JPH01122987A - ガス発生組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、窒化物および酸化剤を基礎とした、特に自動
車の乗員保護装置用の空気袋を膨張させるためのガス発
生組成物に関する。

［エアバッグｊとも呼ば′れるこの種の空気袋は、ガス
発生組成物から僅か１秒以内で膨張しなければならず、
その際それは一般にガス内容物が調節された速度で膨張
せしめられるように形成されている。それ故、生成され
た膨張ガスは、有毒な成分を含有してはならない。

この種のガス発生組成物のガス供給成分としては、特に
無機の酸化剤と無毒の実質的に窒素よりなる膨張ガスを
生成するアルカリ金属アジ化物およびアルカリ土類金属
アジ化物がある。その際生ずる比較的分離され難くそし
て車室内に達しうるアルカリ金属および／またはアルカ
リ土類金属の酸化物を無害なものにするために、ガス発
生組成物に二酸化ケイ素を添加することは公知となって
いる（ドイツ特許公告第２．２３６．１７５号参照）。

すなわち、二酸化ケイ素とアルカリ金属酸化物および／
またはアルカリ土類金属酸化物とから問題のない分離さ
れうるガラス様のスラグが生ずる。

実際に使用されているようなドイツ特許公告第２．２３
６．１７５号による公知のガス発生組成物は、重量に関
して、５６重量％という比較的高い割合のアジ化ナトリ
ウムを含有する。しかしながら、アジ化ナトリウムは、
毒性が高くしかもシアン化カリウムに類似する。この種
の乗員保護装置を装備した自動車の数の絶えざる増加に
より、それ故、スクラップ化の際の不安を取り除くとい
う問題が生ずる。これらの問題は、一方では、例えばこ
の毒性の高い塩による土壌および地下水汚染のような環
境汚染に存する。他方では、アジ化ナトリウムがスクラ
ップ置き場において酸、例えばバッテリーの酸と接触す
ることによって反応して高爆発性でかつ毒性の高い窒化
水素酸を生成し、あるいは鉛のような重金属と反応して
高爆発性の重金属アジ化物を生成することがある。

従って、この種のガス発生組成物のアジ化物含量を減少
させるかまたはアジ化物を全く使用しないことが望まれ
ている。かくして、例えば、ドイツ特許公告第２，３３
４，０６３号および同第２．２２２．５０６号にロケッ
ト固体推進剤を基礎としたアジ化物を含まないガス発生
組成物が記載されている。しかしながら、これらのガス
発生組成物は、その中に含有された炭素含有成分から一
酸化炭素およびその他の有毒ガスが発生するという重大
な欠点を有する。

一酸化炭素の生成を避けるために、塩化クロム、二硫化
モリブデンまたはフッ化鉄のような酸素を含まない酸化
剤および窒素源としてテトラゾールを使用することがヨ
ーロッパ特許公告第５５．９０４号から知られている。

その際、遊離金属、すなわちクロム、モリブデンまたは
鉄および一部なおシアン化カリウムのようなかなり有毒
な物質を含有する膨張ガスが生成される。例えば、エア
バッグは、１０年以上というような長い期間にわたって
使用可能でなければならず、更に、公知のガス発生組成
物の化学的安定性には遺憾な点が多い。

ドイツ特許出願公開第２．４０７，６５９号から、窒化
物および／またはアミドを基礎とした、アジ化物を含ま
ないガス発生組成物が明らかになり、その反応は、下記
の式に従うて進行する： ５ｉ３Ｎａ＋３ＮａＮｉ　＋３Ｎｌ（、ＣｌＯ４−’ｐ
３ＳｉＯｚ　＋３ＮａＣＩ　　＋４Ｎｚ　＋６■ｚｏ　
　　（ｉ）Ｓｒ３Ｎａ　＋６ＮａＮＨｚ　＋６Ｎｌ１４
Ｃ１０４”＋３ＳｉＯｚ　＋６ＮａＣＩ　　＋８Ｎｚ　
＋１８ＨｚＯ（２）Ｍｇ＋Ｎｚ　＋ＮａＣｌＯｘ→　Ｎ
ａＣ１＋３Ｍｇ０　　＋Ｎ　ｔ　　　（３）ＣａＪｚ　
十にＣｌＯ４→　ＫＣＩ　　＋３ＣａＯ＋Ｉ’ｈ　＋　
１／２０ｚ　（４）その際使用される窒化物、すなわち
窒化ナトリウム（式ｌ）、窒化マグネシウム（式３）お
よび窒化カルシウム（式４）および／または式（２）に
従って使用されるナトリウムアミドは、極めて反応し易
い化合物である。それらは、特にアンモニアの生成下に
非常に激しく反応する。そのような微細に分散された系
の場合には、完全に無水の状態は実際上達成されないの
で、公知のガス発生組成物の安定性は、不十分である。

同時に、公知のガス発生組成物の水による分解は、悪臭
のある毒性の強いアンモニアに導く。

本発明の解決すべき課題は、ガス発生組成物の単位体積
当たり十分な量の窒素生成において生理学的に懸念のな
い膨張ガスをもたらす、高い安定性を有する、アジ化物
を含まないガス発生組成物を提供することである。

これは、本発明によれば、１種の窒化物および１種の酸
化剤を基礎とするガス発生組成物を用いることによって
達成され、その際窒化物は、もっばら窒化ホウ素（ＢＮ
）、窒化アルミニウム（八ＩＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＪ
４）および遷移金属窒化物よりなる群から選択された１
種の窒化物および１種の遷移金属窒化物またはこれらの
窒化物の混合物または窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミ
ニウム（ＡＩＮ）　、窒化ケイ素（Ｓｉ、＋Ｎａ）およ
び１種の遷移金属窒化物またはこれらの窒化物の混合物
よりなる。遷移金属窒化物としては、好ましくは、窒化
チタン（ＴｉＮ）、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）　、窒
化ハフニウム（ｌｌｆＮ）、窒化バナジウム（ＶＮ）、
窒化ニオブ（ＮｂＮ）　、窒化りンタル（ＴａＮ）また
は窒化クロム（ＣｒＮ）または二重化クロム（ＣｒＪ）
またはこれらの窒化物の混合物が使用される。

本発明に従って使用される窒化物は、熱的にそして化学
的に極めて安定であり、そして従ってセラミック材料と
しても使用される。従って、これらの不活性の物質が、
エアバッグのガス発生室内に存在する温度および圧力の
条件下に、そのようなガス発生組成物のための酸化剤と
、すなわち、特にアルカリ金属、アルカリ土類金属また
はアンモニウムの硝酸塩または過塩素酸塩とを反応せし
めるということは驚くべきことである。

窒化物として窒化クロムおよび／または窒化ホウ素と窒
化クロムとの混合物を、そして酸化剤として硝酸カリウ
ムを使用した場合には、本発明によるガス発生物の反応
は、すなわち下記の式に従って進行する： １０ＣｒＮ＋６ＫＮＯ＋　→３に２０　−５Ｃｒ２０．
　＋８Ｎｚ　＋２６２６ｋＪ／Ｍｏｌ　（５）３８Ｎ　
　＋２ＣｒＮ　　＋３ＫＮＯ：ｌ　　→３に、ＢＯＸ　
　’Ｃｒｚ０３　＋４Ｎｚ　　＋　　１１６８ｋＪ／Ｍ
ｏｌ　　　（６）全固体残渣は、すなわち３に２０　・
５Ｃｒ２０．または３にＢＯ，・Ｃｒ、０．の形で、す
なわちガラス様のスラグとして結合される。膨張ガスと
してもっばら窒素が生成される。

その際、本発明によって使用される窒化物は、重量基準
では通例使用されるアジ化ナトリウムに比較して著しく
少ない窒素含量を示すが、本発明によって使用される窒
化物は、容量基準においてはアジ化ナトリウムのそれに
匹敵するということは重要なことである。

すなわち、アジ化ナトリウムの重量基準の窒素含量は、
６４．６重量％であり、その容量基準の窒素合計は、１
．２Ｎｆ／ｃ−３であるが、一方、例えば窒化クロム（
ＣｒＮ）は、重量基準の窒素含量は、２１．２％にすぎ
ないが、容量基準では、すなわち１ｃａ＋３当たり１．
０２１！の窒素を生成する。

すなわち、式（５）による混合物は、ドイツ特許公告筒
２，２３６．１７５号による公知のアジ化ナトリウム含
有ガス発生組成物が約０．３１　Ｎ　！！、／ｇの窒素
を発生するのに比較して、例えば、１ｇ当たり０．１４
Ｎ２の窒素を生成するにすぎない。しかしながら、１０
１３当たりの生成された窒素容量は、式（５）によるガ
ス発生組成物の場合には、公知のガス発生組成物の場合
の０．６５　Ｎ１７ｃｍ”に比較して０．５８　Ｎ！で
あって、すなわち、ガス発生組成物の単位容積当たりで
は、本発明によるガス発生組成物の窒素生成は、通例の
アジ化ナトリウム含有ガス発生組成物にほぼ匹敵する。

窒化物をアルカリ金属とスラグとして形成させるために
、窒化物および酸化剤は、好ましくは、式（５）および
（６）において説明されるように、化学量論的割合にお
いて使用される。

規定された燃焼性を調整するためには、更に本発明に従
って使用される窒化物の混合物を使用することが合目的
的でありうる。

酸化剤としては、それぞれの無機の酸化剤が使用されう
る。しかしながら、実際上の理由から、硝酸カリウムが
好ましい。なんとなれば、それは比較的低い分解温度に
もかかわらず比較的持続的であり、はとんど吸湿性がな
くそしてその上容易に入手できるからである。

本発明によるガス発生組成物は、必要な場合には、金属
粉末／酸化剤混合物を基礎とする点火助剤を添加されう
る。その際、金属としては例えばホウ素、マグネシウム
、アルミニウム、ジルコニウム、チタンまたはケイ素が
使用される。無機酸化剤は、例えばアルカリ金属または
アルカリ土類金属またはアンモニウムの硝酸塩または過
塩素酸塩でありうる。

実施例： 微細に粉砕された窒化クロム（ＣｒＮ）　、硝酸カリウ
ムおよびホウ素よりなる混合物を調製し、その際、硝酸
カリウムは、窒化クロムとホウ素との完全な酸化のため
に十分な化学量論的割合で存在せしめられる。この混合
物から直径６閤鵬および厚さ２．５ｍｍのタブレット状
物にプレスした。このタブレット状物約８０　ｇを、ド
イツ特許第２．９１５．２０２号に記載されているよう
なエアバッグ用の通常のガス発生容器に充填し、そして
電気点火器およびホウ素／硝酸カリウムを基礎とした補
力剤を用いて点火した。この材料は、理論量のＮ２を放
出しながら燃焼した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、窒化物および酸化剤を基礎とした、特に自動車の乗
   員保護装置用の空気袋を膨張させるための、ガス発生組
   成物において、上記窒化物が窒化ホウ素、窒化アルミニ
   ウム、窒化ケイ素および遷移金属窒化物よりなる群から
   選択された１種またはそれ以上の窒化物から生成される
   ことを特徴とする上記ガス発生組成物。 ２、遷移金属窒化物が窒化チタン、窒化ジルコニウム、
   窒化ハフニウム、窒化バナジウム、窒化ニオブ、窒化タ
   ンタルまたは窒化クロムである請求項１記載のガス発生
   組成物。 ３、更に、金属粉末／酸化剤−混合物の形の点火助剤を
   含有する請求項１または２に記載のガス発生組成物。