oxidizing agent has a relatively low burn rate to 7.56 to 9.16mm / sec.

미국특허 7470337(2008.12.30)의 실시예에서는 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate), 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate), Al2O3를 기본으로 하고 여기에 각각 쿠퍼(Ⅱ)비스-4-니트로이미다졸(Cpper(Ⅱ)Bis-4-Nitroimidazole) 10%, 쿠퍼(Ⅱ)이미다졸(Copper(Ⅱ)Imidazole) 10%, 쿠퍼(Ⅱ)이미다졸히드록사이드(Copper(Ⅱ)Imidazole Hydroxide) 10%, 쿠퍼(Ⅱ)비스-4-니트로이미다졸(Cpper(Ⅱ)Bis-4-Nitroimidazole) 20%를 첨가한 조성의 연소속도는 각각 14.1mm/sec, 12.9mm/sec, 13.3mm/sec, 20.2mm/sec이고, 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate), 염기성 질산구리 코발트(Ⅲ)나이트레이트(BCN Cobalt(Ⅲ)Nitrate), 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate)을 기본으로 하고 여기에 쿠퍼(Ⅱ)비스-4-니트로이미다졸(Cpper(Ⅱ)Bis-4-Nitroimidazole) 10% 첨가한 조성의 연소속도는 13.6mm/sec이다. 쿠퍼(Ⅱ)비스-4-니트로이미다졸(Cpper(Ⅱ)Bis-4-Nitroimidazole) 20%를 첨가한 조성을 제외하고는 연소속도가 비교적 낮았고, 연소속도가 20.2mm/sec로 비교적 높은 이 조성은 가스발생량이 22.84moles/kg으로 매우 적다.Examples of US Pat. No. 7470337 (Dec. 30, 2008) are based on basic copper nitrate (BCN), guanidine nitrate (GN), Al 2 O 3 , respectively, based on Cooper (II) bis-4. -10% nitroimidazole (Cpper (II) Bis-4-Nitroimidazole), 10% copper (II) imidazole, and copper (II) imidazole hydroxide ) Combustion rates of 10% and 20% Cpper (II) Bis-4-Nitroimidazole were 14.1 mm / sec, 12.9 mm / sec and 13.3 mm / sec, 20.2 mm / sec, based on basic copper nitrate (BCN), basic copper nitrate (III) nitrate (BCN Cobalt (III) Nitrate), and guanidine nitrate (GN) The burning rate of 10% of Cperper (II) Bis-4-Nitroimidazole was 13.6 mm / sec. Except for the addition of 20% Cperper (II) Bis-4-nitroimidazole, the combustion rate was relatively low and the composition was relatively high at 20.2 mm / sec. The amount of gas produced is very small, 22.84 moles / kg.

상기에서 살펴본 바와 같이, 일반적으로 가스발생제용 조성물은 가스발생량을 증가시키는 쪽으로 설계되면 연소열량이 증가하게 되며, 연소열량을 낮추면 가스발생량이 줄어들고 연소속도가 감소되는 문제점이 있다.As described above, in general, the gas generating composition has a problem in that the amount of combustion heat increases when it is designed to increase the amount of gas generated, and when the amount of burning heat decreases, the amount of gas generated decreases and the combustion speed decreases.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 연소열량과 연소온도가 낮고, 가스 발생량이 많으며, 발생되는 가스 중 H2O의 함량이 적고, 질소(N2)의 함량이 많으며, 연소속도가 빠르고 압력 연소속도지수가 낮은 가스발생제용 조성물, 이를 이용한 가스발생제 및 이를 포함하는 인플레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention has a low heat of combustion and combustion temperature, a large amount of gas generation, a small amount of H 2 O in the generated gas, a large amount of nitrogen (N 2 ), combustion An object of the present invention is to provide a gas generator composition having a high speed and a low pressure burn rate index, a gas generator using the same, and an inflator including the same.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 주산화제로 염기성 질산구리 35 내지 55중량%, 주연료로 질산구아니딘 30 내지 50중량%, 질소 함량이 60중량% 이상인 연소속도 증가성 연료 2 내지 15중량% 및 혼합촉매 0.5 내지 5중량%가 포함되며, 상기 주산화제, 주연료 및 연소속도 증가성 연료의 평균입도가 5 내지 15㎛이고, 상기 혼합촉매의 평균입도가 0.1 내지 1㎛인 가스발생제용 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is 35 to 55% by weight of basic copper nitrate as the main oxidant, 30 to 50% by weight guanidine nitrate as the main fuel, 2 to 15% by weight combustion fuel having a nitrogen content of 60% by weight or more % And 0.5 to 5% by weight of mixed catalyst, the average particle size of the main oxidizing agent, the main fuel and the combustion rate increasing fuel is 5 to 15㎛, the average particle size of the mixed catalyst for 0.1 to 1㎛ To provide a composition.

또한, 본 발명은 상기 가스발생제용 조성물을 사용하여 제조되는 가스발생제를 제공한다.In addition, the present invention provides a gas generating agent prepared using the composition for the gas generating agent.

또한, 본 발명은 상기 가스발생제를 사용하여 제조되는 인플레이터를 제공한다.The present invention also provides an inflator manufactured using the gas generating agent.

본 발명의 가스발생제용 조성물은 평균입도가 5 내지 15㎛인 주산화제, 주연료, 연소속도 증가성 연료 및 평균입도가 0.1 내지 1㎛인 혼합촉매가 포함됨으로써, 산소평형이 -2 내지 -3%, 연소열량이 700kcal/kg 이하, 연소온도가 2300K 이하, 가스발생량이 30moles/kg 이상, 발생되는 가스 중 H2O의 함량이 49부피% 이하, 발생되는 가스 중 N2의 함량이 30부피% 이상, 연소속도가 1000psi에서 18mm/sec 이상 및 압력 연소속도지수가 0.5 이하의 가스발생제용 조성물을 제공한다.The gas generator composition of the present invention includes a main oxidant having an average particle size of 5 to 15 μm, a main fuel, a combustion rate increasing fuel, and a mixed catalyst having an average particle size of 0.1 to 1 μm, thereby providing an oxygen balance of -2 to -3. %, Calorific value of combustion is 700kcal / kg or less, combustion temperature is 2300K or less, gas generation amount is 30moles / kg or more, H 2 O content is less than 49% by volume, N 2 content is 30% % Or more, a burn rate of at least 18 mm / sec at 1000 psi and a pressure burn rate index of 0.5 or less provide a composition for gas generators.

또한, 본 발명의 인플레이터는 상기 가스발생제용 조성물이 포함됨으로써, 경량화 및 소형화된 인플레이터를 제공한다.In addition, the inflator of the present invention includes the composition for the gas generator, thereby providing a lightweight and miniaturized inflator.

도 1은 실시예 3에서 제조한 가스발생제용 조성물 및 기존제품의 탱크시험 성능 측정 결과를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the tank test performance measurement results of the gas generator composition prepared in Example 3 and the existing product.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 가스발생제용 조성물은 주산화제로 염기성 질산구리 35 내지 55중량%, 주연료로 질산구아니딘 30 내지 50중량%, 질소 함량이 60중량% 이상인 연소속도 증가성 연료 2 내지 15중량% 및 혼합촉매 0.5 내지 5중량%가 포함되며, 상기 주산화제, 주연료 및 연소속도 증가성 연료의 평균입도가 5 내지 15㎛이고, 상기 혼합촉매의 평균입도가 0.1 내지 1㎛인 것을 특징으로 한다.Gas generator composition according to the present invention is 35 to 55% by weight of basic copper nitrate as the main oxidant, 30 to 50% by weight guanidine nitrate as the main fuel, 2 to 15% by weight of the combustion rate increasing fuel having a nitrogen content of at least 60% by weight and 0.5 to 5% by weight of a mixed catalyst is included, and the average particle size of the main oxidant, the main fuel, and the combustion rate increasing fuel is 5 to 15 μm, and the average particle size of the mixed catalyst is 0.1 to 1 μm.

상기 주산화제는 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate)이며, 상기 염기성 질산구리는 산화제로, 생성열이 -389.24kcal/mole로 매우 낮아 연소온도를 낮추고, NOX와 CO의 생성량을 감소시키며, 산소평형(O.B., Oxygen Balance)이 29.985%로 산소를 많이 함유하여 연료를 많이 연소시킬 수 있다. 또한 연소시 Cu 용융물을 형성하여 필터링이 용이하며, 반응성이 우수하여 착화성 또는 연소성을 높이는 작용이 뛰어나 가스발생제의 주산화제로 바람직하다. 상기 염기성 질산구리는 상기 가스발생제용 조성물 총 중량에 대하여, 35 내지 55중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 주산화제의 함량이 35중량% 미만일 경우에는 보조산화제의 양이 증가되어 연소열량이 증가되고, 연소속도가 감소하며, 연소속도지수가 증가되는 문제점이 있으며, 55중량%를 초과할 경우에는 산소평형(Oxygen balance)가 -2 이상으로 증가되어 가스발생량이 감소하는 문제점이 있다.The main oxidizing agent is basic copper nitrate (BCN), the basic copper nitrate is an oxidizing agent, the heat generated is very low to -389.24 kcal / mole to lower the combustion temperature, reduce the production of NO X and CO, oxygen Oxygen Balance (OB) is 29.985%, which contains a lot of oxygen and can burn a lot of fuel. In addition, it is easy to filter by forming a Cu melt during combustion, and excellent in reactivity to improve the flammability or combustibility, it is preferable as a main oxidant of the gas generator. The basic copper nitrate is preferably included in 35 to 55% by weight based on the total weight of the gas generating composition. In this case, when the content of the main oxidizing agent is less than 35% by weight, the amount of auxiliary oxidant is increased to increase the heat of combustion, the burning rate is decreased, and the combustion rate index is increased. There is a problem that the amount of gas generated decreases because the oxygen balance is increased to -2 or more.

상기 가스발생제용 조성물 총 중량에 대하여 보조산화제로 질산염(Nitrate)이 20중량% 이하로 더 포함될 수 있으며, 이때 상기 보조산화제의 평균입도는 5 내지 15㎛인 것이 바람직하다. 상기 보조산화제는 가스발생제용 조성물로부터 가스 발생시 부족한 가스량을 보완하고, 산소가 부족할 때 이를 보충하는 역할을 한다. 상기 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate)은 부족한 가스량을 보완하는데 우수한 효과를 나타내며, 질산칼륨(KNO3) 및 질산나트륨(NaNO3)은 산소평형(O.B., Oxygen Balance)이 각각 +39.6% 및 +47.1%로 산소가 많아 부족한 가스량은 물론 부족한 산소를 보충할 수 있다. Nitrates (Nitrate) as an auxiliary oxidant to the total weight of the gas generator composition may be further included in 20% by weight or less, wherein the average particle size of the co-oxidant is preferably 5 to 15㎛. The auxiliary oxidant supplements the amount of gas that is insufficient when gas is generated from the composition for generating gas, and serves to compensate for the lack of oxygen. The ammonium nitrate (AN, Ammonium Nitrate) shows an excellent effect to compensate for the insufficient gas amount, potassium nitrate (KNO 3 ) and sodium nitrate (NaNO 3 ) has an oxygen balance (OB, Oxygen Balance) + 39.6% and +47.1, respectively As oxygen is high in%, it is possible to make up for insufficient oxygen as well as insufficient oxygen.

이때, 상기 보조산화제의 함량이 상기 가스발생제용 조성물 총 중량에 대하여 20중량%를 초과하면 산소평형(Oxygen balanece)가 -2를 초과하여 가스발생량이 감소하고, 연소속도가 감소하며, 연소속도지수가 증가되는 문제점이 있다. 또한, 상기 보조산화제는 질산염(Nitrate)으로, 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate), 질산칼륨(KNO3) 및 질산나트륨(NaNO3)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.At this time, when the content of the auxiliary oxidant exceeds 20% by weight based on the total weight of the composition for the gas generator, the oxygen balance (Oxygen balanece) exceeds -2, the gas generation amount is reduced, the combustion rate is decreased, the combustion rate index There is a problem that is increased. In addition, the auxiliary oxidizing agent may be used as one or more selected from the group consisting of ammonium nitrate (AN, Ammonium Nitrate), potassium nitrate (KNO 3 ) and sodium nitrate (NaNO 3 ).

상기 주연료는 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate)이며, 상기 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate)은 산소평형(O.B., Oxygen Balance)이 26.2%로, 적은 양의 산소만 있어도 완전 연소가 가능하다. 이때 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate)의 연소속도가 느리기 때문에, 빠르게 연소시키기 위하여 연소속도 증가성 연료 또는 혼합촉매 등과 함께 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 주연료는 상기 가스발생제용 조성물 총 중량에 대하여 30 내지 50중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 주연료의 함량이 30중량% 미만일 경우에는 산소평형(Oxygen balance)이 -2 를 초과하여 가스발생량이 감소되는 문제점이 있으며, 50중량%를 초과하면 산소평형(Oxygen balance)이 -3 미만으로 감소하여 가스생성물 중의 일산화탄소(CO)량이 증가되는 문제점이 있다.The main fuel is guanidine nitrate (GN, Guanidine Nitrate), the guanidine nitrate (GN, Guanidine Nitrate) has an oxygen balance (O.B., Oxygen Balance) of 26.2%, even a small amount of oxygen can be completely burned. At this time, since the combustion rate of guanidine nitrate (GN) is low, it is more preferable to use it with a combustion rate increasing fuel or a mixed catalyst in order to burn rapidly. The main fuel is preferably contained in 30 to 50% by weight based on the total weight of the gas generating composition. In this case, when the content of the main fuel is less than 30% by weight, the oxygen balance (Oxygen balance) is more than -2, the amount of gas generated is reduced, if the content exceeds 50% by weight Oxygen balance (Oxygen balance) -3 There is a problem that the decrease to less than the amount of carbon monoxide (CO) in the gas product increases.

상기 연소속도 증가성 연료는 질소의 함량이 60%이상으로 고질소 함량 화합물(Nitrogen Rich Compound)인 것이 바람직하다. 이때, 상기 질소의 함량이 60%미만일 경우에는 반응생성물 중의 물의 함량이 증가되어 에어백의 팽창유지효과가 감소되는 문제점이 있다. 상기 연소속도 증가성 연료는 반응성이 우수한 연료로, 가스발생제용 조성물로부터 가스 발생시 가스 내 질소가스의 함량을 높이며 연소속도를 증가시킨다. 상기 연소속도 증가성 연료는 상기 가스발생제용 조성물 총 중량에 대하여, 2 내지 15중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 연소속도 증가성 연료의 함량이 2중량% 미만일 경우에는 연소속도가 감소되는 문제점이 있으며, 15중량%를 초과하면 연소가스량이 감소되고, 연소열량이 증가되며, 연소속도지수가 증가되는 문제점이 있다.The combustion rate increasing fuel is preferably a nitrogen-rich compound (Nitrogen Rich Compound) with a nitrogen content of 60% or more. In this case, when the nitrogen content is less than 60%, the water content in the reaction product is increased to reduce the expansion and maintenance effect of the airbag. The combustion rate increasing fuel is a fuel having excellent reactivity and increases the content of nitrogen gas in the gas and increases the combustion rate when gas is generated from the gas generating composition. The combustion rate increasing fuel is preferably contained in 2 to 15% by weight based on the total weight of the gas generating composition. In this case, when the content of the combustion rate increasing fuel is less than 2% by weight, there is a problem in that the combustion speed is reduced, and when the amount of the fuel is increased by more than 15% by weight, the amount of combustion gas is reduced, the amount of heat of combustion is increased, and the combustion rate index is increased. There is a problem.

상기 연소속도 증가성 연료는 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole), 디시안디아미드(DCDA, Dicyandiamide) 및 멜라민(Melamine)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. The burning rate increasing fuel may be used at least one selected from the group consisting of 5-aminotetrazole (5-AT, 5-Aminotetrazole), dicyanidiamide (DCDA, Dicyandiamide) and melamine, but is not limited thereto. It doesn't work.

상기 혼합촉매는 가스발생제용 조성물의 연소속도를 증가시키는 역할을 하며, 금속산화물(Metal Oxide) 및 카본블랙(Carbon Black)이 포함된다. 상기 혼합촉매는 가스발생제용 조성물의 연소속도를 더 증가시키며, 압력 연소속도지수를 낮출 수 있다. 이때, 상기 금속산화물(Metal Oxide)은 MnO2, Fe2O3, CuO, Fe3O4, SnO2, Co2O3, Cr2O3, NiO, MoO3, ZnO, TiO2, Al2O3, Bi2O3, SnO2, WO3 및 VO2 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 포함되는 것이 바람직하다.The mixed catalyst serves to increase the combustion rate of the gas generating composition, and includes metal oxide and carbon black. The mixed catalyst further increases the burning speed of the gas generating composition, and may lower the pressure burning rate index. At this time, the metal oxide (Metal Oxide) is MnO 2 , Fe 2 O 3 , CuO, Fe 3 O 4 , SnO 2 , Co 2 O 3 , Cr 2 O 3 , NiO, MoO 3 , ZnO, TiO 2 , Al 2 It is preferable to include at least one selected from the group consisting of O 3 , Bi 2 O 3 , SnO 2 , WO 3 and VO 2 .

상기 혼합촉매는 가스발생제용 조성물의 총 중량에 대하여, 0.5 내지 5중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 혼합촉매의 함량이 0.5중량% 미만일 경우에는 연소속도가 감소되고, 연소속도지수가 증가되는 문제점이 있으며, 5중량%를 초과하면 산소평형(Oxygen balance)이 -3 미만으로 감소되어 연소가스중의 일산화탄소(CO)량이 증가되고 가스량이 감소되는 문제점이 있다. 또한, 상기 금속산화물 및 카본블랙은 각각 사용되는 경우에 비하여 함께 사용되는 경우 연소속도를 증가시키는 혼합촉매의 효과가 우수하며, 이때 상기 금속산화물 및 카본블랙의 중량비는 1:2 내지 2:1인 것이 바람직하다. The mixed catalyst is preferably contained in 0.5 to 5% by weight based on the total weight of the gas generating composition. At this time, when the content of the mixed catalyst is less than 0.5% by weight, the combustion rate is reduced, and the combustion rate index is increased, and when it exceeds 5% by weight, the oxygen balance is reduced to less than -3 to be burned. There is a problem that the amount of carbon monoxide (CO) in the gas is increased and the amount of gas is reduced. In addition, the metal oxide and the carbon black is excellent in the effect of the mixed catalyst to increase the combustion rate when used together compared to the case, respectively, wherein the weight ratio of the metal oxide and carbon black is 1: 2 to 2: 1 It is preferable.

상기 가스발생제용 조성물 총 중량에 대하여, 바인더(Binder)가 5중량% 이하로 더 포함되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 바인더의 함량이 5중량%를 초과할 경우에는 산소평형(Oxygen balance)이 -3 미만으로 되어 연소가스 중의 일산화탄소(CO)량이 증가되는 문제점이 있다. 상기 바인더는 가스발생제용 조성물로부터 제조되는 펠렛의 강도와 성형성을 증가시키며, 폴리비닐알코올(PVA, Polyvinylalcohol) 또는 α-스타치(α-Starch)인 것이 바람직하다.It is preferable that a binder is further contained in an amount of 5 wt% or less based on the total weight of the gas generating composition. In this case, when the content of the binder exceeds 5% by weight, the oxygen balance becomes less than -3, and thus there is a problem in that the amount of carbon monoxide (CO) in the combustion gas is increased. The binder increases the strength and formability of the pellets prepared from the gas generating composition, preferably polyvinyl alcohol (PVA, Polyvinylalcohol) or α-Starch.

상기 가스발생제용 조성물 총 중량에 대하여, 이형제가 1중량% 이하로 더 포함되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 이형제의 함량이 1중량%를 초과할 경우에는 연소속도가 감소되는 문제점이 있다. 상기 이형제는 상기 펠렛의 성형성 및 배출성을 증가시키며, 금속 스테아레이트(Stearate)인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 칼슘 스테아레이트(Ca Stearate)인 것이 좋다.It is preferable that a releasing agent is further contained in 1 weight% or less with respect to the total weight of the said composition for gas generating agents. At this time, when the content of the release agent exceeds 1% by weight there is a problem that the burning speed is reduced. The release agent increases the moldability and ejectability of the pellets, preferably a metal stearate, and more preferably calcium stearate.

본 발명의 가스발생제용 조성물의 연소속도는 상기 가스발생제용 조성물에 포함된 성분의 평균입도에 따라 영향을 받으며, 연소속도를 증가시키기 위해서 주산화제, 보조산화제, 주연료 및 연소속도 증가성 연료의 평균입도가 5 내지 15㎛인 것이 바람직하고, 혼합촉매의 연소속도 증가 효과를 높이기 위해 혼합촉매의 평균입도가 0.1 내지 1㎛인 것이 바람직하다. 이때, 상기 주산화제, 보조산화제, 주연료 및 연소속도 증가성 연료의 평균입도가 5㎛미만일 경우에는 제조원가가 상승되는 문제점이 있으며, 15㎛를 초과할 경우에는 표면적이 감소되어 연소속도가 감소되는 문제점이 있다. 또한, 상기 혼합촉매의 평균입도가 0.1㎛미만일 경우에는 제조원가가 상승되는 문제점이 있으며, 1㎛를 초과할 경우에는 혼합촉매의 효과 감소로 연소속도가 감소되는 문제점이 있다.The combustion rate of the gas generant composition of the present invention is affected by the average particle size of the components included in the gas generant composition, in order to increase the combustion rate of the main oxidizing agent, the auxiliary oxidant, the main fuel, and the combustion rate increasing fuel. The average particle size is preferably 5 to 15 mu m, and the average particle size of the mixed catalyst is preferably 0.1 to 1 mu m in order to increase the combustion rate increase effect of the mixed catalyst. At this time, when the average particle size of the main oxidant, auxiliary oxidant, the main fuel and the combustion rate increasing fuel is less than 5㎛, there is a problem that the manufacturing cost is increased, and when the average particle size exceeds 15㎛, the surface area is reduced to reduce the combustion speed. There is a problem. In addition, if the average particle size of the mixed catalyst is less than 0.1㎛ there is a problem that the manufacturing cost is increased, if it exceeds 1㎛ there is a problem that the combustion speed is reduced by reducing the effect of the mixed catalyst.

상기 가스발생제용 조성물은, 산소평형(O.B., Oxygen Balance)이 -2 내지 -3%, 연소열량이 700kcal/kg 이하, 연소온도가 2300K 이하, 가스발생량이 30moles/kg 이상, 발생되는 가스 중 H2O의 함량이 49부피% 이하, 발생되는 가스 중 N2의 함량이 30부피% 이상, 연소속도가 1000psi에서 18mm/sec 이상 및 압력 연소속도지수가 0.5 이하인 것이 바람직하다.The composition for the gas generator, the oxygen balance (OB, Oxygen Balance) of -2 to -3%, combustion heat amount 700kcal / kg or less, combustion temperature 2300K or less, gas generation amount 30moles / kg or more, generated gas H It is preferable that the content of 2 O is 49 vol% or less, the content of N 2 in the generated gas is 30 vol% or more, the burning rate is 1000 mm / sec or more at 1000 psi, and the pressure burning rate index is 0.5 or less.

상기 가스발생제용 조성물로부터 발생되는 배출가스 중 일산화탄소(CO)의 농도는, USCAR(United States Council for Automotive Research)에서 제한하는 배출가스 허용기준의 50%이하로 발생되도록 하여, 상기 가스발생제용 조성물로부터 가스발생량을 최대화하고, 연소열량을 최소화되도록 한다. 즉, 2.83㎥의 탱크내에서 가스발생제를 연소시킬 때, 상기 일산화탄소(CO)의 배출가스 허용기준인 461ppm의 50 내지 60% 수준인 230 내지 280ppm으로 일산화탄소(CO)가 배출되며, 이에 따른 바람직한 산소평형(O.B., Oxygen Balance)은 -2 내지 -3%이다. The concentration of carbon monoxide (CO) in the exhaust gas generated from the gas generator composition is generated to be 50% or less of the exhaust gas acceptance limit restricted by the United States Council for Automotive Research (USCAR), and thus, from the gas generator composition. Maximize the amount of gas produced and minimize the heat of combustion. That is, when the gas generator is combusted in a tank of 2.83 m 3, carbon monoxide (CO) is discharged at 230 to 280 ppm, which is 50 to 60% of 461 ppm which is the emission standard of carbon monoxide (CO). Oxygen balance (OB) is -2 to -3%.

또한, 증가된 연소속도와 감소된 압력연소 속도지수를 구현하기 위해서 혼합촉매로 사용되는 금속산화물(Metal Oxide) 및 카본블랙(Carbon Black)의 평균입도는 0.1 내지 1㎛이며, 가스발생제용 조성물 총 중량에 대하여 상기 혼합촉매가 0.5 내지 5중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 가스발생제용 조성물 총 중량에 대하여 상기 금속산화물이 0.3 내지 2중량%이고, 상기 카본블랙이 0.3 내지 2중량%로 포함되는 것이 좋다.In addition, the average particle size of the metal oxide (Metal Oxide) and carbon black (Carbon Black) used as a mixed catalyst to achieve an increased combustion rate and a reduced pressure burn rate index is 0.1 to 1㎛, It is preferable that the mixed catalyst is contained in an amount of 0.5 to 5% by weight, more preferably 0.3 to 2% by weight, and 0.3 to 2 carbon black, based on the total weight of the gas generating composition. It is preferably included in weight percent.

본 발명은 상기 가스발생제용 조성물을 사용하여 제조되는 가스발생제를 제공한다. 상기 가스발생제용 조성물은 펠렛 형태로 성형되어 인플레이터에 사용되는 가스발생제로 성형될 수 있으며, 이때 상기 가스발생제의 강도는 8kgf 이상이고, 밀도는 1.8g/cc 이상인 것이 바람직하다.The present invention provides a gas generator produced using the composition for the gas generator. The gas generating composition may be molded into pellets and formed into a gas generating agent used in an inflator, wherein the strength of the gas generating agent is preferably 8 kgf or more and a density of 1.8 g / cc or more.

나아가, 본 발명은 상기 가스발생제를 사용하여 제조되는 인플레이터를 제공한다.
Furthermore, the present invention provides an inflator manufactured using the gas generator.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

<실시예><Examples>

실시예Example 1 One

(가스발생제용 조성물)(Composition for Gas Generator)

평균입도 5 내지 8㎛인 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 48.2중량%, 평균입도 5 내지 8㎛인 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 42.9중량%, 평균입도 8 내지 12㎛인 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole) 7.9중량%, 평균입도 0.2 내지 0.8㎛인 산화철(Fe2O3) 0.5중량% 및 평균입도 0.2 내지 0.5㎛인 카본블랙(Carbon Black) 0.5중량%를 혼합하여 가스발생제용 조성물을 제조하였다.48.2 wt% of basic copper nitrate (BCN) with an average particle size of 5 to 8 μm, 42.9 wt% of guanidine nitrate (GN) with an average particle size of 5 to 8 μm, and 5-amino having an average particle size of 8 to 12 μm 7.9 wt% of tetrazole (5-AT, 5-Aminotetrazole), 0.5 wt% of iron oxide (Fe 2 O 3 ) having an average particle size of 0.2 to 0.8 μm, and 0.5 wt% of carbon black having an average particle size of 0.2 to 0.5 μm Mixing to prepare a gas generating composition.

상기 평균입도는 볼밀(Ball Mill), 어트리션밀(Attrition Mill) 및 비드밀(Bead Mill) 등으로 각 성분을 분쇄한 후 말버른사(MALBERN)의 사이저(Sizer)를 이용하여 측정하였다The average particle size was measured using a MALBERN sizer after grinding each component with a ball mill, an attrition mill, a bead mill, and the like.

(가스발생제 제조)(Gas Generation)

상기 가스발생제용 조성물을 충전비중 1.8g/cc 이상이 되고 직경 6mm, 두께 1.8mm의 펠렛 형태로 가스발생제를 제조하였다.The gas generator composition was prepared in the form of pellets having a specific gravity of 1.8 g / cc or more and a diameter of 6 mm and a thickness of 1.8 mm.

실시예Example 2 2

(가스발생제용 조성물)(Composition for Gas Generator)

평균입도 5 내지 8㎛인 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 44.4중량%, 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate) 8.1중량%, 질산칼륨(KNO3) 0.9중량%, 평균입도 5 내지 8㎛인 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 36.1중량%, 평균입도 8 내지 12㎛인 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole) 8.0중량%, 평균입도 0.2 내지 0.8㎛인 산화철(Fe2O3) 1.0중량% 및 평균입도 0.2 내지 0.5㎛인 카본블랙(Carbon Black) 1.5중량%를 혼합하여 가스발생제용 조성물을 제조하였다.44.4 wt% of basic copper nitrate (BCN) with an average particle size of 5 to 8 μm, 8.1 wt% of ammonium nitrate (AN), 0.9 wt% of potassium nitrate (KNO 3 ), and an average particle size of 5 to 8 μm. Guanidine Nitrate (GN) 36.1 wt%, 8.0 wt% 5-aminotetrazole (5-AT, 5-Aminotetrazole) having an average particle size of 8 to 12 μm, iron oxide (Fe 2 O 3 having an average particle size of 0.2 to 0.8 μm) ) 1.0% by weight and 1.5% by weight of carbon black (Carbon Black) having an average particle size of 0.2 to 0.5㎛ was mixed to prepare a gas generating composition.

상기 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate) 및 질산칼륨(KNO3)은 질산암모늄과 질산칼륨 혼합액 전체 중량에 대하여 물 15중량%이 포함되도록 용기에 넣고 교반하면서 온도를 약 90℃로 가열하여 완전하게 녹인 후, 교반하면서 온도를 약 50℃까지 냉각시켜 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate)과 질산칼륨(KNO3)을 공결정화(Co-Crystallization)시킨 후, 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate) 및 질산칼륨(KNO3)의 총 중량에 대하여 무수에탄올을 50중량%로 첨가하여 석출시켰다. 이후, 분쇄기로 평균입도가 10 내지 14㎛로 분쇄하고 건조시켜, 상기 가스발생제용 조성물에 질산암모늄 및 질산칼륨의 공결정(Co-Crystallization) 형태로서 포함시켰다.The ammonium nitrate (AN, Ammonium Nitrate) and potassium nitrate (KNO 3 ) is completely dissolved by heating the temperature to about 90 ℃ while stirring in a container so that 15% by weight of water relative to the total weight of the ammonium nitrate and potassium nitrate mixture solution After cooling, the temperature was cooled to about 50 ° C. while stirring to co-crystallize ammonium nitrate (AN, Ammonium Nitrate) and potassium nitrate (KNO 3 ), and then ammonium nitrate (AN, Ammonium Nitrate) and potassium nitrate ( Precipitated by adding 50% by weight of anhydrous ethanol to the total weight of KNO 3 ). Thereafter, the average particle size was pulverized to 10 to 14㎛ with a pulverizer and dried, and included in the gas generator composition as a co-crystal form of ammonium nitrate and potassium nitrate.

상기 평균입도는 볼밀(Ball Mill), 어트리션밀(Attrition Mill) 및 비드밀(Bead Mill) 등으로 각 성분을 분쇄한 후 말버른사(MALBERN)의 사이저(Sizer)를 사용하여 측정하였다The average particle size was measured using a MALBERN sizer after grinding each component with a ball mill, an attrition mill, a bead mill, and the like.

(가스발생제 제조) (Gas Generator)

실시예 1과 동일하게 수행하여 가스발생제를 제조하였다.Gas generator was prepared in the same manner as in Example 1.

실시예Example 3 3

(가스발생제용 조성물)(Composition for Gas Generator)

볼밀(Ball Mill), 어트리션밀(Atrrition Mill) 및 비드밀(Bead Mill) 등으로 분쇄하여, 평균입도 5 내지 8㎛인 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 46.4중량%, 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate) 3.5중량%, 질산칼륨(KNO3) 0.6중량%, 평균입도 5 내지 8㎛인 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 42.3중량%, 평균입도 8 내지 12㎛인 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole) 5.0중량%, 평균입도 0.2 내지 0.8㎛인 산화철(Fe2O3) 1.0중량%, 평균입도 0.2 내지 0.5㎛인 카본블랙(Carbon Black) 1.0중량% 및 평균입도 0.5 내지 1.0㎛인 칼슘스테아레이트(Ca-Stearate) 0.2중량%를 혼합하여 가스발생제용 조성물을 제조하였다.46.4% by weight of basic copper nitrate (BCN), ammonium nitrate (AN) with an average particle size of 5 to 8 μm, pulverized with a ball mill, attrition mill, bead mill, etc. , Ammonium Nitrate) 3.5% by weight, potassium nitrate (KNO 3 ) 0.6% by weight, 42.3% by weight guanidine nitrate (GN, Guanidine Nitrate) having an average particle size of 5 to 8㎛, 5-aminotetrazole having an average particle size of 8 to 12㎛ 5-AT, 5-Aminotetrazole) 5.0% by weight, 1.0% by weight of iron oxide (Fe 2 O 3 ) having an average particle size of 0.2 to 0.8㎛, 1.0% by weight of carbon black (Carbon Black) having an average particle size of 0.2 to 0.5㎛ and an average particle size of 0.5 To prepare a gas generating composition by mixing 0.2% by weight of calcium stearate (Ca-Stearate) to 1.0㎛.

상기 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate) 및 질산칼륨(KNO3)은 질산암모늄과 질산칼륨 혼합액 전체 중량에 대하여 물 15중량%이 포함되도록 용기에 넣고 교반하면서 온도를 약 90℃로 가열하여 완전하게 녹인 후, 교반하면서 온도를 약 50℃까지 냉각시켜 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate)과 질산칼륨(KNO3)을 공결정화(Co-Crystallization)시킨 후, 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate) 및 질산칼륨(KNO3)의 총 중량에 대하여 무수에탄올을 50중량%로 첨가하여 석출시켰다. 이후, 분쇄기로 평균입도가 10 내지 14㎛로 분쇄하고 건조시켜, 상기 가스발생제용 조성물에 질산암모늄 및 질산칼륨의 공결정(Co-Crystallization) 형태로서 포함시켰다.The ammonium nitrate (AN, Ammonium Nitrate) and potassium nitrate (KNO 3 ) is completely dissolved by heating the temperature to about 90 ℃ while stirring in a container so that 15% by weight of water relative to the total weight of the ammonium nitrate and potassium nitrate mixture solution After cooling, the temperature was cooled to about 50 ° C. while stirring to co-crystallize ammonium nitrate (AN, Ammonium Nitrate) and potassium nitrate (KNO 3 ), and then ammonium nitrate (AN, Ammonium Nitrate) and potassium nitrate ( Precipitated by adding 50% by weight of anhydrous ethanol to the total weight of KNO 3 ). Thereafter, the average particle size was pulverized to 10 to 14㎛ with a pulverizer and dried, and included in the gas generator composition as a co-crystal form of ammonium nitrate and potassium nitrate.

상기 평균입도는 볼밀(Ball Mill), 어트리션밀(Attrition Mill) 및 비드밀(Bead Mill) 등으로 각 성분을 분쇄한 후 말버른사(MALBERN)의 사이저(Sizer)를 사용하여 측정하였다The average particle size was measured using a MALBERN sizer after grinding each component with a ball mill, an attrition mill, a bead mill, and the like.

(가스발생제 제조) (Gas Generation)

실시예 1과 동일하게 수행하여 가스발생제를 제조하였다.Gas generator was prepared in the same manner as in Example 1.

실시예Example 4 4

(가스발생제용 조성물)(Composition for Gas Generator)

상기 실시예 3에서, 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 46.3중량%, 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate) 4.5중량%, 질산칼륨(KNO3) 0.8중량%, 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 38.4중량%, 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole) 8.0중량%, 산화철(Fe2O3) 1.0중량%, 카본블랙(Carbon Black) 0.8중량% 및 칼슘스테아레이트(Ca-Stearate) 0.2중량%를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 실시하였다.In Example 3, 46.3% by weight of basic copper nitrate (BCN), 4.5% by weight of ammonium nitrate (AN, Ammonium Nitrate), 0.8% by weight of potassium nitrate (KNO 3 ), guanidine nitrate (GN, Guanidine Nitrate) 38.4% by weight, 8.0% by weight of 5-aminotetrazole (5-AT, 5-Aminotetrazole), 1.0% by weight of iron oxide (Fe 2 O 3 ), 0.8% by weight of Carbon Black and Ca-Stearate ) Was carried out in the same manner as in Example 3, except that 0.2% by weight was mixed.

(가스발생제 제조) (Gas Generation)

실시예 1과 동일하게 수행하여 가스발생제를 제조하였다.Gas generator was prepared in the same manner as in Example 1.

실시예Example 5 5

(가스발생제용 조성물)(Composition for Gas Generator)

상기 실시에 3에서, 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 42.5중량%, 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate) 9.5중량%, 질산칼륨(KNO3) 1.7중량%, 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 39.1중량%, 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole) 3.0중량%, 산화철(Fe2O3) 2.0중량%, 카본블랙(Carbon Black) 2.0중량% 및 칼슘스테아레이트(Ca-Stearate) 0.2중량%를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 실시하였다.In Example 3, 42.5% by weight of basic copper nitrate (BCN, Basic Copper Nitrate), 9.5% by weight of ammonium nitrate (AN, Ammonium Nitrate), 1.7% by weight of potassium nitrate (KNO 3 ), guanidine nitrate (GN, Guanidine Nitrate) 39.1 wt%, 5-aminotetrazole (5-AT, 5-Aminotetrazole) 3.0 wt%, Iron oxide (Fe 2 O 3 ) 2.0 wt%, Carbon Black 2.0 wt% and Calcium Stearate (Ca-Stearate ) Was carried out in the same manner as in Example 3, except that 0.2% by weight was mixed.

(가스발생제 제조)(Gas Generator)

실시예 1과 동일하게 수행하여 가스발생제를 제조하였다.Gas generator was prepared in the same manner as in Example 1.

실시예Example 6 6

(가스발생제용 조성물)(Composition for Gas Generator)

상기 실시예 3에서, 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 46.13중량%, 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate) 5.1중량%, 질산칼륨(KNO3) 0.9중량%, 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 40.17중량%, 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole) 5.0중량%, 산화철(Fe2O3) 1.0중량%, 카본블랙(Carbon Black) 1.0중량%, 칼슘스테아레이트(Ca-Stearate) 0.2중량%를 혼합하고 바인더 0.5중량% 를 추가한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 실시하였다.In Example 3, 46.13% by weight of basic copper nitrate (BCN), 5.1% by weight of ammonium nitrate (AN, Ammonium Nitrate), 0.9% by weight of potassium nitrate (KNO 3 ), guanidine nitrate (GN, Guanidine Nitrate) 40.17 wt%, 5-Aminotetrazole (5-AT, 5-Aminotetrazole) 5.0 wt%, Iron Oxide (Fe 2 O 3 ) 1.0 wt%, Carbon Black 1.0 wt%, Calcium Stearate (Ca-Stearate ) The process was carried out in the same manner as in Example 3, except that 0.2% by weight and 0.5% by weight of the binder were added.

(가스발생제 제조)(Gas Generator)

실시예 1과 동일하게 수행하여 가스발생제를 제조하였다.Gas generator was prepared in the same manner as in Example 1.

실시예Example 7 7

(가스발생제용 조성물)(Composition for Gas Generator)

상기 실시예 1에서, 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 38.0중량%, 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 41.2중량%, 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole) 9.0중량%, 산화철(Fe2O3) 1.0중량%, 카본블랙(Carbon Black) 0.6중량%를 혼합하고 평균입도 8 내지 12㎛인 질산나트륨(NaNO3) 10.0중량% 및 평균입도 0.5 내지 1.0㎛인 칼슘스테아레이트(Ca-Stearate) 0.2중량%를 추가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.In Example 1, 38.0 wt% of basic copper nitrate (BCN), 41.2 wt% of guanidine nitrate (GN), 9.0 wt% of 5-aminotetrazole (5-AT, 5-Aminotetrazole), 1.0% by weight of iron oxide (Fe 2 O 3 ), 0.6% by weight of carbon black (carbon black) 10.0% by weight sodium nitrate (NaNO 3 ) having an average particle size of 8 to 12㎛ and calcium stearate with an average particle size of 0.5 to 1.0㎛ It carried out similarly to Example 1 except adding 0.2 weight% of (Ca-Stearate).

(가스발생제 제조)(Gas Generation)

실시예 1과 동일하게 수행하여 가스발생제를 제조하였다.Gas generator was prepared in the same manner as in Example 1.

실시예Example 8 8

(가스발생제용 조성물)(Composition for Gas Generator)

상기 실시예 3에서, 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 44.1중량%, 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate) 13.5중량%, 질산칼륨(KNO3) 2.4중량%, 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 31.3중량%, 산화철(Fe2O3) 1.0중량%, 카본블랙(Carbon Black) 1.5중량% 및 평균입도 0.5 내지 1.0㎛인 칼슘스테아레이트(Ca-Stearate) 0.2중량%를 혼합하고, 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole) 대신에 평균입도 8 내지 12㎛인 디시안디아미드(DCDN, Dicyandiamide) 6.0중량%를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 실시하였다.In Example 3, 44.1 wt% basic copper nitrate (BCN), 13.5 wt% ammonium nitrate (AN, Ammonium Nitrate), 2.4 wt% potassium nitrate (KNO 3 ), guanidine nitrate (GN, Guanidine Nitrate) 31.3% by weight, 1.0% by weight of iron oxide (Fe 2 O 3 ), 1.5% by weight of Carbon Black and 0.2% by weight of calcium stearate (Ca-Stearate) having an average particle size of 0.5 to 1.0 μm, and 5-amino Except for using tetrazol (5-AT, 5-Aminotetrazole) 6.0% by weight of dicyandiamide (DCDN, Dicyandiamide) having an average particle size of 8 to 12㎛, it was carried out in the same manner as in Example 3.

(가스발생제 제조) (Gas Generation)

실시예 1과 동일하게 수행하여 가스발생제를 제조하였다.Gas generator was prepared in the same manner as in Example 1.

실시예 9Example 9

(가스발생제용 조성물)(Composition for Gas Generator)

상기 실시예 3에서, 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 45.0중량%, 질산암모늄(AN, Ammonium Nitrate) 10.5중량%, 질산칼륨(KNO3) 1.0중량%, 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 34.4중량%, 산화철(Fe2O3) 1.0중량%, 카본블랙(Carbon Black) 1.0중량% 및 칼슘스테아레이트(Ca-Stearate) 0.2중량%를 혼합하고, 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole) 대신에 평균입도 8 내지 12㎛인 멜라민(Melamine) 6.0중량%를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 실시하였다. In Example 3, 45.0 wt% of basic copper nitrate (BCN), 10.5 wt% of ammonium nitrate (AN, Ammonium Nitrate), 1.0 wt% of potassium nitrate (KNO 3 ), guanidine nitrate (GN, Guanidine Nitrate) 34.4% by weight, 1.0% by weight of iron oxide (Fe 2 O 3 ), 1.0% by weight of Carbon Black and 0.2% by weight of Ca-Stearate, 5-aminotetrazole (5-AT, It was carried out in the same manner as in Example 3, except that 6.0 wt% of melamine having an average particle size of 8 to 12 μm was mixed instead of 5-Aminotetrazole).

(가스발생제 제조)(Gas Generator)

실시예 1과 동일하게 수행하여 가스발생제를 제조하였다.Gas generator was prepared in the same manner as in Example 1.

원료명Raw material name 실시예 1 내지 9에서 사용된 성분의 평균입도Average particle size of the components used in Examples 1-9 원료명Raw material name 실시예 1 내지 9에서 사용된 성분의 평균입도Average particle size of the components used in Examples 1-9 염기성 질산구리(BCN)Basic Copper Nitrate (BCN) 5~8㎛5 ~ 8㎛ 질산구아니딘(GN)Guanidine nitrate (GN) 5~8㎛5 ~ 8㎛ NH4NO3 및 KNO3의 결정화 형태Crystallization Forms of NH 4 NO 3 and KNO 3 10~14㎛10 ~ 14㎛ 5-아미노테트라졸(5-AT)5-aminotetrazole (5-AT) 8~12㎛8 ~ 12㎛ NaNO3 NaNO 3 8~12㎛8 ~ 12㎛ 디시안디아미드(DCDA)Dicyandiamide (DCDA) 8~12㎛8 ~ 12㎛ Fe2O3 Fe 2 O 3 0.2~0.8㎛0.2 ~ 0.8㎛ 멜라닌Melanin 8~12㎛8 ~ 12㎛ 카본블랙Carbon black 0.2~0.5㎛0.2 ~ 0.5㎛ 칼슘 스테아레이트Calcium stearate 0.5~1.0㎛0.5 to 1.0 탆

<비교예><Comparative Example>

비교예Comparative example 1 One

평균입도가 6㎛인 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 43.1중량% 및 평균입도 6㎛인 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 56.9중량%를 혼합기에서 혼합하였다. 이후 프레스로 비중 1.8g/cc 이상, 직경 6mm, 길이 80mm의 스트랜드(Strand)를 성형하였다.43.1% by weight of basic copper nitrate (BCN) with an average particle size of 6 μm and 56.9% by weight of guanidine nitrate (GN) with an average particle size of 6 μm were mixed in a mixer. Afterwards, a specific gravity of 1.8 g / cc or more, a diameter of 6 mm and a length of 80 mm was formed.

비교예Comparative example 2 2

상기 비교예 1에서, 평균입도가 22㎛인 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 및 평균입도가 27㎛인 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate)을 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일하게 실시하였다.In Comparative Example 1, except that basic copper nitrate (BCN, Basic Copper Nitrate) having an average particle size of 22 ㎛ and guanidine nitrate (GN, Guanidine Nitrate) having an average particle size of 27 ㎛ was the same as in Comparative Example 1 Was carried out.

비교예Comparative example 3 3

볼밀(Ball Mill), 어트리션밀(Atrrition Mill) 및 비드밀(Bead Mill) 등으로 분쇄하여, 평균입도 5 내지 8㎛인 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 48.7중량%, 평균입도 5 내지 8㎛인 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 43.3중량% 및 평균입도 8 내지 12㎛인 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole) 8.0중량%로 혼합하여 가스발생제용 조성물을 제조하였다.48.7% by weight of basic copper nitrate (BCN) having an average particle size of 5 to 8 μm, and ground to an average particle size of 5 to 8 by grinding with a ball mill, an attribution mill, a bead mill, and the like. A gas generator composition was prepared by mixing 43.3 wt% of guanidine nitrate (GN) with 8 μm and 8.0 wt% of 5-aminotetrazole (5-AT, 5-Aminotetrazole) having an average particle size of 8-12 μm.

비교예Comparative example 4 4

볼밀(Ball Mill), 어트리션밀(Atrrition Mill) 및 비드밀(Bead Mill) 등으로 분쇄하여, 평균입도 5 내지 8㎛인 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 48.2중량%, 평균입도 5 내지 8㎛인 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate) 42.9중량% 및 평균입도 8 내지 12㎛인 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole) 7.9중량%, 평균입도 2.5㎛인 산화철(Fe2O3) 1.0중량%로 혼합하여 가스발생제용 조성물을 제조하였다.48.2% by weight of basic copper nitrate (BCN) having an average particle size of 5 to 8 µm, and ground to an average particle size of 5 to 8 by grinding with a ball mill, an attribution mill, a bead mill, and the like. 42.9% by weight guanidine nitrate (GN) with 8㎛ and 7.9% by weight 5-aminotetrazole (5-AT, 5-Aminotetrazole) with average particle size 8-12㎛, iron oxide (Fe 2 O) with average particle size 2.5㎛ 3 ) was mixed at 1.0% by weight to prepare a gas generating composition.

비교예Comparative example 5 5

상기 비교예 4에서, 상기 상기 평균입도 2.5㎛인 산화철(Fe2O3) 대신에 0.2㎛인 산화철(Fe2O3) 1.0중량% 추가한 것을 제외하고는, 비교예 4와 동일하게 실시하였다.In Comparative Example 4, and is, was the same procedure as in Comparative Example 4 except that the more the average particle size of 2.5㎛ iron oxide (Fe 2 O 3) of iron oxide 0.2㎛ instead of (Fe 2 O 3) 1.0% by weight .

<실험예><Experimental Example>

비교예 1 내지 5의 조성, 연소시험 결과를 하기의 표 2 및 표 3에 나타내고, 실시예 1 내지 9의 조성, 이론적인 조성물의 특성 및 연소시험 결과를 하기의 표 4에 나타내었다.The compositions and combustion test results of Comparative Examples 1 to 5 are shown in Tables 2 and 3 below, and the compositions, properties of theoretical compositions, and combustion test results of Examples 1 to 9 are shown in Table 4 below.

산소평형(O.B., Oxygen Balance), 연소열량, 연소온도, 가스량, 가스 내의 수증기(H2O)의 부피 및 질소(N2)부피는 계산된 수치이며, 연소속도와 압력 연소속도지수는 하기와 같은 방법으로 시험하여 나타내었다.Oxygen balance (OB), calorific value of combustion, combustion temperature, gas volume, volume of water vapor (H 2 O) and nitrogen (N 2 ) volume are calculated values. Combustion rate and pressure combustion rate index are Tested and shown in the same manner.

상기 연소속도는 가스발생제용 조성물을 비중이 1.8g/cc 이상이고 직경 6mm 및 길이 90mm의 스트랜드(Strand)로 프레스 성형 한 후, 1000psi(68atm)의 챔버(Chamber) 내에서 연소시켜 일정 길이가 연소되는 시간을 측정하여 상기 일정 길이를 연소된 시간으로 나눈 값으로 계산하였다. 이때 스트랜드가 연소되면서 챔버 내의 압력은 일정하게 유지하였다.The combustion rate is a specific gravity of 1.8g / cc or more of the gas generator composition by press molding into a strand (Strand) of 6mm diameter and 90mm in length, and then burned in a chamber of 1000psi (68atm) by burning a certain length The time taken to calculate the constant length divided by the burned time was calculated. At this time, the pressure in the chamber was kept constant as the strand burned.

상기 연소속도지수는 하기의 수학식 1에 의해 계산된다. 추진제 또는 가스발생제는 R=APn에 따라 연소되며, 상기 R은 연소속도, A는 계에 의한 상수, P는 압력, n은 압력 연소속도지수를 나타낸다. 상기 R=APn에 log를 위한 하기 수학식 1로부터 68atm에서 200atm까지 압력을 변화시켜 압력속도를 측정하고, logR에 따른 logP의 직선그래프의 기울기를 구하여 연소속도지수 n을 구하였다.The combustion rate index is calculated by Equation 1 below. The propellant or gas generator is combusted according to R = AP n , where R is the combustion rate, A is the constant by the system, P is the pressure, and n is the pressure combustion rate index. The pressure velocity was measured by varying the pressure from 68 atm to 200 atm from the following Equation 1 for the log on R = AP n , and the burn rate index n was obtained by obtaining the slope of the linear graph of logP according to logR.

Figure 112011035231415-pat00001
Figure 112011035231415-pat00001

원료명Raw material name 조성(단위:중량%)Composition (unit: weight%) 평균입도(㎛)Average particle size (㎛) 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 BCNBCN 43.143.1 66 2222 Guanidine NitrateGuanidine Nitrate 56.956.9 66 2727 1000psi에서의 연소속도(mm/sec)Combustion rate at 1000 psi (mm / sec) 7.47.4 6.36.3

원료명(단위:중량%)Raw material name (unit: weight%) 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 비교예 5Comparative Example 5 BCNBCN 48.748.7 48.248.2 48.248.2 GNGN 43.343.3 42.942.9 42.942.9 5-AT5-AT 8.08.0 7.97.9 7.97.9 Fe2O3(2.5㎛)Fe 2 O 3 (2.5 μm) -- 1.01.0 -- Fe2O3(0.2㎛)Fe 2 O 3 (0.2 μm) -- -- 1.01.0 1000psi에서의 연소속도(mm/sec)Combustion rate at 1000 psi (mm / sec) 11.211.2 12.112.1 16.516.5

원료명(단위:중량%)Raw material name (unit: weight%) 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 실시예 8Example 8 실시예 9Example 9 염기성 질산구리(BCN)Basic Copper Nitrate (BCN) 48.248.2 44.444.4 46.446.4 46.346.3 42.542.5 46.1346.13 38.038.0 44.144.1 45.045.0 NH4NO3 NH 4 NO 3 -- 8.18.1 3.53.5 4.54.5 9.59.5 5.15.1 -- 13.513.5 10.510.5 KNO3 KNO 3 -- 0.90.9 0.60.6 0.80.8 1.71.7 0.90.9 -- 2.42.4 1.91.9 NaNO3 NaNO 3 -- -- -- -- -- -- 10.010.0 -- -- 질산구아니딘(GN)Guanidine nitrate (GN) 42.942.9 36.136.1 42.342.3 38.438.4 39.139.1 40.1740.17 41.241.2 31.331.3 34.434.4 5-아미노테트라졸(5-AT)5-aminotetrazole (5-AT) 7.97.9 8.08.0 5.05.0 8.08.0 3.03.0 5.05.0 9.09.0 -- -- 디시안디아미드(DCDA)Dicyandiamide (DCDA) -- -- -- -- -- -- -- 6.06.0 -- 멜라민Melamine -- -- -- -- -- -- -- -- 6.06.0 카본블랙Carbon black 0.50.5 1.51.5 1.01.0 0.80.8 2.02.0 1.01.0 0.60.6 1.51.5 1.01.0 Fe2O3 Fe 2 O 3 0.50.5 1.01.0 1.01.0 1.01.0 2.02.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 칼슘 스테아레이트Calcium stearate -- -- 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 바인더(PVA, α-Starch)Binder (PVA, α-Starch) -- -- -- -- -- 0.50.5 -- -- -- 계(중량%)Total weight 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100 산소평형(O.B.,%)Oxygen equilibrium (O.B.,%) -3.0-3.0 -2.00-2.00 -2.66-2.66 -2.67-2.67 -2.57-2.57 -2.63-2.63 -2.68-2.68 -2.62-2.62 -2.66-2.66 연소열량(kcal/kg)Combustion heat (kcal / kg) 631631 674674 643643 651651 654654 652652 651651 654654 610610 연소온도(K)Combustion temperature (K) 21302130 22382238 21372137 21822182 21352135 21602160 21662166 21142114 19451945 가스량(moles/kg)Gas amount (moles / kg) 30.1130.11 30.0530.05 30.0130.01 30.330.3 30.630.6 3030 30.0430.04 3030 30.0530.05 수증기(H2O)부피%Water vapor (H 2 O) volume% 46.846.8 48.548.5 48.248.2 47.647.6 48.648.6 48.448.4 45.145.1 49.049.0 48.848.8 N2부피%N 2 % by volume 34.334.3 33.633.6 32.732.7 34.034.0 31.431.4 32.332.3 35.935.9 30.930.9 31.231.2 연소속도(mm/sec)Burning speed (mm / sec) 18.0518.05 23.523.5 18.318.3 23.523.5 18.518.5 25.525.5 23.323.3 18.218.2 18.518.5 압력 연소속도지수Pressure burn rate index 0.390.39 0.340.34 0.360.36 0.480.48 0.410.41 0.390.39 0.490.49 0.460.46 0.450.45

실시예 3의 가스발생제용 조성물을 비중 1.8g/cc 이상, 직경 6mm, 두께 1.8mm인 펠렛 형태로 제조한 후 이를 인플레이터에 넣어 탱크시험 성능을 측정하였으며, 그 결과는 도 1 및 표 5에 나타내었다.The gas generator composition of Example 3 was prepared in a pellet form having a specific gravity of 1.8 g / cc or more, a diameter of 6 mm, and a thickness of 1.8 mm, and then placed in an inflator to measure tank test performance, and the results are shown in FIGS. 1 and 5. It was.

품명Product Name 내압(bar)Bar pressure 탱크압(bar)Tank pressure (bar) 탱크최고압도달시간(ms)Tank maximum pressure delivery time (ms) 가스발생량(%)Gas generation amount (%) 작동 후 초기 가스방출시간(ms)Initial gas release time after operation (ms) 실시예 3Example 3 137137 22 67.267.2 75%75% 3.093.09 기존제품 AExisting product A 300300 2.012.01 64.464.4 70~75%70-75% 3.4~3.73.4 ~ 3.7

비교예 1 내지 5의 조성들은 목표 연소속도인 18mm/sec에 미치지 못하였으며, 비교예 1의 평균입도가 22㎛인 염기성 질산구리(BCN, Basic Copper Nitrate) 및 평균입도가 27㎛인 질산구아니딘(GN, Guanidine Nitrate)이 비교예 2에서 각각 평균입도를 6㎛로 작게 사용된 경우, 연소속도가 7.4mm/sec를 나타내어 연소속도가 증가하였다. 또한, 상기 비교예 1에 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole)이 8중량% 더 포함되면, 연소속도는 11.2mm/sec로 더 증가하고, 평균입도가 2.5㎛의 Fe2O3 혼합촉매가 1중량% 더 포함되면 연소속도는 12.1mm/sec로 측정되었다. 나아가 평균입도가 2.5㎛인 Fe2O3 대신에 평균입도가 0.2㎛인 Fe2O3 혼합촉매가 포함되면 연소속도가 16.5mm/sec로 측정되었다. The compositions of Comparative Examples 1 to 5 did not reach the target burning rate of 18 mm / sec, basic copper nitrate (BCN) having an average particle size of 22 μm and guanidine nitrate having an average particle size of 27 μm ( GN, Guanidine Nitrate) in the case of using the average particle size of 6㎛ small in Comparative Example 2, respectively, the combustion rate was 7.4mm / sec to increase the combustion rate. In addition, when the 5-aminotetrazole (5-AT, 5-Aminotetrazole) is further included in the comparative example 1 8% by weight, the burning rate is further increased to 11.2mm / sec, the average particle size of 2.5 ㎛ Fe 2 O When 1 wt% of the mixed catalyst was further included, the combustion rate was measured to be 12.1 mm / sec. Furthermore, when Fe 2 O 3 mixed catalyst having an average particle size of 0.2 μm was included instead of Fe 2 O 3 having an average particle size of 2.5 μm, the combustion rate was measured to be 16.5 mm / sec.

실시예 1 내지 실시예 9의 연소속도 측정결과에서와 같이, 가스발생제용 조성물 총 중량에 대하여 연소속도 증가성연료로 5-아미노테트라졸(5-AT, 5-Aminotetrazole, 질소함량 82.3%), 디시안디아미드(DCDA, Dicyandiamide, 질소함량 66.6%) 및 멜라민(Melamine, 질소함량 66.6%)과 같이 질소가 60% 이상인 질소다량함유물질이 3 내지 9중량%로 포함되고, 혼합촉매로 Fe2O3 및 카본블랙(Carbon Black)이 각각 0.5 내지 2.0 중량%로 더 포함된 가스발생제용 조성물들은 모두 가스발생량이 30moles/kg 이상이고, H2O(g)의 함량이 전체 가스발생량의 50부피% 이하, 질소(N2) 함량이 전체 가스발생량의 30부피% 이상 이였으며, 연소열량이 700kcal/kg 이하, 연소온도가 2300K 이하이었다. 또한 압력이 1000psi(68atm)으로 일정한 챔버 내에서 측정한 연소속도가 모두 18mm/sec 이상, 압력 연소속도지수가 0.5 이하로 측정되었다.As in the combustion rate measurement results of Examples 1 to 9, 5-aminotetrazole (5-AT, 5-Aminotetrazole, nitrogen content 82.3%) as a combustion rate increasing fuel, based on the total weight of the gas generating composition dicyandiamide (DCDA, dicyandiamide, nitrogen content 66.6%) and melamine are nitrogen containing large amounts material than nitrogen is 60% as shown in (melamine, a nitrogen content of 66.6%) containing from 3 to 9% by weight, with a mixed catalyst Fe 2 O 3 and the composition for the gas generator further comprises 0.5 to 2.0% by weight of carbon black, respectively, the amount of gas generation is more than 30moles / kg, the content of H 2 O (g) 50% by volume of the total gas generation The nitrogen (N 2 ) content was less than 30% by volume of the total gas generation, the heat of combustion was 700kcal / kg or less, the combustion temperature was 2300K or less. In addition, the pressure was 1000 psi (68 atm), and the combustion rate measured in a constant chamber was all 18 mm / sec or more, and the pressure combustion rate index was 0.5 or less.

또한, 실시예 3을 이용하여 인플레이터를 제조하여 성능을 테스트한 결과, 도 1에서 나타내는 것과 같이 인플레이터로서 모든 기능을 충족시킴은 물론, 내부에서 발생하는 최고 압력이 350bar인 기존 A제품과 비교하여 최고 압력이 140bar 이하인 인플레이터를 제공할 수 있다. 따라서 상기 최고 압력이 140bar 이하일 경우 인플레이터의 클로져(Closure)의 두께를 1.4mm, 디퓨져(Diffuser)의 두께를 1.2mm로 최소화시키는 것이 가능하다. 이에 따라 인플레이터의 무게도 감소하여 클로져 및 디퓨져의 두께가 각각 1.9mm인 기존 A제품의 무게 440g 보다 160g이 감소된 280g으로 소형화 및 경량화 된 인플레이터를 제공할 수 있다.In addition, the inflator was manufactured and tested for performance using Example 3, as shown in FIG. It is possible to provide an inflator with a pressure of 140 bar or less. Therefore, when the maximum pressure is 140bar or less, it is possible to minimize the thickness of the closure of the inflator to 1.4mm and the thickness of the diffuser to 1.2mm. Accordingly, the weight of the inflator is also reduced, thereby providing a compact and lightweight inflator with a weight of 280g, which is 160g less than the weight of 440g of the existing A product, which has a thickness of 1.9mm for each closure and diffuser.

Claims (12)

주산화제로 염기성 질산구리 35 내지 55중량%, 주연료로 질산구아니딘 30 내지 50중량%, 질소 함량이 60중량% 이상인 연소속도 증가성 연료 2 내지 15중량% 및 혼합촉매 0.5 내지 5중량%가 포함되며, 상기 주산화제, 주연료 및 연소속도 증가성 연료의 평균입도가 5 내지 15㎛이고, 상기 혼합촉매의 평균입도가 0.1 내지 1㎛인 가스발생제용 조성물.35 to 55 wt% of basic copper nitrate as main oxidant, 30 to 50 wt% of guanidine nitrate as main fuel, 2 to 15 wt% of burning rate increasing fuel having nitrogen content of 60 wt% or more, and 0.5 to 5 wt% of mixed catalyst And a mean particle size of the main oxidizing agent, a main fuel and a combustion rate increasing fuel is 5 to 15 μm, and an average particle size of the mixed catalyst is 0.1 to 1 μm. 청구항 1에 있어서, 상기 가스발생제용 조성물 총 중량에 대하여 보조산화제로 질산염이 20중량% 이하로 더 포함되며, 상기 보조산화제의 평균입도가 5 내지 15㎛인 것을 특징으로 하는 가스발생제용 조성물.The gas generator composition according to claim 1, further comprising 20 wt% or less of nitrate as an auxiliary oxidant based on the total weight of the gas generator composition, and an average particle size of the auxiliary oxidant being 5 to 15 µm. 청구항 2에 있어서, 상기 보조산화제가 질산암모늄, 질산칼륨 및 질산나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 가스발생제용 조성물.The gas generator composition according to claim 2, wherein the auxiliary oxidizing agent is at least one selected from the group consisting of ammonium nitrate, potassium nitrate and sodium nitrate. 청구항 1에 있어서, 상기 연소속도 증가성 연료가 5-아미노테트라졸, 디시안디아미드 및 멜라민으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 가스발생제용 조성물.The gas generator composition according to claim 1, wherein the burning rate increasing fuel is at least one selected from the group consisting of 5-aminotetrazole, dicyandiamide, and melamine. 청구항 1에 있어서, 상기 혼합촉매가 금속산화물 및 카본블랙이 중량비 1:2 내지 2:1 로 포함되는 것을 특징으로 하는 가스발생제용 조성물.The composition of claim 1, wherein the mixed catalyst comprises a metal oxide and carbon black in a weight ratio of 1: 2 to 2: 1. 청구항 1에 있어서, 상기 가스발생제용 조성물 총 중량에 대하여, 바인더가 5중량% 이하로 더 포함되는 것을 특징으로 하는 가스발생제용 조성물.The gas generator composition of claim 1, wherein the binder is further included in an amount of 5 wt% or less based on the total weight of the gas generator composition. 청구항 6에 있어서, 상기 바인더가 폴리비닐알코올 또는 α-스타치인 것을 특징으로 하는 가스발생제용 조성물.The gas generator composition according to claim 6, wherein the binder is polyvinyl alcohol or α-starch. 청구항 1에 있어서, 상기 가스발생제용 조성물 총 중량에 대하여, 평균입도가 0.1 내지 1㎛인 이형제가 1중량% 이하로 더 포함되는 것을 특징으로 하는 가스발생제용 조성물.The composition of claim 1, wherein the release agent having an average particle size of 0.1 to 1 μm is further included in an amount of 1 wt% or less, based on the total weight of the gas generating composition. 청구항 8에 있어서, 상기 이형제가 금속 스테아레이트인 것을 특징으로 하는 가스발생제용 조성물.The gas generator composition according to claim 8, wherein the release agent is a metal stearate. 청구항 1에 있어서, 상기 가스발생제용 조성물이 산소평형이 -2 내지 -3%, 연소열량이 700kcal/kg 이하, 연소온도가 2300K 이하, 가스발생량이 30moles/kg 이상, 발생되는 가스 중 H2O의 함량이 49부피% 이하, 발생되는 가스 중 N2의 함량이 30부피% 이상, 연소속도가 1000psi에서 18mm/sec 이상 및 압력 연소속도지수가 0.5 이하인 것을 특징으로 하는 가스발생제용 조성물.The method of claim 1, wherein the gas generator composition has an oxygen balance of -2 to -3%, a heat of combustion of 700 kcal / kg or less, a combustion temperature of 2300 K or less, a gas generation amount of 30 moles / kg or more, and H 2 O in the generated gas. The content of 49% by volume or less, the content of N 2 in the generated gas 30% by volume or more, the combustion rate is 1000mm psi or more at 18psi / sec and the pressure burning rate index is characterized in that 0.5 or less. 청구항 1의 가스발생제용 조성물을 사용하여 제조되는 가스발생제.Gas generator produced using the composition for gas generator of claim 1. 청구항 11의 가스발생제를 사용하여 제조되는 인플레이터.An inflator manufactured using the gas generating agent of claim 11.
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