JPH11310490A - ガス発生剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料成分として含窒素有機化合物を含有し、
高ガス化率で、人体に対し、クリーンなガスを発生する
ガス発生剤組成物を提供する。 【解決手段】 燃料成分として含窒素有機化合物を、酸
化剤として過塩素酸アンモニウムとアルカリ金属又はア
ルカリ土類金属の硝酸塩を含有し、過塩素酸アンモニウ
ムから生じる塩化水素に対し、化学量論的に中和可能な
アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物を形成する
だけの硝酸塩の量を１としたときに、前記アルカリ金属
又はアルカリ土類金属の硝酸塩の量が０．９を越えるこ
とを特徴とするガス発生剤組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火薬を利用した乗
員保護装置用ガス発生器に用いられるガス発生剤に関
し、特に、発生ガス中の有害成分である窒素酸化物、一
酸化炭素等の含有量が少なく、且つガス化率の高い新規
なガス発生剤組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】火薬を利用した乗員保護装置としてエア
バッグ、シ−トベルトプリテンショナ−が、自動車の安
全性向上の方策として、近年広く採用されている。エア
バッグ装置の原理は、衝突を検出したセンサ−からの信
号によりガス発生器を作動させて、エアバッグを乗員と
車体との間に展開させるものであり、また、シ−トベル
トプリテンショナ−においても同様であり、衝突をセン
サ−により検知し、ガス発生器を作動させ、シ−トベル
トにより乗員を拘束することにより保護するというもの
である。このガス発生器には、有害物を含まないクリー
ンなガスを短時間内に必要十分な量発生し、加えて小
型、軽量であることが要求される。

【０００３】ガス発生器に用いるガス発生剤は燃焼の安
定化の為に、一般に錠剤、ディスク状に加圧成形、或い
は押出成形されており、これらには、様々な過酷な環境
下においても長期間に亘って初期の燃焼特性を維持する
事が要求される。若し、錠剤等が経年変化や環境の変化
等によって強度低下を起こしたり、あるいは崩壊した場
合には、これら火薬組成物の燃焼特性が初期の設計とは
異なってきて異常な燃焼特性を示す事になり、その結
果、自動車の衝突の際にエアバッグが破れたり、ガス発
生器自体が破損する恐れがあり、そのような場合には乗
員保護の目的を達成できないばかりか、逆に乗員に傷害
を与える恐れすら生じる。

【０００４】これらの機能を満足するエアバッグ用ガス
発生剤として、従来よりアジ化ソーダ，アジ化カリウム
等のアジ化金属化合物を主成分とするガス発生剤が使用
されている。このガス発生剤は、瞬時に燃焼し、且つ燃
焼ガス成分が実質的に窒素ガスのみであり、ＣＯ（一酸
化炭素）やＮＯx （窒素酸化物）の如き有害ガスを発生
しない事、及び燃焼速度が周囲の環境の影響即ちガス発
生器の構造による影響を受け難いのでガス発生器の設計
が容易である事、等々の利点から多用されている。しか
しながら、アジ化金属化合物自体が有害な物質であり、
重金属との接触による衝撃や摩擦によって容易に爆発す
るアジ化物を生成する、更には水や酸の存在下では分解
して有毒ガスを発生するという大きな問題点を有してい
ることから、その取扱いには最大限の注意が必要であ
る。

【０００５】そこで、アジ化金属化合物に代わるものと
して、例えば特開平２−２２５１５９号公報，特開平２
−２２５３８９号公報，特開平５−２１３６８７号公
報，特開平６−３２６８９号公報，特開平６−８０４９
２号公報，特開平６−２３９６８４号公報，特開平７−
２０６５６９号公報，及び特開平７−２０６５７０号公
報等々では、テトラゾール類，アゾジカルボンアミド類
他の含窒素有機化合物を燃料成分とするガス発生剤が提
案されている。特にテトラゾール類は、各種含窒素有機
化合物の中でも、熱的に安定であり、しかも分子構造中
の窒素原子の比率が高いので、ＣＯの発生を本質的に抑
制する性質を有しているという特徴がある。しかしなが
らこのものには、ＮＯx を発生しやすいという問題があ
る。このため、上記特開平２−２２５１５９号公報や特
開平３−２０８８７８号公報に見られる様に、ガス発生
器にベンチュリー手段を設けて外部から燃焼ガス中に空
気を導入し、これによってＮＯx の濃度を相対的に低下
させる方法が提案されているが、本質的な解決にはなっ
ていない。

【０００６】又、これら含窒素有機化合物を燃料とした
場合、これを燃焼させる酸化剤としては、アルカリ金属
又はアルカリ土類金属の硝酸塩，過塩素酸塩，又は塩素
酸塩が一般的に使用される。これら酸化剤に含まれるア
ルカリ金属，或いはアルカリ土類金属は、燃焼反応の結
果、酸化物或は塩化物の状態でスラグを形成するが、燃
焼生成物に占める割合としても決して少なくはない。更
に、これらの酸化物等は、人体や環境に対して有害な物
質であったり、ガス発生器から流出することでバッグ等
を損傷し、乗員保護装置としての機能を果たさない場合
があることから、捕集し易いスラグに変えて、ガス発生
器内で捕集する必要がある。しかしながら、これら含窒
素有機化合物を燃料とするガス発生剤の多くは、２００
０〜３０００ジュール／ｇ以上の高い燃焼熱を有してお
り、このため発生ガスは高温高圧となる。この結果、燃
焼の際に副生するスラグの温度も高くなり、スラグの流
動性も高くなって、従来のガス発生器内に内蔵されたフ
ィルタ−では、スラグの捕集率が低下する傾向にある。
スラグの捕集率を高める為に、より多くのフィルタ−部
材を装填して、スラグを冷却固化させる方式が考えられ
るが、この場合にはガス発生器の寸法が増大し、ガス発
生器の小型化，軽量化の流れに逆行する事になる。

【０００７】又、上記含窒素有機化合物との燃焼反応に
おいて生成したアルカリ金属，アルカリ土類金属の酸化
物を、フィルタ−部にて捕集し易いスラグに変えて、効
率的に捕集する方法が特開平４−２６５２９２号公報に
開示されている。これによると塩基性物質であるアルカ
リ金属、アルカリ土類金属の酸化物と容易にスラグ形成
反応を引き起こす酸性或いは中性のスラグ形成剤とし
て、二酸化珪素或いは酸化アルミニウムを添加する方式
が提案されているが、これら化合物は燃焼反応におい
て、全くガス発生に寄与せず、結果的にガス化率を低下
させることになる。

【０００８】そこで本発明者等は、ガス発生剤組成物の
酸化剤として、燃焼反応後、固体スラグを生成しない酸
化剤を用いるか、或は固体スラグを生成したとしても、
その量をできる限り少なくなるような酸化剤を用いるこ
とでガス発生剤のガス化率（ガス発生剤単位重量当たり
のガス発生量）を向上させる検討を行った。

【０００９】燃焼後固体スラグを生成しない酸化剤とし
て硝酸アンモニウム、過塩素酸アンモニウムがある。硝
酸アンモニウムを使用する場合の問題点の一つは、この
物質は数種の結晶相変化を起こすことであり、これらの
結晶相変化のうち約３２℃で発生するものについては大
きな容積変化を伴う。この温度領域の上下にガス発生剤
が繰り返し晒されると硝酸アンモニウムの結晶は膨張と
収縮を繰り返し、ガス発生剤として加圧成形された錠剤
等の強度の低下、崩壊を起こし、異常燃焼を起こす原因
となる恐れがある。この問題を回避するため、硝酸アン
モニウムの相安定化方法がＰＣＴＷＯ９５／０４７１０
に開示されている。なお、硝酸アンモニウムは極めて反
応性に乏しく、その燃焼困難な性質を補うためにトリア
ミノグアニジン硝酸塩のような危険性の高い燃料成分を
用いなければならない。このように、硝酸アンモニウム
を酸化剤として用いる場合には、耐熱性、及び燃焼性の
改善という問題を常に伴う。

【００１０】また、過塩素酸アンモニウムを用いたガス
発生剤が特開平２ー２９３３８９号公報、特開平５ー２
２１７７０号公報、特開平８−２２８２８８号公報に開
示されている。これらは何れも推進薬の技術を応用した
ものであり、燃料兼結合剤を使用することに特徴があ
る。燃料兼結合剤としては有機高分子材料、例えば末端
水酸基ポリブタジエン、シリコーン樹脂等が使用されて
いる。このような高分子有機材料を燃料成分に使用した
場合、発生ガス中のＣＯ濃度の上昇、或いは耐熱性欠如
による経年劣化等の問題が内在している。また、上記特
開平２−２２５１５９号公報や特開平３−２０８８７８
号公報には燃料成分として含窒素有機化合物、酸化剤と
して過塩素酸アンモニウムを用いた例が開示されている
が、燃焼後の発生ガスが悪いことから該ガス発生剤組成
物を単独で乗員保護の目的に使用することは不可能であ
った。しかしながら、過塩素酸アンモニウムは、硝酸ア
ンモニウムと比較した場合、耐熱性、酸化剤としての反
応性の点で興味深い酸化剤である。

【００１１】一方、ガス発生器の軽量化のために、ガス
発生器の容器材質として、従来のステンレス（ＳＵＳ）
に代わってアルミニウムを用いる事が普及している。Ｓ
ＵＳ製の容器の場合には、高温における強度に優れてい
るので、車両火災やガス発生器の焼却処理等の昇温時に
も、容器の破壊を生じる事がなく内部の火薬組成物を燃
焼させる事が可能であるが、アルミニウム製の容器の場
合には、高温強度が著しく低下するため、車両火災等に
よりガス発生器が火炎に晒されて内部の火薬組成物が燃
焼すると、その燃焼圧力に耐え切れず、容器が破壊して
破片が周囲に飛び散り、乗員や周囲にいる人達を殺傷す
る恐れがある。そこで、ガス発生器に要求される項目の
中に、斯かる状況下でも容器破壊等の危険な状態が生じ
ない様にする事が挙げられている。この対策として、Ｕ
ＳＰ４，５６１，６７５号に、アルミニウム製容器を用
いる場合には、アルミニウムの強度低下が生じる温度よ
りも低い温度で自動発火する火薬を、容器内面に密着さ
せて配置する方式が提案されている。ここで使用されて
いる自動発火薬は、ニトロセルロースを主成分として構
成されているものであり、ニトロセルロース自体は、高
温下では長期安定性に欠け、更に、その劣化により自然
発火する可能性すらある。

【００１２】同様に、シ−トベルトプリテンショナ−用
ガス発生器に使用するガス発生剤としては、燃焼速度が
速いこと、及び自動発火機能を有することから上記問題
点があるにもかかわらず、ニトロセルロ−スを主剤とす
る無煙火薬が用いられてきた。ニトロセルロースは本
来、ガス発生器用として開発されたものではなく、組成
物中の酸素バランス（燃焼反応した場合の酸素の過不
足）が調整されていないことから燃焼ガスが悪く、また
燃焼温度が非常に高いという問題点がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来使用し
てきたアジ化金属化合物の有害性の問題点を解決する方
策として有効な含窒素有機化合物、特に、ニトログアニ
ジン、アミノテトラゾールを燃料成分とするガス発生剤
の酸化剤成分を適切に選択することによって、発生ガス
の組成が良好で高いガス化率を有するガス発生剤組成物
を提供するものであり、それにより乗員保護装置用ガス
発生器の小型、軽量化を達成することを目的とするもの
である。

【００１４】更に、好ましくは、発生ガス中の有害ガス
成分であるＮＯx 及びＣＯの発生量が低く且つ耐熱性に
優れ、更にスラグ流出量が少なく、加えて、ガス発生剤
自体に自動発火機能を保持させた、高いガス化率を有す
るガス発生剤組成物を提供する事にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決する方法を見出すべく鋭意研究の結果、燃料成分、
酸化剤及び添加剤を含有するガス発生剤組成物におい
て、含窒素有機化合物、特に、ニトログアニジンやアミ
ノテトラゾールを燃料成分とし、過塩素酸アンモニウム
とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の硝酸塩の混合系
を酸化剤とすることにより、発生ガスの組成が良好で高
いガス化率を与えることができるという知見を得て、本
発明に至ったものである。

【００１６】とりわけ、過塩素酸アンモニウムから生じ
る塩化水素に対し化学量論的に中和可能なアルカリ金属
又はアルカリ土類金属の酸化物を形成するだけの硝酸塩
の量を１としたときに、前記アルカリ金属又はアルカリ
土類金属の硝酸塩の量が０．９を越えるようにする。

【００１７】前記過塩素酸アンモニウムを単独で酸化剤
として用いた場合は、ガス化率１００％を達成すること
が可能であるが、過塩素酸アンモニウムの燃焼反応によ
り塩化水素の如き毒性ガスを発生し、また燃焼温度が非
常に高いことから窒素酸化物の濃度が高くなってしま
う。アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硝酸塩はこ
の問題点を解決するために添加され、特に塩化水素は硝
酸塩由来のアルカリ金属、或はアルカリ土類金属の酸化
物によって中和され、水と無害な塩化物に変換される。

【００１８】過塩素酸アンモニウムと、アルカリ金属又
はアルカリ土類金属の硝酸塩の比は、過塩素酸アンモニ
ウムから生じる塩化水素に対し、化学量論的に中和可能
なアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物を生成で
きるだけの硝酸塩量、或はやや過剰な量を使用すること
が好ましい。過剰に生成されたアルカリ金属又はアルカ
リ土類金属の酸化物は後述するスラグ捕集剤とのスラグ
反応でガス発生器中のフィルタ−により容易にろ過され
る物質となる。

【００１９】更に、前記燃料成分として、ニトログアニ
ジンを使用する場合は、ニトログアニジン３５〜６０重
量％に対して、前記酸化剤として、過塩素酸アンモニウ
ムを１５〜３０重量％、アルカリ金属又はアルカリ土類
金属の硝酸塩を２０〜４０重量％含有することが肝要で
ある。

【００２０】また、前記燃料成分として、アミノテトラ
ゾールを使用する場合は、アミノテトラゾール２０〜４
５重量％に対して、前記酸化剤として、過塩素酸アンモ
ニウムを２０〜４０重量％、アルカリ金属又はアルカリ
土類金属の硝酸塩を２５〜５５重量％含有することが肝
要である。

【００２１】前記硝酸塩としては、硝酸ストロンチウ
ム，硝酸バリウム，硝酸カリウム及び硝酸ナトリウムか
らなる群より選ばれた一種以上ものが好ましい。

【００２２】本発明においては、各種添加剤により成形
性の向上、発生ガス組成の改善、スラグ成形性の向上を
達成している。前記添加剤の１種がバインダ−である場
合、前記バインダ−として次式で示されるヒドロタルサ
イト類を含有していることが好ましく、組成物中に２〜
１０重量％のヒドロタルサイト類を含有していることが
好ましい。

【００２３】

【数３】

【００２４】中でも、前記ヒドロタルサイト類が、次式
で示される合成ヒドロタルサイト、又は、ピロウライト
であることが望ましい。

【００２５】

【数４】

【００２６】前記添加剤の１種がガス発生剤組成物の自
動発火を可能にする触媒（自動発火機能発現触媒）であ
る場合、前記自動発火機能発現触媒として三酸化モリブ
デン，モリブデン酸、モリブデン酸アンモニウム，モリ
ブデン酸ナトリウム，リンモリブデン酸，リンモリブデ
ン酸アンモニウム及びリンモリブデン酸ナトリウムから
なる群より選ばれた１種以上のモリブデン化合物を含有
していることが好ましく、組成物中に０．０５〜５重量
％のモリブデン化合物を含有していることが好ましい。

【００２７】前記添加剤の１種がスラグ捕集剤である場
合、前記スラグ捕集剤として金属窒化物又は金属炭化物
の１種以上を含有していることが好ましく、組成物中に
０．５〜５重量％の金属窒化物又は金属炭化物の１種以
上を含有していることが好ましい。

【００２８】前記添加剤の１種が例えば顆粒状等に成形
するのに適した成形補助剤である場合、前記成形補助剤
としてポリエチレングリコ−ル，ポリプロピレングリコ
−ル，ポリビニルエ−テル，マレイン酸と他の重合性物
質との共重合体，ポリエチレンイミン，ポリビニルアル
コ−ル，ポリビニルピロリドン，ポリアクリルアミド，
ポリアクリル酸ナトリウム及びポリアクリル酸アンモニ
ウムからなる群より選ばれた１種以上の水溶性ポリマ−
が好ましい。これら水溶性ポリマーの水溶液をガス発生
剤組成物に噴霧し、乾燥させて顆粒状のガス発生剤組成
物を成形してもよい。この場合、添加量は組成物中に
０．０５〜２重量％の水溶性ポリマ−を含有しているこ
とが好ましい。

【００２９】前記添加剤の１種が錠剤等に成形するのに
適した加圧成形用滑剤である場合、前記滑剤としてステ
アリン酸マグネシウム，ステアリン酸亜鉛，グラファイ
ト，窒化硼素及び二硫化モリブデンからなる群から選ば
れた１種以上を混合したガス発生剤組成物が好ましく、
組成物中に０．１〜１重量％滑剤を含有していることが
好ましい。

【００３０】また、本発明のガス発生剤組成物は押出成
形用のバインダーを添加することで単孔円筒状、あるい
は多孔円筒状に押出成形することも可能である。この場
合、前記添加剤としてセルロース系化合物、多価ヒドロ
キシ化合物、ポリビニル重合体、微生物産生多糖類など
の有機バインダー、無機バインダーからなる群から選ば
れた１種以上を混合し、押出成形したガス発生剤組成物
が好ましく、添加量は１〜１５重量％含有することが好
ましい。

【００３１】そして、本発明のガス発生器は、上記いず
れかの本発明のガス発生剤組成物が充填されたガス発生
器である。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のガス発生剤組成物は、燃料成分として含窒素有
機化合物を、特に、ニトログアニジン、アミノテトラゾ
ールを用い、これを燃焼させる酸化剤として過塩素酸ア
ンモニウムと、アルカリ又はアルカリ土類金属硝酸塩と
の混合物を含有し、更にバインダ−、自動発火機能発現
触媒、スラグ捕集剤、その他各種成形補助剤等を目的に
応じ添加、混合してなるものである。

【００３３】そして、前記酸化剤混合物において、過塩
素酸アンモニウムから生じる塩化水素に対し、化学量論
的に中和可能なアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸
化物を形成するだけの硝酸塩の量を１としたときに、前
記アルカリ金属又はアルカリ土類金属の硝酸塩の量が
０．９を越えることを特徴とするガス発生剤組成物であ
る。本発明におけるアルカリ金属又はアルカリ土類金属
の硝酸塩は容易に入手可能な硝酸ストロンチウム，硝酸
バリウム，硝酸カリウム及び硝酸ナトリウムからなる群
より選ばれた一種以上であることが好ましい。

【００３４】先ず、本発明で燃料成分として使用される
含窒素有機化合物について説明する。含窒素有機化合物
は、分子構造中の窒素原子の比率が高く有害なＣＯの発
生を基本的に抑制する構造を有しており、しかも、熱安
定性及び安全性を含めて取り扱いが容易であり、価格面
で安価な化合物が好ましい物質である。これら化合物の
中にあって、本発明の酸化剤との反応性という点で好ま
しい化合物は、ニトログアニジン、およびアミノテトラ
ゾールである。

【００３５】ニトログアニジンを使用する場合、該含有
量は組成物中に、３５〜６０重量％が好ましい。３５重
量％以下ではガス発生量が少なく、エアバッグの展開不
良を生じるおそれがあり、又、６０重量％を越えて添加
すると、相対的に酸化剤の添加量が少なくなって不完全
燃焼を生じ、有害なＣＯガスを大量に発生するおそれが
あり、更に極端な場合には、未燃焼物が生じるおそれが
ある。

【００３６】このようにニトログアニジンの含有量が、
組成物中に３５〜６０重量％の場合、前記酸化剤とし
て、組成物中に過塩素酸アンモニウムが１５〜３０重量
％，アルカリ金属又はアルカリ土類金属の硝酸塩が２０
〜４０重量％含有されているのが好ましい。ここで、前
記アルカリ金属又はアルカリ土類金属の硝酸塩の量は、
上述にように、過塩素酸アンモニウムから生じる塩化水
素に対し、化学量論的に中和可能なアルカリ金属又はア
ルカリ土類金属の酸化物を形成するだけの硝酸塩の量を
１としたときに、０．９を越えるように選ばれる。

【００３７】また、アミノテトラゾールを使用した場合
には該含有量は、組成物中に、２０〜４５重量％が好ま
しい。２０重量％以下ではガス発生量が少なく、エアバ
ッグの展開不良を生じるおそれがあり、又、４５重量％
を越えて添加すると、相対的に酸化剤の添加量が少なく
なって不完全燃焼を生じ、有害なＣＯガスを大量に発生
するおそれがあり、更に極端な場合には、未燃焼物が生
じるおそれがある。

【００３８】このようにアミノテトラゾールの含有量
が、組成物中に２０〜４５重量％の場合、前記酸化剤と
して、組成物中に過塩素酸アンモニウムが２０〜４０重
量％，アルカリ金属又はアルカリ土類金属の硝酸塩が２
５〜５５重量％含有されているのが好ましい。ここで
も、前記アルカリ金属又はアルカリ土類金属の硝酸塩の
量は、上述にように、過塩素酸アンモニウムから生じる
塩化水素に対し、化学量論的に中和可能なアルカリ金属
又はアルカリ土類金属の酸化物を形成するだけの硝酸塩
の量を１としたときに、０．９を越えるように選ばれ
る。

【００３９】次に、ニトログアニジン、アミノテトラゾ
ールと前記酸化剤の反応において完全燃焼をした場合の
反応式及びガス化率を代表的な組み合わせ式ａ）、式
ｂ）により示す。

【００４０】

【数５】

【００４１】そして、比較として、過塩素酸アンモニウ
ムを含まない酸化剤を使用した場合の反応式及びガス化
率の代表的な組み合わせを（式ｃ）、（式ｄ）により示
す。

【００４２】

【数６】

【００４３】更に、本発明者らは、上記混合系酸化剤を
用いることによる製造上の保安面での利点をも見出し
た。即ちアミノテトラゾ−ルと過塩素酸アンモニウムと
の混合物又はアミノテトラゾ−ルと硝酸ストロンチウム
の混合物では一旦着火すると、それらは中断することな
く大気中で燃焼を継続するが、アミノテトラゾ−ルと過
塩素酸アンモニウム・硝酸ストロンチウムの混合系酸化
剤との混合物では、一時的に着火はするものの、大気中
での燃焼の継続性がない。すなわち、アミノテトラゾ−
ルと過塩素酸アンモニウム・硝酸ストロンチウムの混合
系酸化剤との混合物はその製造時に、万一火災が発生し
たとしても他への燃焼伝播が起こり難いことから製造上
の安全性が大幅に向上する。また、ニトログアニジンで
は酸化剤との組合せにおいて、過塩素酸アンモニウム、
硝酸ストロンチウム、或いは過塩素酸アンモニウム／硝
酸ストロンチウムの混合系何れにおいても大気中での燃
焼継続性がない。

【００４４】次に、本発明において、添加剤の１種であ
るバインダ−について説明する。本発明において、バイ
ンダ−としては次の一般式で示されるヒドロタルサイト
類が好ましい。

【００４５】

【数７】

【００４６】このヒドロタルサイト類は、結晶水を有す
る多孔質の物質であって、含窒素有機化合物系のガス発
生剤のバインダ−として極めて有効である。これは、ヒ
ドロタルサイト類が共通して水分を吸着し易い性質を有
しており、この性質が組成物の各成分を強固に結合させ
る作用をなすものと考えられる。

【００４７】例えば、ガス発生剤の錠剤を成形する場
合、低い打錠圧力においても、一般のアジド系ガス発生
剤の錠剤硬度１０〜１５ｋｇｆ（モンサント型硬度計）
よりも遙に高い硬度（２５〜３０ｋｇｆ）を得る事が可
能となる。又、このバインダ−を用いた錠剤等の成形物
は、高温・低温の繰り返しによる熱衝撃に対しても錠剤
特性及び燃焼特性に変化がなく、従って実際に車両に搭
載した後の経年変化が少なく、極めて特性の安定した錠
剤を得る事が可能となる。

【００４８】尚、ヒドロタルサイト類の代表的なものと
しては、次式で表される合成ヒドロタルサイト、又は、
ピロウライトがあるが、入手の容易性及び価格面から合
成ヒドロタルサイトが好ましい。

【００４９】

【数８】

【００５０】このヒドロタルサイト類は、ガス発生剤の
燃焼に際し、例えば合成ヒドロタルサイトの場合には、
次の反応式に示す様に分解するが有害ガスを発生せず、
更に、反応自体は吸熱反応であるので、ガス発生剤の燃
焼温度を低下させ、結果的にＮＯx の生成を抑制すると
いう効果もある。

【００５１】

【数９】

【００５２】更に、このヒドロタルサイト類は、火薬類
危険性度合の指標となる摩擦感度、落槌感度に関しては
全く鈍感である。従って本発明のガス発生剤組成物にこ
のヒドロタルサイト類を添加することで取扱上安全なガ
ス発生剤組成物となる。ここで危険性評価の一例として
ＪＩＳ−Ｋ−４８１０（火薬類性能試験法）に規定され
た摩擦感度試験結果を紹介する。例えば、ニトログアニ
ジン又はアミノテトラゾール類と、過塩素酸アンモニウ
ム・硝酸ストロンチウムの組成物が摩擦感度等級４級で
あるのに対して、この系にヒドロタルサイト類を約５重
量％添加することで６級となり、安全性が向上する。

【００５３】本発明のガス発生剤組成物に、このヒドロ
タルサイト類をバインダ−として添加する時には、ガス
発生剤組成物に対して、２〜１０重量％の範囲で含有さ
せる。２重量％より少ないとバインダ−としての機能が
達成し難く、１０重量％を越えると、他の成分の添加量
が少なくなってガス発生剤組成物としての機能が果たし
難くなる。特に３〜８重量％の範囲で添加されるのが好
ましい。またヒドロタルサイト類がガス発生剤組成物中
で均一に分散されるためには個数基準５０％平均粒径で
１０μｍ以下が好ましい。

【００５４】尚、個数基準５０％平均粒径とは、個数基
準で粒度分布を表す方法であり、全粒子の個数を１００
としたとき、小さい方から積算して５０個に達したとき
の粒度をいう。

【００５５】次に、本発明で使用するガス発生剤組成物
の自動発火を可能にする触媒（自動発火機能発現触媒）
について説明する。上記ニトログアニジン又はアミノテ
トラゾールと、過塩素酸アンモニウムと、アルカリ金属
又はアルカリ土類金属硝酸塩との系に１５０℃〜２１０
℃で自動発火機能を持たせるべく、各種金属酸化物，金
属硫化物及び金属粉末を添加して、自動発火機能の有無
を検討したところ、三酸化モリブデン及び三酸化モリブ
デン類、すなわち加熱することにより三酸化モリブデン
を生成する化合物が、自動発火機能を有することがわか
った。

【００５６】その添加量は、ガス発生剤組成物に対して
０．０５重量％の極めて少ない添加量でも自動発火機能
が発現し、５重量％までは、その機能が殆ど変化しない
事も判明した。従って、自動発火性付与のための触媒成
分としての三酸化モリブデンの添加量は、０．０５重量
％〜５重量％の範囲が好ましく、０．０５重量％未満で
は自動発火機能が発現せず、又、５重量％を越えるとガ
ス化率が低下する傾向にある。

【００５７】前記三酸化モリブデン類としては、モリブ
デン酸，モリブデン酸アンモニウム，モリブデン酸ナト
リウム，リンモリブデン酸，リンモリブデン酸アンモニ
ウム，リンモリブデン酸ナトリウム等のモリブデン化合
物が挙げられる。これらのモリブデン化合物を三酸化モ
リブデンに代えて使用する場合の添加量は、生成する三
酸化モリブデン換算で、上記の０．０５〜５重量％の範
囲となる様に添加する事が好ましい。

【００５８】次に、本発明で使用するスラグ捕集剤につ
いて説明する。本発明で使用しうるスラグ捕集剤として
は金属窒化物或いは金属炭化物がある。金属窒化物とし
てアジ化物を含める場合があるが、本発明の金属窒化物
にはアジ化物は含まれない。本発明に使用しうる窒化物
としては窒化珪素（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ），窒化硼素（ＢＮ），
窒化アルミニウム（ＡｌＮ），窒化モリブデン（ＭｏＮ
／Ｍｏ₂ Ｎ），窒化タングステン（ＷＮ₂ ／Ｗ₂ Ｎ，Ｗ
₂ Ｎ₃ ），窒化チタン（ＴｉＮ），窒化バナジウム（Ｖ
Ｎ），窒化ジルコニウム（ＺｒＮ），窒化クロム（Ｃｒ
Ｎ／Ｃｒ₂ Ｎ），窒化タンタル（ＴａＮ）及び窒化ニオ
ブ（ＮｂＮ）からなる群から選ばれた１種以上が挙げら
れる。

【００５９】また、本発明で使用しうる金属炭化物の具
体例としては、炭化珪素（ＳｉＣ），炭化硼素（Ｂ
₄ Ｃ），炭化モリブデン（ＭｏＣ／Ｍｏ₂ Ｃ），炭化タ
ングステン（ＷＣ／Ｗ₂ Ｃ），炭化チタン（ＴｉＣ），
炭化バナジウム（ＶＣ），炭化ジルコニウ（ＺｒＣ），
炭化クロム（Ｃｒ₃ Ｃ₂ ／Ｃｒ₇ Ｃ₃ ／Ｃｒ₂₃Ｃ₆ ），
炭化タンタル（ＴａＣ），炭化ニオブ（ＮｂＣ）が挙げ
られ、これらは混合して用いてもよい。これら金属窒化
物、及び金属炭化物はファインセラミックスと呼ばれる
ものであり、熱的にも安定で高強度の耐熱材料として使
用されているが、高温の酸化性雰囲気下では燃焼する性
質がある。本発明は、この燃焼する性質を利用して、ス
ラグ形成を行うものであり、同時に燃焼反応により発生
する窒素ガス、炭酸ガスも、燃料成分の燃焼で発生する
燃焼ガスと同様、乗員保護装置の作動に利用される。

【００６０】本発明におけるスラグ形成の反応式を、窒
化珪素を例にとり示すが、その他の金属窒化物、金属炭
化物についても同様である。尚、反応の係数は省略して
いる。

【００６１】

【数１０】

【００６２】本発明では窒化珪素が燃焼する過程におい
て、酸化剤、或はバインダ−より生成された金属酸化物
が共存するため珪酸塩が形成される。一般に珪酸塩の融
点は１６００℃前後であり、ガス発生剤の燃焼過程にお
いては高粘度の溶融状態にあるので各微粒子スラグが互
いに融着して凝集し、大きな粒子となってガス発生器内
のフィルタ部材で捕集され易くなる。

【００６３】これら金属窒化物、或いは金属炭化物の粒
径は、細かい程その効果が期待し易いので、個数基準５
０％平均粒径で５μｍ以下、好ましくは１μｍ以下が良
い。この金属窒化物、或いは金属炭化物の微粒子を、前
記燃料成分や酸化剤成分の粉砕時に少量添加しておけ
ば、これら粉砕成分の固結防止剤の作用をなすと共に酸
化剤や燃料中に均一に分散させる事ができ、前記スラグ
反応の均一化も期待できる。尚、これら金属窒化物、或
いは金属炭化物を固結防止剤として使用する際に、二酸
化珪素の微粉末である微粒化シリカと併用する事も可能
である。

【００６４】また、これら金属窒化物、或いは金属炭化
物の添加量は、酸化剤より生成したアルカリ金属又はア
ルカリ土類金属の酸化物、及びヒドロタルサイト類より
生成するＭｇＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ に依存するものであり、ガ
ス発生剤組成物中に０．５〜５重量％の範囲が好まし
く、０．５重量％以下では、上記したスラグ捕集効果が
小さく、又、５重量％を越えると、燃料や酸化剤の添加
量が制限されるので、発生ガス量不足や不完全燃焼を生
じる怖れが出てくる。

【００６５】次に、本発明における添加剤の１種である
成形補助剤および滑剤についてそれぞれ説明する。ガス
発生剤組成物はその用途により顆粒、錠剤、ディスク
状、単孔円筒状、あるいは多孔円筒状に成形することで
所望の燃焼速度を得、且つ成形体としての強度を持たせ
て使用するのが一般的であり、これら成形補助剤、滑剤
は実際に使用可能な形状に成形するために用いられる。

【００６６】ガス発生剤を顆粒状に成形する場合、成形
補助剤としての水溶性ポリマ−を含む水溶液をガス発生
剤に噴霧して混合し、直径１．０ｍｍ以下の顆粒状に成
形、水を除去することで顆粒を得る。前記顆粒はそのま
まの状態でガス発生剤として使用できるが、更に錠剤、
或はディスク状に加圧成形して使用することも可能であ
る。使用しうる水溶性ポリマ−の具体例としては、例え
ば、ポリエチレングリコ−ル，ポリプロピレングリコ−
ル，ポリビニルエ−テル，マレイン酸と他の重合性物質
との共重合体，ポリエチレンイミン，ポリビニルアルコ
−ル，ポリビニルピロリドン，ポリアクリルアミド，ポ
リアクリル酸ナトリウム，ポリアクリル酸アンモニウム
等がある。前記水溶性ポリマーの添加量は、組成物中に
０．０５〜２重量％を含有していることが好ましい。

【００６７】また、錠剤或はディスク状に加圧成形し使
用する場合は、直径４〜１０ｍｍ，厚さ１．５〜５ｍｍ
の錠剤或いは適宜寸法のディスク状に成形して使用され
るのが一般的であり、その成形時の粉体、或は顆粒の流
動性を改善する目的で、例えば、ステアリン酸，ステア
リン酸亜鉛，ステアリン酸マグネシウム，ステアリン酸
カルシウム，ステアリン酸アルミニウム，二硫化モリブ
デン，グラファイト，窒化硼素の群から選択された１種
以上の第１滑剤を添加するのが好ましい。これにより成
形性の改善が可能となる。前記滑剤の添加量は、組成物
中に０．１〜１重量％含有していることが好ましい。

【００６８】本発明の錠剤、或いはディスク状にプレス
成形されたガス発生剤は、１００〜１２０℃の温度で２
〜２４時間程度熱処理する事により、経時変化の少ない
ガス発生剤組成物の成形体を得る事ができる。特に、１
０７℃×４００時間の過酷な耐熱老化試験にパスするた
めには、この熱処理は極めて有効である。尚、熱処理時
間は、２時間未満では熱処理が不十分であり、２４時間
を越えると、それ以上は意味のない熱処理となるので、
２〜２４時間の範囲で適宜選定するのが良い。好ましく
は５〜２０時間が良い。又、熱処理温度は、１００℃以
下では効果が少なく、１２０℃を越えると却って劣化の
おそれがあるので、１００〜１２０℃の範囲で適宜選定
する事になる。好ましくは１００℃〜１１０℃である。

【００６９】また、本発明のガス発生剤組成物は押出成
形用のバインダーを添加することで単孔円筒状、あるい
は多孔円筒状に押出成形することも可能である。この場
合、単孔円筒状の形状は外径１〜７ｍｍ、内径０．５〜
２ｍｍ、全長２〜１０ｍｍで、これらは使用する目的に
よりその形状は異なる。押出成形用バインダーとしては
セルロース系化合物、多価ヒドロキシ化合物、ポリビニ
ル重合体、微生物産生多糖類などの有機バインダー、無
機バインダーからなる群から選ばれた１種以上を混合
し、押出成形したガス発生剤組成物が好ましく、添加量
は１〜１５重量％含有することが好ましい。

【００７０】本発明の押出成形されたガス発生剤は、５
０〜８０℃の温度で２０〜３０時間程度熱処理する事に
より、経時変化の少ないガス発生剤組成物の成形体を得
る事ができる。押出成形による製造方法では、水分を２
０〜３０重量％含んだ成形体を熱処理するため、低温で
長時間熱処理することが必要である。特に、１０７℃×
４００時間の過酷な耐熱老化試験にパスするためには、
この熱処理が極めて有効である。尚、熱処理時間は、２
０時間未満では熱処理が不十分であり、３０時間を越え
ると、それ以上は意味のない熱処理となるので、２０〜
３０時間の範囲で適宜選定するのが良い。又、熱処理温
度は、５０℃以下では効果が少なく、８０℃を越えると
水分の蒸発速度が早すぎるために、成形体内に気泡を生
じ、これは成形体の強度不足、燃焼中の異常燃焼の原因
となる。

【００７１】〔好ましい組合わせ〕次に、本発明のガス
発生剤組成物における各成分の好ましい組み合わせにつ
いて説明する。燃料成分としては含窒素有機化合物の
内、具体的には、ニトログアニジン、アミノテトゾ−ル
が最適である。又、酸化剤としては、過塩素酸アンモニ
ウムとアルカリ金属又はアルカリ土類金属硝酸塩との混
合系のうち、過塩素酸アンモニウムと硝酸ストロンチウ
ムの混合系が最適である。

【００７２】そして、燃料成分がニトログアニジンの場
合、燃料成分はガス発生剤中に３５〜６０重量％含まれ
ていることが好ましい。酸化成分は、ガス発生剤中に過
塩素酸アンモニウム１５〜３０重量％と硝酸ストロンチ
ウム２０〜４０重量％とが含まれていることが好まし
い。また、燃料成分がアミノテトラゾールの場合、燃料
成分はガス発生剤中に２０〜４５重量％含まれているこ
とが好ましい。酸化成分は、ガス発生剤中に過塩素酸ア
ンモニウム２０〜４０重量％と硝酸ストロンチウム２５
〜５５重量％とが含まれていることが好ましい。

【００７３】自動発火機能発現触媒としては、三酸モリ
ブデンが最適であり、この自動発火機能発現触媒はガス
発生剤に対して０．０５〜５重量％含まれていることが
好ましい。

【００７４】スラグ捕集剤としての金属窒化物は窒化珪
素が最適であり、また、金属炭化物は炭化珪素が最適で
ある。これはスラグ捕集剤の珪素成分が、燃焼過程で、
前記アルカリ金属又はアルカリ土類金属硝酸塩から生ず
る酸化物或いは下記バインダーから生ずる酸化物とスラ
グ形成反応を起こし捕集し易い高粘性のスラグを形成す
るからである。そしてこのスラグ捕集剤は、ガス発生剤
中に０．５〜５重量％含まれていることが好ましい。

【００７５】次に、バインダ−として好ましい具体例を
挙げる。錠剤状等の加圧成形に要するバインダ−として
は、高融点酸化物であるＭｇＯとＡｌ₂ Ｏ₃ を生成し得
る合成ヒドロタルサイト類が最も好ましい。これらは上
記の如く窒化珪素又は炭化珪素とのスラグ形成反応によ
り、ガス発生器のフィルタ部で捕捉され易い高粘性のス
ラグを生成する。このバインダーは、ガス発生剤中に２
〜１０重量％含まれることが好ましい。

【００７６】顆粒状に成形する為に好ましい成形補助剤
として具体的にはポリビニルアルコールが最適であり、
ガス発生剤中に０．０５〜２重量％添加するのが良い。

【００７７】顆粒状に成形する場合、各成分を配合した
後、Ｖ型混合機により混合し、成形補助剤である水溶性
ポリマ−を溶解させた水溶液を噴霧し、湿式混練造粒し
て粒径１ｍｍ以下の顆粒状に成形する。この顆粒を１０
０℃で１０時間乾燥させ、ガス発生剤として用いる。

【００７８】錠剤状等に加圧成形する場合の滑剤として
具体的にはステアリン酸マグネシウムが最適であり、こ
の加圧成形用滑剤は、ガス発生剤中に０．１〜１重量％
添加するのが良い。

【００７９】加圧成形により錠剤状或はディスク状にガ
ス発生剤を成形する場合、Ｖ型混合機で混合して得られ
た混合粉末に滑剤を添加した後、所望の形状に加圧成形
し、１００℃で１０時間乾燥させ、ガス発生剤として用
いる。この場合、上記顆粒に滑剤を添加し、加圧成形す
ることも可能である。

【００８０】また、単孔円筒状、あるいは多孔円筒状に
押出成形する為に好ましいバインダーとして具体的には
セルロース系化合物が最適であり、この押出成形用バイ
ンダーは、ガス発生剤中に１〜１０重量％添加するのが
良い。

【００８１】押出成形する場合、燃料、酸化剤、各種添
加物をスパイラルミキサに計り取り、外割で２５重量％
の水を加え、十分に混練し、粘性を有する湿薬にする。
その後、所望の形状に押出成形可能なダイスを通し、適
宜切断していく。このようにして得られた押し出し成形
体を６０℃で２４時間熱処理し、ガス発生剤として用い
る。

【００８２】

【実施例】以下に本発明を実施例により更に具体的に説
明する。各種のガス発生剤を実施例１から４に説明する
ように調合し、それらを図１に示されるようなガス発生
器にそれぞれ充填した。それらのガス発生器を使用して
６０リットルタンクテスト及び自動発火性試験を行っ
た。

【００８３】図１において、ガス発生器１は、点火器２
と伝火薬３とが配置された中央点火室７と、その周囲
の、ガス発生剤４が装填された燃焼室８と、更に、その
外側の金属フィルタ−５が配置された冷却フィルタ−室
９とから構成され、燃焼ガスは、冷却フィルタ−室９を
経て、ハウジングのガス噴出孔６から外部に噴出するよ
うになっている。６０リットルタンクテストは、内容積
６０リットルの高圧容器内にガス発生器を装着して作動
させ、容器内にガスを放出させて、図２に示す如き容器
内圧力の時間的変化と、容器内への流出スラグ量の測定
を行うものである。尚、図２において、縦軸は容器内圧
力Ｐ，横軸は時間ｔであり、Ｐ₁ は容器内の最大到達圧
力〔Ｋｐａ〕，ｔ₁ は点火器２への通電からガス発生器
の作動開始までの時間〔ｍｓ：ミリ秒〕，ｔ₂ はガス発
生器の作動からＰ₁ に至るまでの所要時間〔ｍｓ〕を示
している。

【００８４】更に、自動発火性機能は、前記試験用ガス
発生器を用いて、外部火災試験と呼ばれる方法で行われ
た。これにより、火災等に対する自動発火機能の有無が
判る。外部火災試験は、積み上げた木材の上に試験用ガ
ス発生器を載置し、木材に灯油をかけて着火し、火炎の
中にガス発生器を１０〜３０分間放置しておき、ガス発
生剤の燃焼によってガス発生器が破損するか否かを試験
する方法である。これらの６０リットルタンクテスト結
果及び自動発火性試験の結果は、表１に示されている。

【００８５】〔実施例１〕燃料成分としてのニトログア
ニジン４９．０重量％と、酸化剤としての過塩素酸アン
モニウム２２．０重量％と硝酸ストロンチウム２２．４
重量％と、バインダ−としての合成ヒドロタルサイト
４．５重量％と、自動発火機能発現触媒成分としての三
酸化モリブデン０．９重量％と、スラグ捕集剤としての
窒化珪素０．９重量％と、錠剤等成形用滑剤としてのス
テアリン酸マグネシウム０．３重量％とを夫々配合し、
Ｖ型混合機により乾式混合した。尚、混合に際し、予め
硝酸ストロンチウムには、窒化珪素の微粉末（個数基準
５０％平均粒径で０．２μｍ）を添加し、個数基準５０
％平均粒径で１２μｍ程度に粉砕処理した。また、過塩
素酸アンモニウムについては日本カ−リット（株）製、
製品名ＡＰＤ２をそのまま使用した。この混合物を、回
転式打錠機でプレス成形して直径６ｍｍ，厚さ２．２ｍ
ｍ，重量１２０ｍｇのガス発生剤の錠剤を得た。次に、
この錠剤を１００℃で１０時間、熱処理を行った。得ら
れた錠剤２５ｇを、図１に示す構造のエアバッグ用ガス
発生器１に装填した。試験の結果を表１に示した。

【００８６】〔実施例２〕燃料成分としてのニトログア
ニジン４０．０重量％と、酸化剤としての過塩素酸アン
モニウム２５．０重量％と硝酸ストロンチウム２５．８
重量％と、合成ヒドロタルサイト２．４重量％と、自動
発火機能発現触媒としての三酸化モリブデン０．９重量
％と、スラグ捕集剤としての窒化珪素０．９重量％、及
び成型用バインダ−としてカルボキシメチルセルロース
ナトリウム５．０重量％（和光純薬工業（株）化学用）
を夫々スパイラルミキサに計り取り、混合粉末に対し、
２５重量％の水を加え混練した。十分に混練し、粘土状
塊になった湿状薬を押出成形機に通し、外径２ｍｍ、内
径１ｍｍの単孔円筒状に押し出し、全長３ｍｍの長さに
切断した。次に、この押出成形体を６０℃で２４時間、
熱処理を行った。尚、混合に際し、予め硝酸ストロンチ
ウムには、窒化珪素の微粉末（個数基準５０％平均粒径
で０．２μｍ）を添加し、個数基準５０％平均粒径で１
２μｍ程度に粉砕処理している。熱処理後、得られた成
形体２５ｇを、図１に示す構造のエアバッグ用ガス発生
器１に装填した。試験の結果を表１に示した。

【００８７】〔実施例３〕燃料成分としての５−アミノ
テトラゾール３３．０重量％、酸化剤としての過塩素酸
アンモニウム３０．１重量％と硝酸ストロンチウム３
０．１重量％と、バインダ−としての合成ヒドロタルサ
イト４．７重量％と、自動発火機能発現触媒成分として
の三酸化モリブデン０．９重量％と、スラグ捕集剤とし
ての窒化珪素０．９重量％と、錠剤成形用滑剤としての
ステアリン酸マグネシウム０．３重量％とを夫々配合
し、Ｖ型混合機により乾式混合した。尚、混合に際し、
予め５−アミノテトラゾールと硝酸ストロンチウムに
は、夫々窒化珪素の微粉末（個数基準５０％平均粒径で
０．２μｍ）を、夫々の重量に応じて略比例配分した量
を添加し、個数基準５０％平均粒径で１２μｍ程度に粉
砕処理した。また、過塩素酸アンモニウムについては日
本カ−リット（株）製、製品名ＡＰＤ２をそのまま使用
した。この混合物を、回転式打錠機でプレス成形して直
径６ｍｍ，厚さ２．２ｍｍ，重量１２５ｍｇのガス発生
剤の錠剤を得た。次に、この錠剤を１００℃で１０時
間、熱処理を行った。得られた錠剤２５ｇを、図１に示
す構造のエアバッグ用ガス発生器１に装填した。試験の
結果を表１に示した。

【００８８】〔実施例４〕燃料成分としての５−アミノ
テトラゾール３３．７重量％と、酸化剤としての過塩素
酸アンモニウム３０．２重量％と硝酸カリウム２９．７
重量％と、バインダーとしての合成ヒドロタルサイト
４．７重量％と、自動発火機能発現触媒ととしての三酸
化モリブデン０．５重量％と、スラグ捕集剤としての窒
化珪素０．９重量％と、錠剤成形用滑剤としてのステア
リン酸マグネシウム０．３重量％とを夫々配合し、実施
例３と同様の方法で混合及び成形を行い、直径６ｍｍ，
厚さ２．２ｍｍ，重量１１６ｍｇの錠剤を得た。尚、混
合に際し、予め５−アミノテトラゾールと硝酸カリウム
には、夫々窒化珪素の微粉末（個数基準５０％平均粒径
で０．２μｍ）を、夫々の重量に応じて略比例配分した
量を添加し、個数基準５０％平均粒径で１２μｍ程度に
粉砕処理している。得られた錠剤を１００℃で１０時間
熱処理した後、錠剤２５ｇを図１に示す構造のエアバッ
グ用ガス発生器１に装填した。試験の結果を表１に示し
た。

【００８９】〔比較例１〕燃料成分としてのニトログア
ニジン５１．７重量％と、酸化剤としての硝酸ストロン
チウム４１．７重量％と、自動発火機能発現触媒として
の三酸化モリブデン０．９重量％と、スラグ捕集剤とし
ての窒化珪素０．９重量％と、バインダーとしての合成
ヒドロタルサイト４．５重量％と、錠剤成形用滑剤とし
てのステアリン酸マグネシウム０．３重量％とを夫々配
合し、実施例１と同様の方法で混合及び成形を行い、直
径６ｍｍ，厚さ２ｍｍ，重量１２０ｍｇの錠剤を得た。
尚、混合に際し、予め硝酸ストロンチウムには窒化珪素
の微粉末（個数基準５０％平均粒径で０．２μｍ）を添
加し、個数基準５０％平均粒径で１１０μｍ程度に粉砕
処理している。得られた錠剤を１００℃で１０時間熱処
理した後、錠剤２５ｇを図１に示す構造のエアバッグ用
ガス発生器１に装填した。試験の結果を表１に示した。
尚、自動発火性試験については実施しなかった。

【００９０】〔比較例２〕燃料成分としての５−アミノ
テトラゾール３２．６重量％と、酸化剤としての硝酸ス
トロンチウム６０．６重量％と、自動発火機能発現触媒
としての三酸化モリブデン０．９重量％と、スラグ捕集
剤としての窒化珪素０．９重量％と、バインダーとして
の合成ヒドロタルサイト４．７重量％と、錠剤状等成形
用滑剤としてのステアリン酸マグネシウム０．３重量％
とを夫々配合し、実施例３と同様の方法で混合及び成形
を行い、直径６ｍｍ，厚さ２．２ｍｍ，重量１２５ｍｇ
の錠剤を得た。尚、混合に際し、予め５−アミノテトラ
ゾールと硝酸ストロンチウムには夫々窒化珪素の微粉末
（個数基準５０％平均粒径で０．２μｍ）を、夫々の重
量に応じて略比例配分した量を添加し、個数基準５０％
平均粒径で１２μｍ程度に粉砕処理している。得られた
錠剤を１００℃で１０時間熱処理した後、錠剤２５ｇを
図１に示す構造のエアバッグ用ガス発生器１に装填し
た。試験の結果を表１に示した。尚、自動発火性試験に
ついては実施しなかった。

【００９１】〔比較例３〕比較例１で用いたガス発生剤
の錠剤４４ｇを図１に示す構造のエアバッグ用ガス発生
器１に装填した。試験の結果を表１に示した。

【００９２】〔比較例４〕比較例２で用いたガス発生剤
の錠剤４４ｇを図１に示す構造のエアバッグ用ガス発生
器１に装填した。試験の結果を表１に示した。

【００９３】

【表１】

【００９４】スラグ流出量は、前記図１に示された試験
用ガス発生器のガス放出孔６から噴出した固体残渣を容
器内から集めた重量〔ｇ〕を示している。又、人体に有
害なガスとしてＣＯとＮＯx （ＮＯ及びＮＯ₂ を含
む）、およびＨＣｌ、Ｃｌ₂ の量〔ｐｐｍ〕は、ガス発
生器作動後の６０リットル容器内に溜まったガスを、所
定のガス検知管による分析によって求めた。また、実施
例に示した組成物における自動発火性試験では、木材に
着火後、約８分後にガス発生剤の燃焼が生じたが、ガス
発生器は破損せず、全て自動着火機能を有する事が確認
された。

【００９５】上記表１において、燃焼特性である容器内
の最大到達圧力Ｐ₁ 及びガス発生器の作動からＰ₁ に至
るまでの所要時間ｔ₂ に関して、同じ薬量（２５ｇ）の
ガス発生剤を使用した実施例と比較例とを比べると、実
施例の方が、何れも乗員保護を目的としたガス発生器用
ガス発生剤として好ましい値を示している。更に、実施
例は、塩化水素の如き有害ガスの発生が懸念される過塩
素酸アンモニウムを酸化剤として用いるにもかかわら
ず、塩化水素は殆ど検出されない。加えて、実施例は人
体に有害なガスとしてＣＯとＮＯx の発生が極めて少な
い。

【００９６】比較例１〜４は酸化剤に過塩素酸アンモニ
ウムを使用せず、硝酸ストロンチウムを単独で使用した
場合の例を示しているが、この場合、実施例に薬量を会
わせると最大到達圧力Ｐ₁ の値は実施例の約２分の１と
なった。比較例１及び２の結果からガス発生剤が燃焼し
た際の発熱量の違いによる影響もあるが、それ以上に前
述したガス化率の違いを反映するものであり、本発明の
ガス発生剤組成物が従来のガス発生剤と比較して高ガス
化率であることが分かる。更に比較例３及び４では最大
到達圧力Ｐ₁ を実施例と同レベルになる様に薬量を４４
ｇと増加させ、試験を実施した。また、外部火災試験に
おいて、ガス発生器の破損も確認され、自動発火機能が
無いことが判った。本比較例では、酸化剤として硝酸ス
トロンチウムを用いた場合、ＮＯx 濃度、流出スラグ量
が増加している。

【００９７】次に、シ−トベルトプリテンショナ−に用
いるガス発生器の燃焼特性について試験を行った。各種
のガス発生剤を実施例５及び６に説明するように調合
し、それらを図３に示されるようなシ−トベルトプリテ
ンショナ−用ガス発生器１０にそれぞれ充填した。この
ガス発生器１０は、点火支持体１１、電気点火器１２、
装填筒１３から構成される。前記装填筒１３にガス発生
剤１４が装填されており、ガス発生剤１４の燃焼ガスは
装填筒１３底面より吹き出される。このガス発生器１０
を内容積１０ミリリットルの高圧容器内に装着して、作
動させ、容器内にガスを放出させて、実施例１で用いた
図２の如き容器内圧力の時間的変化を測定した。又、ガ
ス発生器１０を実施例１で用いた６０リットルタンク内
に装着して作動させ、ガス検知管を用いて燃焼ガス分析
を実施した。更にガス発生剤の耐熱性を調べるために１
２０℃で５０時間放置し、重量減少を測定した。以上の
試験の結果が表２に示されている。

【００９８】〔実施例５〕燃料成分としてのニトログア
ニジン４９．０重量％、酸化剤としての過塩素酸アンモ
ニウム２２．３重量％と硝酸ストロンチウム２２．３重
量％、合成ヒドロタルサイト４．５重量％と、自動発火
機能発現触媒成分としての三酸化モリブデン０．９重量
％と、スラグ捕集剤としての窒化珪素０．９重量％を夫
々配合し、Ｖ型混合機により混合した後、成形補助剤と
してのポリビニルアルコ−ル水溶液を噴霧し、湿式混練
造粒を行い、粒径１ｍｍ以下の顆粒状に成形した。この
時、噴霧したポリビニルアルコ−ルの量は混合物中に
０．１重量％である。この顆粒を１００℃で１０時間乾
燥させた後、顆粒１．０ｇを、図３に示す構造のシ−ト
ベルトプリテンショナー用ガス発生器１０に装填し、試
験を実施した。その結果を表２に示す。

【００９９】〔実施例６〕燃料成分としての５−アミノ
テトラゾール３３．０重量％、酸化剤としての過塩素酸
アンモニウム３０．３重量％と硝酸ストロンチウム３
０．３重量％、バインダ−としての合成ヒドロタルサイ
ト４．５重量％と、自動発火機能発現触媒成分としての
三酸化モリブデン０．９重量％と、スラグ捕集剤として
の窒化珪素０．９重量％とＶ型混合機により混合した
後、成形補助剤としてのポリビニルアルコ−ル水溶液を
噴霧し、湿式混練造粒を行い、粒径１ｍｍ以下の顆粒状
に成形した。この時、噴霧したポリビニルアルコ−ルの
量は混合物中に０．１重量％である。この顆粒を１００
℃で１０時間乾燥させた後、顆粒１．０ｇを、図３に示
す構造のシ−トベルトプリテンショナー用ガス発生器１
０に装填し、試験を実施した。その結果を表２に示す。

【０１００】〔比較例５〕ニトロセルロ−スを主剤とす
るシングルベ−ス無煙火薬１．０ｇを用いて実施例５と
同様の試験を実施した。その結果を表２に示す。

【０１０１】

【表２】

【０１０２】表２から明らかな様に、本発明のガス発生
剤組成物において注目すべき点は燃焼ガスの組成が良
く、また耐熱性に優れている点にある。従来の無煙火薬
ではＣＯ濃度が４５００ｐｐｍであるのに対し、本発明
のガス発生剤では７００〜９００ｐｐｍと格段と改善さ
れており、この点は上記実施例の結果からも明らかであ
る。更に、１２０℃という高温状態に放置されても重量
減少がないことから、耐熱性も良好であることがわかっ
た。

【０１０３】

【発明の効果】本発明のガス発生剤組成物は、燃料成
分、酸化剤及び添加剤を含有するガス発生剤組成物にお
いて、含窒素有機化合物、特に、ニトログアニジンやア
ミノテトラゾールを燃料成分とし、過塩素酸アンモニウ
ムとアルカリ金属又はアルカリ土類金属の硝酸塩の混合
系を酸化剤とするため、高いガス化率を有することが特
徴である。また、燃料成分が含窒素有機化合物であるの
でＣＯガスの発生も少ない良好なガスが得られる。

【０１０４】加えて、過塩素酸アンモニウムから生じる
塩化水素に対し、化学量論的に中和可能なアルカリ金属
又はアルカリ土類金属の酸化物を形成するだけの硝酸塩
の量を１としたときに、前記アルカリ金属又はアルカリ
土類金属の硝酸塩の量が０．９を越えるようにするた
め、過塩素酸アンモニウムを使用していても塩化水素等
の有害なガスの発生が殆どない。更に、バインダーとし
てヒドロタルサイト類を使用すると、ＮＯｘの発生も抑
制される。

【０１０５】また上記燃料成分と酸化剤に適切な添加剤
を添加することにより、耐熱性に優れ、スラグ流出量を
少なくし、自動発火機能を保持させることができる。

【０１０６】本発明のガス発生剤組成物をエアバッグ用
ガス発生器のガス発生剤組成物として用いる場合、酸化
剤由来の金属酸化物、及び燃焼過程で生成するその他の
金属酸化物は、スラグ捕集剤として添加された金属窒化
物、あるいは金属炭化物とスラグ形成反応を起こし、フ
ィルタ−で容易にろ過可能な物質へと転換される。かく
して、クリ−ンなガスを発生し、且つ小型、軽量化が達
成できる。

【０１０７】本発明のガス発生剤組成物をシートベルト
プリテンショナー用ガス発生器のガス発生剤組成物とし
て用いる場合、用いるガス発生剤組成物の量が少なく、
スラグ量も少ないため、フィルタ−なしでも使用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で使用したエアバッグ用ガス発
生器１の概略断面図である。

【図２】高圧容器を用いた燃焼試験における時間（ｔ）
と容器内圧力（Ｐ）との関係を示すグラフである。

【図３】本発明の実施例で使用したシートベルトプリテ
ンショナー用ガス発生器１０の概略断面図である。

【符号の説明】

１ エアバッグ用ガス発生器 ２ 点火器 ３ 伝火薬 ４ ガス発生剤 ５ 冷却フィルタ−部材 ６ ガス放出孔 ７ 中央点火室 ８ 燃焼室 ９ 冷却フィルタ−室 １０ シートベルトプリテンショナー用ガス発生器 １１ 点火支持体 １２ 電気点火器 １３ 装填筒 １４ ガス発生剤 Ｐ₁ 最大到達圧力 ｔ₁ 作動開始までの時間 ｔ₂ 作動からＰ₁ に到るまでの時間

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料成分、酸化剤及び少なくとも１種以
   上の添加剤を含有するガス発生剤組成物であって、前記
   燃料成分として含窒素有機化合物を、前記酸化剤として
   過塩素酸アンモニウムとアルカリ金属又はアルカリ土類
   金属の硝酸塩を含有し、過塩素酸アンモニウムから生じ
   る塩化水素に対し、化学量論的に中和可能なアルカリ金
   属又はアルカリ土類金属の酸化物を形成するだけの硝酸
   塩の量を１としたときに、前記アルカリ金属又はアルカ
   リ土類金属の硝酸塩の量が０．９を越えることを特徴と
   するガス発生剤組成物。
2. 【請求項２】 前記燃料成分として、ニトログアニジン
   を３５〜６０重量％、前記酸化剤として、過塩素酸アン
   モニウムを１５〜３０重量％、アルカリ金属又はアルカ
   リ土類金属の硝酸塩を２０〜４０重量％含有することを
   特徴とする請求項１に記載のガス発生剤組成物。
3. 【請求項３】 前記燃料成分として、アミノテトラゾー
   ルを２０〜４５重量％、前記酸化剤として、過塩素酸ア
   ンモニウムを２０〜４０重量％、アルカリ金属又はアル
   カリ土類金属の硝酸塩を２５〜５５重量％含有すること
   を特徴とする請求項１に記載のガス発生剤組成物。
4. 【請求項４】 前記添加剤の１種がバインダ−であり、
   該バインダ−として次式で示されるヒドロタルサイト類
   を２〜１０重量％含有してなる請求項１乃至３に記載の
   いずれかのガス発生剤組成物。 【数１】
5. 【請求項５】 前記ヒドロタルサイト類が、次式で示さ
   れる合成ヒドロタルサイト、又は、ピロウライトである
   請求項４に記載のガス発生剤組成物。 【数２】
6. 【請求項６】 前記添加剤の１種がガス発生剤組成物の
   自動発火を可能にする触媒（自動発火機能発現触媒）で
   あり、該自動発火機能発現触媒として三酸化モリブデ
   ン，モリブデン酸、モリブデン酸アンモニウム，モリブ
   デン酸ナトリウム，リンモリブデン酸，リンモリブデン
   酸アンモニウム及びリンモリブデン酸ナトリウムからな
   る群より選ばれた１種以上のモリブデン化合物を０．０
   ５〜５重量％含有してなる請求項１乃至５に記載のいず
   れかのガス発生剤組成物。
7. 【請求項７】 前記添加剤の１種がスラグ捕集剤であ
   り、該スラグ捕集剤として金属窒化物又は金属炭化物の
   １種以上を０．５〜５重量％含有してなる請求項１乃至
   ６に記載のいずれかのガス発生剤組成物。
8. 【請求項８】 前記添加剤の１種が成形補助剤であり、
   該成形補助剤としてポリエチレングリコ−ル，ポリプロ
   ピレングリコ−ル，ポリビニルエ−テル，マレイン酸と
   他の重合性物質との共重合体，ポリエチレンイミン，ポ
   リビニルアルコ−ル，ポリビニルピロリドン，ポリアク
   リルアミド，ポリアクリル酸ナトリウム及びポリアクリ
   ル酸アンモニウムからなる群より選ばれた１種以上の水
   溶性ポリマ−を０．０５〜２重量％含有してなる請求項
   １乃至７に記載のいずれかのガス発生剤組成物。
9. 【請求項９】 前記添加剤の１種が加圧成形用滑剤であ
   り、該加圧成形用滑剤としてステアリン酸マグネシウ
   ム，ステアリン酸亜鉛，グラファイト，窒化硼素及び二
   硫化モリブデンからなる群から選ばれた１種以上を、
   ０．１〜１重量％混合してなる請求項７、または８に記
   載のガス発生剤組成物。
10. 【請求項１０】 前記添加剤の１種が押出成形用バイン
    ダーであり、押出成形用バインダーとしてセルロース系
    化合物、多価ヒドロキシ化合物、ビニル化合物の重合
    体、微生物産生多糖類、無機バインダ−を１〜１５重量
    ％含有する請求項１乃至７に記載のいずれかのガス発生
    剤組成物。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０に記載のいずれかの
    ガス発生剤組成物を充填したガス発生器。