JP2002172998A - ガス発生材料点火装置 - Google Patents

ガス発生材料点火装置

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JP2002172998A
JP2002172998A JP2001288603A JP2001288603A JP2002172998A JP 2002172998 A JP2002172998 A JP 2002172998A JP 2001288603 A JP2001288603 A JP 2001288603A JP 2001288603 A JP2001288603 A JP 2001288603A JP 2002172998 A JP2002172998 A JP 2002172998A
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J B Canterberry
ビー カンタベリー ジェイ
Kalpesh J Patel
ジェイ. パテル カルペス
Lennox Lange
ランジ レノックス
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    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B25/00Compositions containing a nitrated organic compound
    • C06B25/18Compositions containing a nitrated organic compound the compound being nitrocellulose present as 10% or more by weight of the total composition
    • C06B25/20Compositions containing a nitrated organic compound the compound being nitrocellulose present as 10% or more by weight of the total composition with a non-explosive or a non-explosive or a non-thermic component
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06CDETONATING OR PRIMING DEVICES; FUSES; CHEMICAL LIGHTERS; PYROPHORIC COMPOSITIONS
    • C06C9/00Chemical contact igniters; Chemical lighters

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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 安全な単一の材料で構成され、インフレータ
に取り付ける前の包装を必要としない自動点火材料であ
り、予め決められた温度でガス発生剤を点火させる。 【解決手段】 インフレータ10のハウジング8内に
は、燃料および酸化剤を含むガス発生剤4と、ガス発生
剤4を点火させる伝火薬混合物3と、自動点火材料15
とが配置されている。自動点火材料15は、ニトロセル
ロースと可塑剤とを含み、175〜195℃の間の温度
で自発的に燃焼する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して乗物のエア
バッグを膨らませるのに用いられるガス発生器に関し、
特に、ガス発生材料の自動点火または点火エンハンサ材
料に関する。
【0002】
【従来の技術】膨張可能な乗員拘束装置は、衝突事故の
際に乗物の乗員と乗物の室内との間でクッションまたは
バッグを急激に膨張させることによって乗物の乗員を保
護するために開発されてきた。膨らまされたエアバッグ
は、乗物の乗員を、乗物の室内の硬い表面に衝突させる
のではなく膨張可能なクッションに衝突させることによ
って、衝突事故の際に乗物の乗員が被る傷害を低減させ
る。この膨張可能なクッションまたはエアバッグは、衝
突事故の際に乗物の乗員のエネルギの多くを吸収し、衝
突事故の間、乗物の乗員を緩やかにかつ制御して減速さ
せる。
【0003】エアバッグを膨らませる一般的な手法は、
燃料と酸化剤との発熱反応によってガスを発生させるガ
ス発生器を用いるものである。著しく大きな衝突事故の
際、1つ以上の衝撃検知装置からの電気的な信号がイン
フレータ点火装置に送られる。点火装置が作動を開始す
ることによって、エアバッグを膨らませるためのガスを
急激に発生させる、インフレータ内での一連の化学反応
が始まる。
【0004】インフレータは、例えばインフレータが出
荷中の火災に巻き込まれるなど、異常に高温にさらされ
ることもある。乗物の火災の際、ハウジングの強度およ
び構造的一体性は低下する。温度が上昇すると、火工材
料の燃焼率が増大し、チャンバ圧力も大きくなる。しか
し、さらに温度が上昇すると、ガス発生剤は、溶解また
は分解して不安定になることがあり、衝撃の制御ができ
なくなって過剰な圧力を招くことがある。したがって、
乗物が火災に巻き込まれた場合には、ガス発生剤の組成
物の発火によって過剰な圧力と衝撃制御不能を招くこと
があり、これによってインフレータハウジングが構造的
に破損することになる。
【0005】ハウジング破損という潜在的に危険な状況
を解決するために、過剰な圧力によるインフレータハウ
ジング破損につながる温度よりも低い温度で自発的に燃
焼または点火する自動点火材料が用いられる。自動点火
材料が自発的に点火すると、発生した熱はガス発生剤を
点火させるかまたは伝火薬材料を点火させてインフレー
タは正常に機能する。したがって、このガス発生材料
は、予測不能な挙動をこのガス発生材料に与える原因と
なり得る温度よりも低い、予め決められた温度に達した
ときに点火する。
【0006】従来、利用可能な自動点火組成物の数は限
られており、また、部分的にニトロセルースと塩素酸カ
リウムおよび糖の混合物とを含んでいる。無煙火薬また
は黒色火薬は、約177℃で自動点火する、ニトロセル
ースを基剤とする物質である。自動点火材料に黒色火薬
を用いることの問題は、これらの物質が粒状でありイン
フレータ内に配置する前に包装する必要があることであ
る。ニトロセルースを基剤とする材料を自動点火容器内
に包装することによって、付加的な副次工程が加わるの
で製造工程が複雑になる。
【0007】米国特許第4,561,675号明細書は、インフ
レータに隣接する容器内に配置された自動点火材料を開
示している。この自動点火材料は、約176℃で点火す
る無煙火薬である。好ましい実施形態では、このライフ
ル用の無煙火薬は、大部分がニトロセルースから構成さ
れたIMR 4895である。
【0008】米国特許第4,858,951号明細書は、自動点
火材料が所定の温度で自発的に点火するような、伝火薬
材料と物理的に混合された自動点火材料の微細な粒体を
開示している。この場合、伝火薬材料を点火させ、続い
てガス発生剤を点火させるようになっている。好ましい
自動点火材料は無煙火薬であり、また、伝火薬材料は、
ボロン硝酸カリウムと、水素化チタンと、過塩素酸カリ
ウムとの混合物である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、予め決めら
れた温度でガス発生剤を点火させる装置を提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に用いられる自動
点火材料は、70〜95質量%のニトロセルースと、5
〜30質量%の不活性可塑剤とを含んでおり、無煙火薬
ではない。インフレータハウジングが過剰な熱にさらさ
れると同時に、自動点火材料は自発的に伝火薬材料また
はガス発生剤を点火させ、これは続いてインフレータを
安全に展開させる。
【0011】本発明の利点は、自動点火材料は、粒状の
材料というよりもむしろ単一の薬粒(グレイン)である
ということである。単一の自動点火材料を利用すること
によって自動点火材料のサブアセンブリが不要となるの
で、製造コストが大幅に減少する。本発明における単一
の薬粒は、包装が不要でありインフレータハウジング内
に直接取り付けることができる。
【0012】本発明の他の特徴は、添付図面を参照した
以下の説明によって明らかになるであろう。
【0013】
【発明の実施の形態】図1に、火薬式の典型的なインフ
レータ10の断面図を示す。1つ以上の衝撃検知装置
(図示せず)からの電気信号は、点火器2すなわちスクイ
ブ(小型火管)に送られる。ここで用いた「スクイブ」
とは、互いに絶縁されワイヤまたは半導体ブリッジのよ
うなブリッジによって接続された2つの電極を有する電
気的な装置として理解される。通常、このブリッジワイ
ヤは、伝火薬混合物3を点火させるための十分な活性化
エネルギを発生させるように設計された火薬組成物の1
つ以上の層に埋め込まれている。従来、様々な電気的、
電子的、機械的、および電気機械的な起爆薬は周知であ
り、本発明ではこれらを用いることができる。点火器2
は、活性化されると伝火薬すなわちエンハンサを点火さ
せ、これは次にガス発生剤4を点火させる。ガス発生剤
4の配合は、燃料と酸化剤とを含んでいる。燃料は、ア
ジ化ナトリウム、テトラゾール(すなわちアミノテトラ
ゾール)、ビテトラゾール、テトラゾールの無機塩、
1,2,4,−トリアゾール−5−オン、硝酸グアニジ
ン、ニトログアニジン、硝酸アミノグアニジン等を含む
群から選択することができる。本発明にはほとんどの酸
化剤を用いることができ、これらのうちのいくつかは、
アルカリ金属および硝酸アルカリ土類金属、クロレー
ト、酸化物、過塩素酸塩、および、硝酸アンモニウムを
含んでいる。
【0014】ガス発生剤4の化学反応で生成されたガス
は、編み込まれたワイヤフィルタ5および穴あき管17
を通り抜け、その後、環状チャンバ6に入る。金属製の
ハウジング8の開口部7は、ステンレス鋼製の破裂式の
箔9によってシールされている。インフレータ用のハウ
ジングは、鋼材、アルミニウム、アルミニウム合金、ス
テンレス鋼などから作ることができる。インフレータハ
ウジングは一般に金属から作ることができるが、ハウジ
ングの製作に用いることができるプラスチック、セラミ
ック、複合材等のような他の材料を用いることもでき
る。インフレータ内の圧力が一定のレベルを過ぎると箔
9は破れ、ガスがインフレータから外へ出る。ガスはエ
アバッグ(図示せず)に移動し、エアバッグを膨らませ
る。しかし、ここで開示された自動点火材料は、適した
どのようなインフレータ装置に採用できるものと理解さ
れるべきである。
【0015】自動点火材料15は、伝火薬混合物3に近
接して、またはガス発生剤4に近接して配置される。自
動点火材料15は、予め決められた温度で自発的に燃焼
し、これによって伝火薬混合物3またはガス発生剤4を
点火させて、高温でもガス発生剤4を安全に機能させる
材料である。したがって、ガス発生剤4は、点火器3と
自動点火材料15とを含む2つの別個の通路によって点
火され得る。火災の際にエアバッグを展開する利点は、
インフレータ10が安全に展開させることができるよう
にガス発生剤4の燃焼を制御することである。自動点火
材料15が存在しない場合には、ガス発生剤4は高温で
点火する危険があり、また、インフレータ10のハウジ
ング8を破裂させることがある。自動点火材料保持部材
16は、自動点火材料15が所望の温度で点火するよう
適切な熱伝達が行われるのを確実にするために、自動点
火材料15を金属製のハウジング8の内壁に固定してい
る。
【0016】本発明の自動点火材料は、運転席側エアバ
ッグインフレータ、助手席側エアバッグインフレータ、
側方衝突用インフレータ、プリテンショナー、および他
のどのようなガス発生装置にも用いることができる。さ
らに、この自動点火材料は、火薬式インフレータならび
にハイブリッド型インフレータ内の伝火薬組成物を自発
的に点火させることが可能である。本発明による自動点
火組成物を有するインフレータは、安全に輸送すること
ができ、また、米国運輸省の出荷基準に合致する。
【0017】本発明の自動点火材料は、70〜95質量
%のニトロセルースと5〜30質量%の不活性可塑剤と
の混合物を含んでいる。不活性可塑剤は、1つ以上の次
に示す化学物質、クエン酸アセチルトリエチル、ジオク
チルフィレート(dioctyl phylate)、およびジブチル
フィレート(dibutyl phylate)を含んでいる。自動点
火材料は、作動時には175〜195℃の温度範囲で自
発的に点火または燃焼する。自動点火材料は、より広い
温度範囲にさらされた場合でも熱的に安定している。ニ
トロセルロースは、インフレータ内に水分が存在する場
合に自動点火する。
【0018】本発明の自動点火材料は、安全な単一の材
料であり、インフレータに取り付ける前の包装が不要で
ある。自動点火材料は粉体ではない。自動点火材料は、
1つの薬粒なので、所望の寸法や形状にすることがで
き、したがってエアバッグインフレータ内への取り付け
に先立つサブアセンブリ工程や特別な処置が不要であ
る。本発明では、その出発材料は、エクスプロ・ケミカ
ル・プロダクツ社(EXPROChemical Products Inc.)か
ら入手される。
【0019】本発明の自動点火材料は、無煙火薬とは異
なる。本発明の自動点火材料は、低燃焼特性を有するだ
けでなく、無煙火薬よりもエネルギが低い。単一基剤の
黒色火薬は、通常、ニトロセルロースが98%よりも多
いのに対し、本発明による自動点火材料は、約84%の
ニトロセルースから構成され、残部は非エネルギのもの
である。単一基剤の黒色火薬は、粉体の物質であり、エ
アバッグインフレータ内に配置される前に予備包装する
必要がある。不活性可塑剤をニトロセルースに加える
と、自動点火材料の包装は不要になる。
【0020】
【実施例】(実施例1)自動点火材料の組成を表1に示
す。
【0021】
【表1】
【0022】エクスプロ・ケミカル・プロダクツ社は、
表1の化学物質の全てを組み合わせることによって調合
し、そしてその材料を、真円筒形の自動点火ペレットと
して押出成形している。ペレットは穿孔されておらず、
平均質量は0.070g±0.010gであった。自動
点火ペレットは、エクスプロ・ケミカル・プロダクツ社
から入手した。
【0023】エクスプロ・ケミカル・プロダクツ社製の
自動点火ペレットは単一の薬粒なので、自動点火材料保
持部材内に直接配置した。その後、自動点火材料保持部
材を、完全に組み立てられた火薬式インフレータの底部
に押し込んだ。
【図面の簡単な説明】
【図1】火薬式の典型的なインフレータの断面図であ
る。
【符号の説明】
2 点火器 3 伝火薬混合物 4 ガス発生剤 5 ワイヤフィルタ 6 環状チャンバ 7 開口部 8 ハウジング 9 箔 10 インフレータ 15 自動点火材料 16 自動点火材料保持部材 17 穴あき管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カルペス ジェイ. パテル アメリカ合衆国 33811 フロリダ州 レ イクランド トーマスヴィル コート 1245 (72)発明者 レノックス ランジ アメリカ合衆国 33811 フロリダ州 レ イクランド フェアーブルック レイン 5136 Fターム(参考) 3D054 AA02 AA03 AA04 AA07 AA12 AA13 AA14 DD11 DD17 DD22 DD24 DD28 FF18

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)ハウジング(8)と、 (b)前記ハウジング内に配置され、燃料および酸化剤
    を含むガス発生剤と、 (c)前記ハウジング内に配置され、前記ガス発生剤を
    点火させる伝火薬混合物と、 (d)前記ハウジング内に配置され、ニトロセルースお
    よび可塑剤を含み、175〜195℃の間で自発的に燃
    焼する自動点火組成物とを有する、ガス発生材料を点火
    させる装置。
  2. 【請求項2】 前記可塑剤は、クエン酸アセチルトリエ
    チル、ジフェニルアミン、カーボンブラック、残溶媒、
    水分、およびこれらの混合物からなる群から選択され
    る、請求項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 前記自動点火組成物は単一の薬粒であ
    る、請求項1または2に記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記自動点火組成物はガス発生装置内に
    取り付けられている、請求項1ないし3のいずれか1項
    に記載の装置。
  5. 【請求項5】 前記自動点火組成物は、前記ガス発生装
    置の内壁に接触している、請求項4に記載の装置。
  6. 【請求項6】 前記自動点火組成物は前記伝火薬混合物
    の近傍にある、請求項1ないし5のいずれか1項に記載
    の装置。
  7. 【請求項7】 前記自動点火組成物は、周囲温度と前記
    ガス発生剤を自動点火させる温度との間で自発的に燃焼
    する、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の装置。
  8. 【請求項8】 前記自動点火組成物は、高温で熱的に安
    定である、請求項1ないし7のいずれか1項に記載の装
    置。
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