(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡点火物質を形成するのに有効な発泡可能な点火組成物であって、
フルオロポリマー・エラストマー材料を結合材料として含む酸化剤と、
上記酸化剤を柔軟にするのに有効な可塑剤と、
上記酸化剤と反応する金属燃料と、
分解により上記発泡可能な点火組成物を多孔性にするのに有効な熱分解可能な発泡剤と、
上記発泡点火物質を構造的に安定化させるのに有効な架橋剤とを含み、かつ所定の温度まで加熱されたとき、上記発泡可能な点火組成物が上記発泡点火物質を形成することを特徴とする、発泡可能な点火組成物。
【請求項２】
所定の温度まで加熱されたとき、上記発泡可能な点火組成物が弾性のある発泡点火物質を形成する、請求項1に記載の発泡可能な点火組成物。
【請求項３】
上記酸化剤が、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロペンのジポリマー、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロペンとテトラフルオロエテンのターポリマーおよびその組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の発泡可能な点火組成物。
【請求項４】
上記可塑剤がフルオロカーボン油を含む、請求項1に記載の発泡可能な点火組成物。
【請求項５】
上記金属燃料が、アルミニウム、マグネシウム、アルミニウムとマグネシウムの合金およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の発泡可能な点火組成物。
【請求項６】
上記発泡剤が、炭酸水素アミノグアニジン、蓚酸アンモニウム、p-トルエンスルホニルセミカルバジド、4,4'-オキシジベンゼンヒドラジド、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミルおよびその組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の発泡可能な点火組成物。
【請求項７】
所定の温度まで加熱されたとき、上記架橋剤が上記酸化剤と化学的に反応して上記発泡点火物質を構造的に安定化させる、請求項1に記載の発泡可能な点火組成物。
【請求項８】
上記架橋剤が、少なくとも1種類の二官能架橋剤と、少なくとも1種類の過酸化物架橋剤を含む、請求項1に記載の発泡可能な点火組成物。
【請求項９】
自動車の安全拘束システムで使用されるハイブリッドガス貯蔵容器であって、
該ハイブリッドガス貯蔵容器の内面に付着させる請求項1に記載の発泡可能な点火組成物を含んでおり、
所定の温度まで加熱されたとき、上記発泡可能な点火組成物が発泡点火物質を形成して上記ハイブリッドガス貯蔵容器の内面に接着することを特徴とするハイブリッドガス貯蔵容器。
【請求項１０】
所定の形状を有する発泡点火物質であって、
請求項1に記載の発泡可能な点火組成物を含んでおり、
上記発泡可能な点火組成物が、該点火組成物を押し出し可能にするのに有効なコンシステンシーを持っており、所定の温度まで加熱されたとき、上記発泡可能な点火組成物が、所定の形状を有する発泡点火物質を形成することを特徴とする発泡点火物質。
【請求項１１】
発泡点火物質の製造方法であって、
発泡剤を少なくとも部分的に分解するのに有効な温度まで請求項1に記載の発泡可能な点火組成物を加熱して上記点火組成物を発泡させ、
得られた発泡点火組成物を架橋させて発泡点火物質を形成することを含むことを特徴とする製造方法。
【請求項１２】
加熱中に上記発泡可能な点火組成物を160℃〜200℃の温度に加熱する、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
加熱する前、上記発泡点火物質でコーティングされるべき表面に上記発泡可能な点火組成物を付着させる、請求項11に記載の方法。
【請求項１４】
加熱する前、上記発泡可能な点火組成物を所定の形状に押し出すことをさらに含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１５】
上記発泡可能な点火組成物を鋳型に充填し、加熱中に圧力を加えることをさらに含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１６】
発泡点火物質を形成するのに有効な発泡可能な点火組成物であって、
組成物の10〜60重量％の、フルオロポリマー・エラストマー材料を結合材料として含む酸化剤と、
上記酸化剤を柔軟にするのに有効な1〜40重量％の可塑剤と、
上記酸化剤と反応する10〜50重量％の金属燃料と、
分解により上記発泡可能な点火組成物を多孔性にするのに有効な0.1〜30重量％の熱分解可能な発泡剤と、
上記発泡点火物質を構造的に安定化させるのに有効な0.5〜5重量％の架橋剤とを含み、かつ所定の温度まで加熱されたとき、上記発泡可能な点火組成物が上記発泡点火物質を形成することを特徴とする発泡可能な点火組成物。
【請求項１７】
上記酸化剤が、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロペンのジポリマーである、請求項16に記載の発泡可能な点火組成物。
【請求項１８】
上記可塑剤がポリトリフルオロクロロエチレンである、請求項16に記載の発泡可能な点火組成物。
【請求項１９】
上記金属燃料が金属マグネシウムである、請求項16に記載の発泡可能な点火組成物。
【請求項２０】
上記発泡剤がp-トルエンスルホニルセミカルバジドを含む、請求項16に記載の発泡可能な点火組成物。
【請求項２１】
上記架橋剤が、少なくとも1種類の二官能架橋剤と、少なくとも1種類の過酸化物架橋剤を含む、請求項16に記載の発泡可能な点火組成物。
【請求項２２】
上記二官能架橋剤がトリメタクリル酸トリメチロールプロパンである、請求項21に記載の発泡可能な点火組成物。
【請求項２３】
上記過酸化物架橋剤が過酸化ベンゾイルである、請求項21に記載の発泡可能な点火組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、膨脹可能な拘束システムのためのインフレータ装置で使用される点火組成物に関する。さらに詳細には、本発明は、所定の温度まで加熱されたときに発泡点火物質を形成する発泡可能な点火組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
衝突などで自動車が突然に減速したとき、ガスで膨脹するクッションまたはバッグ、例えば“エアバッグ・クッション”を用いて乗員を保護することはよく知られている。このようなエアバッグ拘束システムは、通常、占有スペースを最少にするために膨脹しておらず畳まれた状態で収容されている1つ以上のエアバッグ・クッションと、自動車のフレームまたはボディに取り付けられていてその自動車が突然に減速したことを検出する1つ以上の衝突センサーと、衝突センサーによって電子的に始動する始動システムと、ガスを生成または供給してエアバッグ・クッションを膨らませるインフレータ装置とを備えている。自動車が突然に減速したとき、衝突センサーが始動システムを始動させ、この始動システムが今度はインフレータ装置を始動させ、数ミリ秒のうちにエアバッグ・クッションを膨らませ始める。
【０００３】
膨脹可能な拘束システムの1つ以上のエアバッグ・クッションを膨らませるのに用いる多くのタイプのインフレータ装置が従来技術において知られている。従来のインフレータ装置は、固体形態のガス生成材料を含んでおり、それが燃焼することによりガスが生成または形成され、付随するエアバッグ・クッションの膨脹に用いられる。
【０００４】
このようなインフレータ装置では、その中に収容されている材料（例えば火工品）に一連の反応を起こさせて膨脹媒体、例えば膨脹ガスを生成または発生させ、エアバッグ・クッションを広げることが一般的である。例えばこのような装置では、一般に、衝突を感知したときに電子的に点火する点火装置または起爆装置が利用されている。点火装置からの放電により、一般にその点火装置の近くに配置された点火材料が点火する。点火材料は、比較的迅速に燃えて大量の熱を出すことが望ましく、ガス生成材料を均一に点火させることが望ましい。するとガス生成材料が燃焼してガスの生成または形成が起こり、付随するエアバッグ・クッションに送られてそのエアバッグ・クッションを膨らませる。一般に、ガス生成材料の衝撃特性は、そのガス生成材料の形状（通常はタブレットまたはウエハ）と燃焼速度によって決まる。
【０００５】
認められるように、ガス生成材料が迅速に点火されることと反復してガス生成材料に点火できることは、自動車に乗っている人の受動的拘束システムに付随するエアバッグ・クッションをごく短時間のうちに信頼性よく広げられるインフレータ装置を提供する上で極めて重要である。例えばインフレータの設計者は、一般に、システムが作動してから3ミリ秒以内にガスがインフレータから放出されるようにすることを要求される。
【０００６】
インフレータの設計は、点火粉末をガス生成タブレット、ウエハまたはそれ以外の形態のガス生成粒子と単純にブレンドまたは混合することによって、組み込むことを試みた場合、たいていはうまくいかないことがわかっている。特に、このような設計のインフレータでは、時間が経過すると点火粉末が点火装置とガス生成粒子から抜け出す傾向がある。その結果、このような設計のインフレータでは、許容できない遅れが生じ、乗員の保護が最適にはなされない可能性がある。
【０００７】
以上のことを考慮し、従来のインフレータ装置では、点火材料がインフレータ装置内で適切に配置されていて付随するガス生成材料の点火と反応が望み通りに起こるようにするため、点火材料を何らかの形でパッケージングすることが一般的である。さらに詳しく説明するならば、インフレータ装置は、点火装置とガス生成粒子の近くにある独立した容器の中にパッケージされた粉末点火材料を収容していることが一般的である。このような構成だと、点火装置は点火粉末を迅速に点火させることができ、その結果としてガス生成材料が迅速に点火する。
【０００８】
実際には、このような点火材料のパッケージングを比較的簡単かつ単純にする場合には、例えば点火材料をドーナツ形の運転者用インフレータ装置の中心にある小さなキャニスター、例えばアルミニウム製キャニスターに入れ、パッケージングを比較的複雑にする場合には、例えば点火材料をチューブ状装置の中に入れ、そのチューブ状装置を、一般に円筒形になった乗員用インフレータ装置に含まれるガス生成ウエハ積層体の内部に挿入する。どのような設計であるかに関係なく、粉末点火材料をインフレータ装置に収容するには一般に余分な部品を組み込む必要があるため、重量が大きくなるだけでなく、組立と製造のコストも上昇する。
【０００９】
別のアプローチ方法として、点火組成物をガス生成材料の表面に付着させること、あるいは点火組成物でガス生成材料の表面をコーティングすることが可能である。例えば点火組成物をウエハまたはタブレットの形態になったガス生成材料の外面に付着させるには、点火組成物をそのウエハまたはタブレットにスプレーしたり、そのウエハまたはタブレットを点火組成物を入れた浴に浸したりするとよい。ガス生成材料をコーティングすると、塗布方法に関係なく、一般に製造コストが上昇し、ウエハまたはタブレットが点火組成物で均一かつ十分にコーティングされていることを確認する品質制御が必要になる。
【００１０】
もう１つのアプローチ方法は、点火材料を圧縮することでガス生成材料と同程度のサイズの粒子にし、その点火粒子を、点火装置の近くにあるガス生成材料の塊の中に意図的に入れるというものである。この方法の具体例としては、点火装置に隣接するガス生成ウエハ積層体の末端部に位置する点火材料ウエハ、あるいはガス生成ウエハ積層体の長さ方向に沿って周期的に配置した点火材料ウエハ、側方衝撃インフレータの中で、ガス生成タブレット床からなる点火装置の末端部に位置する点火材料タブレット、ガス生成ウエハ積層体の中に配置した点火材料タブレット、ドーナツ形の運転者用インフレータ装置の中で、ガス生成タブレット床の中心に位置する点火材料タブレット、これら以外で同じ考え方のものが挙げられる。残念なことに、圧縮した点火粒子は、一般に、同じ質量の点火粉末と比べて表面積がはるかに小さくなっている。認められるように、点火材料の表面積が小さくなると、燃焼中のエネルギー放出速度が一般に小さくなり、エアバッグ・インフレータ装置において望ましくない点火の遅れが生じる可能性がある。さらに、このように圧縮した点火粒子は脆くなる可能性があるため、衝撃、および／または振動、および／または熱変化に曝されると、時間経過とともに破損したり分解したりしやすい。このように破損したり分解したりすると、点火材料が点火装置および／またはガス生成材料から出て行き、点火時間の望ましくない遅れが生じる可能性がある。
【００１１】
上記のことから、破損に対する抵抗力があり、ガス生成粒子と同程度のサイズを持ち、粉末点火材料と同程度の表面積になる弾力性を持った点火物質が必要とされ、要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の１つの一般的な目的は、改良された点火物質と、それに関連してそのような点火物質の製造方法を提供することである。
【００１３】
本発明のより具体的な1つの目的は、上記の問題点の1つ以上を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一般的な上記の目的は、少なくとも一部について、発泡点火物質を形成するのに有効な発泡可能な点火組成物であって、フルオロポリマー結合酸化剤と、フルオロポリマー結合酸化剤を柔軟にするのに有効な可塑剤と、フルオロポリマー結合酸化剤と反応する金属燃料と、上記発泡可能な点火組成物を多孔性にするのに有効な発泡剤と、発泡点火物質を構造的に安定化させるのに有効な架橋剤とを含み、所定の温度まで加熱されたとき、上記発泡可能な点火組成物が上記発泡点火物質を形成することを特徴とする、発泡可能な点火組成物によって実現される。
【００１５】
従来技術では、一般に、ガス生成粒子と同程度のサイズであるが、使用時には表面積が粉末点火材料と同程度になる発泡点火物質が実現されていない。従来技術では、一般に、押し出しまたは型成形が可能で、所定の温度まで加熱されたときに所定の形状を有する発泡点火物質を形成することのできる発泡可能な点火物質も実現されていない。さらに、従来技術では、一般に、表面に適用可能であり、所定の温度まで加熱されたときに弾性と衝撃耐性が改善された発泡点火コーティングを形成する発泡可能な点火組成物も実現されていない。
【００１６】
本発明には、発泡点火物質の製造方法であって、フルオロポリマー結合酸化剤と、フルオロポリマー結合酸化剤を柔軟にするのに有効な可塑剤と、フルオロポリマー結合酸化剤と反応する金属燃料と、上記発泡可能な点火組成物を多孔性にするのに有効な発泡剤と、発泡点火物質を構造的に安定化させるのに有効な架橋剤とを含む発泡可能な点火組成物を、発泡剤を少なくとも部分的に分解するのに有効な温度まで加熱してこの点火組成物を発泡させ、得られた発泡点火組成物を架橋させて発泡点火物質を形成することを含む方法も包含される。
【００１７】
本発明にはさらに、発泡点火物質を形成するのに有効な発泡可能な点火組成物であって、
その組成物の約10〜約60重量％のフルオロポリマー結合酸化剤と、
上記フルオロポリマー結合酸化剤を柔軟にするのに有効な約1〜約40重量％の可塑剤と、
上記フルオロポリマー結合酸化剤と反応する約10〜約50重量％の金属燃料と、
上記発泡可能な点火組成物を多孔性にするのに有効な約0.1〜約30重量％の発泡剤と、
上記発泡点火物質を構造的に安定化させるのに有効な約0.5〜約5重量％の架橋剤とを含み、かつ所定の温度まで加熱されたとき、上記発泡可能な点火組成物が上記発泡点火物質を形成することを特徴とする発泡可能な点火組成物も包含される。
【００１８】
本発明は、その好ましい一実施態様によれば、発泡可能な点火組成物で形成されている、自動車のエアバッグ・インフレータ装置で使用されるダンパ・パッド・クッションをさらに包含する。本発明は、その別の好ましい一実施態様によれば、容器の内面に接着した発泡点火物質を含んでいるハイブリッドガス貯蔵容器をさらに包含する。本発明は、そのさらに別の好ましい一実施態様によれば、押し出し成形された発泡可能な点火組成物から形成された所定の形状、例えば円筒形またはスティック形の発泡点火物質を包含する。
【００１９】
上記した以外の目的および利点は、添付の請求項と図面を参照した以下の詳細な説明から当業者に明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、膨脹可能な拘束システムのインフレータ装置で使用する発泡可能な点火組成物を提供する。さらに詳しくは、本発明は、所定の温度まで加熱されたときに発泡点火物質を形成する発泡可能な点火組成物を提供する。
【００２１】
本発明によれば、発泡可能な点火組成物は、フルオロポリマー結合酸化剤と、フルオロポリマー結合酸化剤を柔軟にするのに有効な可塑剤と、フルオロポリマー結合酸化剤と反応する金属燃料と、発泡可能な点火組成物を多孔性にするのに有効な発泡剤と、発泡点火物質を構造的に安定化させるのに有効な架橋剤とを包含する。一般に、発泡可能な点火組成物は、所定の温度まで加熱されたとき、発泡して架橋することにより発泡点火物質を形成する。発泡可能な点火組成物は、所定の温度まで加熱されたとき、発泡して架橋することにより、弾性のある発泡点火物質を形成することが好ましい。この発泡点火物質は、破損または分解に対する抵抗力があるために望ましい形状と表面積を保持しており、付随するガス生成材料を効果的に点火させる。
【００２２】
一般に、フルオロポリマー結合酸化剤が金属燃料と十分に反応し、本発明の発泡可能な点火組成物から形成された発泡点火物質を十分に燃焼させることが望ましい。さらに、フルオロポリマー結合酸化剤が架橋し、本発明の発泡可能な点火組成物から形成された発泡点火物質を構造的に十分に安定化させることが望ましい。フルオロポリマー結合酸化剤は、発泡可能な点火組成物に接着特性を与え、本発明の発泡可能な点火組成物から形成された発泡点火物質を所定の表面に効果的に接着させることが望ましい。
【００２３】
本発明の発泡可能な点火組成物における酸化剤として使用するのに適したさまざまなフルオロポリマー結合材料が判明した。そのようなフルオロポリマー結合材料の1つとして、例えばデュポン・ダウ・エラストマーズL.L.C.社からVITONの登録商標で入手できるフルオロポリマー・エラストマー材料が挙げられる。さらに具体的に説明すると、発泡可能な点火組成物で使用するのに適したフルオロポリマー結合酸化剤としては、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロペンのジポリマー、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロペンとテトラフルオロエテンのターポリマー、ならびにこれらの組み合わせが挙げられる。特定の好ましい実施態様では、発泡可能な点火組成物は、ヘキサフルオロプロペンとフッ化ビニリデンのジポリマーを含んでいる。
【００２４】
一般に、発泡可能な点火組成物は、この組成物を完全に燃焼させるのに十分な量のフルオロポリマー結合酸化剤を含んでいる。発泡可能な点火組成物は、約10〜約60重量％のフルオロポリマー結合酸化剤を含んでいることが好ましい。
【００２５】
本発明では、フルオロポリマー結合酸化剤を柔軟にするのに有効なさまざまな可塑剤を使用できる。適切な可塑剤としては、フルオロカーボン油が挙げられる。特に適した可塑剤は、ポリトリフルオロクロロエチレンである。
【００２６】
一般に、発泡可能な点火組成物は、フルオロポリマー結合酸化剤を柔軟にするのに十分な量の可塑剤を含んでいる。一般に、発泡可能な点火組成物は、その組成物の約1〜約40重量％の可塑剤を含んでいる。
【００２７】
発泡可能な点火組成物は、フルオロポリマー結合酸化剤と反応する金属燃料も含んでいる。一般に、ある種の金属がフルオロポリマー材料と反応して金属フッ化物を形成し、比較的大量の熱を放出することが見いだされた。フルオロポリマーと反応する金属としては、アルミニウム、バリウム、ベリリウム、ホウ素、カルシウム、リチウム、ナトリウム、ストロンチウム、チタン、ジルコニウム、ならびにこれらの金属の混合物または合金が挙げられるが、これだけに限られるわけではない。本発明を実施する際にフルオロポリマーと反応する適切な金属燃料としては、アルミニウム、マグネシウム、アルミニウムとマグネシウムの合金、ならびにこれらの組み合わせが挙げられる。特定の好ましい実施態様では、フルオロポリマーと反応する金属燃料は金属マグネシウムである。
【００２８】
一般に、本発明の発泡可能な点火組成物は、フルオロポリマーと反応する金属燃料を、組み合わさったガス生成材料を効果的に点火させるのに十分な量含んでいる。より具体的には、本発明の発泡可能な点火組成物は、フルオロポリマー結合酸化剤と反応する金属燃料を約10〜約50重量％含んでいる。
【００２９】
本発明の発泡可能な点火組成物は、この組成物を多孔性にするのに有効な発泡剤も含んでいることが好ましい。発泡剤は、粒子、固体、液体いずれかの形態で提供できることが好ましい。本発明を実施するのに適切な発泡剤としては、一般に、加熱したときにガス種に分解する発泡剤が挙げられる。実際には、少なくとも一部が熱によって分解し、それが組み合わさった点火組成物の自己点火温度よりも低温のガスになる発泡剤が好ましい。一般に、そのような分解温度は350℃未満であるため、発泡点火物質は350℃未満の温度まで加熱するだけでよい。少なくとも一部が100℃〜300℃で分解する発泡剤が、本発明を実施して発泡可能な点火組成物を多孔性にするのに最も有用かつ望ましいと考えられる。
【００３０】
さらに、すべてをガス種に分解する発泡剤を使用するほうが一般に好ましいとはいえ、得られる固体分解生成物が発泡可能な点火組成物の燃焼を実質的に阻害しない、あるいは発泡可能な点火組成物の燃焼にとって有害でない限り、本発明のより広い実施範囲が狭く限定される必要はない。一般にガス状生成物を生成させる有用な発泡剤の具体例としては、炭酸水素アミノグアニジン、蓚酸アンモニウム、アゾジカルボンアミド、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、4,4'-オキシジベンゼンヒドラジド、p-トルエンスルホニルセミカルバジド、有機酸などが挙げられる。一般に分解してガス状生成物だけになる他の有用な発泡剤としては、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミルなどの溶媒が挙げられるが、これだけに限られるわけではない。一般に分解していくらかの固体が残る他の有用な発泡剤としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の炭酸塩または炭酸水素塩、例えば塩基性炭酸銅、金属アミンの炭酸塩、例えば炭酸銅ジアミン、有機酸の金属アミン塩、例えば蓚酸銅ジアミン、有機酸の金属塩などが挙げられる。特定の好ましい実施態様では、発泡可能な点火組成物に含まれる発泡剤はp-トルエンスルホニルセミカルバジドである。
【００３１】
一般に、本発明を実施する際には発泡可能な点火組成物がその組成物の約0.1〜約30重量％の発泡剤を含んでいることが望ましい。
【００３２】
発泡可能な点火組成物は、さらに架橋剤を含んでいる。架橋剤は、発泡点火物質を構造的に安定化させるのに有効であり、発泡剤が分解したときに形成される多孔構造が発泡点火物質の中に保持されることが望ましい。より具体的には、架橋剤は、フルオロポリマー結合酸化剤と反応して化学結合または架橋を形成することで、加熱によって発泡した発泡可能な点火組成物を硬化させて多孔性発泡点火物質にすることが望ましい。このような結合または架橋は、組み合わさったインフレータ装置内に保管している間に発生する突然の衝撃または振動が原因の破損または破壊に対する抵抗力がある一方で、発泡点火材料が燃焼したときに比較的容易に破損することで発泡点火物質の表面積がさらに増大するようになっていることが望ましい。
【００３３】
一般に、発泡点火物質の望ましい性能に悪影響を与えることなく発泡点火物質を構造的に安定化させることのできる架橋剤が、本発明で使用するのに適している。しかし特定の好ましい実施態様では、架橋剤は、少なくとも1種類の二官能架橋剤と、少なくとも1種類の過酸化物架橋剤を含んでいる。例えば架橋剤は、二官能架橋剤であるトリメタクリル酸トリメチロールプロパンを単独で、あるいは過酸化物架橋剤、例えば過酸化ベンゾイルと組み合わせて含むことができる。
【００３４】
実際には、発泡可能な点火組成物は、適切な架橋剤を約0.5〜約5重量％含むことができる。より具体的には、発泡可能な点火組成物は、約0.5〜約5.0重量％の二官能架橋剤と、約0.5〜約5.0重量％の過酸化物架橋剤を含むことができる。
【００３５】
発泡可能な点火組成物はさらに、補助の酸化剤を約65重量％まで含んでいてもよい。本発明の特定の好ましい実施態様による適切な補助の酸化剤としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の亜硝酸塩、硝酸塩、塩素酸塩および過塩素酸塩、硝酸アンモニウム、過塩素酸アンモニウム；遷移金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩および過塩素酸塩、遷移金属錯体の硝酸塩、亜硝酸塩および過塩素酸塩などの1種類もしくはそれ以上が挙げられる。
【００３６】
本発明には、上記の発泡可能な点火組成物を含む発泡点火物質の調製方法も含まれる。特に、特定の好ましい実施態様によれば、発泡点火物質は、本発明の発泡可能な点火組成物を所定の温度まで加熱することにより発泡剤の少なくとも一部を分解して点火組成物を発泡させた後、その発泡した組成物を架橋させて発泡点火物質を形成することによって得られる。一般に、発泡可能な点火組成物は、約160℃から約200℃の間の所定の温度に加熱することで発泡剤が少なくとも部分的に分解し、多孔性になる。
【００３７】
所望の最終用途に応じ、加熱前に、発泡可能な点火組成物を、発泡点火物質でコーティングされることになる表面に付着させること、押し出し加工して所定の形状にすること、あるいは所望の形状の鋳型に充填し、加熱中に圧力を加えることができる。
【００３８】
実際には、本発明の発泡可能な点火組成物は、フルオロポリマー結合酸化剤と、可塑剤と、少なくとも1種類の架橋剤、例えば二官能架橋剤とを含む前駆体溶液を、フルオロポリマー結合酸化剤と反応する金属燃料と、発泡剤とを含む前駆体ブレンドと混合することによって調製できる。前駆体溶液は、フルオロポリマー結合酸化剤と、可塑剤と、架橋剤を、溶媒、例えばアセトンと溶媒和することによって調製できる。その後、前駆体ブレンドを前駆体溶液に添加して撹拌することによってその前駆体ブレンドを前駆体溶液の中に分散させ、発泡可能な点火組成物を形成することができる。
【００３９】
発泡可能な点火組成物の所望の最終用途に応じ、溶媒の一部または実質的に全部を発泡可能な点火組成物から除去することができる。そのためには、例えば加熱に先がけて、混合物を空気流とともに散布することによって所望のコンシステンシーを達成する。
【００４０】
例えば、好ましい一実施態様によれば、本発明の発泡可能な点火組成物は、例えば実質的にすべての溶媒が除去されるまでその組成物を空気流とともに散布することによって粒状材料にすることができる。この粒状材料は、成形して望む形状にすることができる。そのためには、例えばその粒状材料を鋳型に充填し、加熱中に圧力を加える。発泡可能なこの点火組成物は、例えばインフレータ装置内で使用される発泡ダンパ・パッド・クッションを形成するのに使用し、組み合わさったガス生成材料が振動エネルギーや物理的衝撃を受けることによって劣化したり破損したりするのを防ぐとよい。
【００４１】
別の一実施態様によれば、本発明の発泡可能な点火組成物は、所望の量の溶媒が除去されるまでその組成物を空気流とともに散布することによりコンシステンシーがパテ状材料またはペースト材料と同程度となるようにすることができる。得られた発泡可能な点火組成物は、押し出し加工して所定の形状、例えば円筒形またはスティック形にすることができる。
【００４２】
さらに別の一実施態様によれば、本発明の発泡可能な点火組成物は、スプレー、浸漬、圧延、ブラッシングなどの方法で表面に付着させることができる。その後、発泡可能なこの点火組成物を所定の温度まで加熱して発泡点火物質からなるコーティングを形成することができる。
【００４３】
当業者であればわかるように、本発明の発泡可能な点火組成物は、さまざまなインフレータ装置においてさまざまな方法で利用することができる。例えば上記の発泡可能な点火組成物を一段式インフレータ装置で使用し、振動または衝撃によってガス生成材料が破損したり分解したりしないようにすることができる。
【００４４】
図1を参照すると、一段式インフレータ装置110は、一般に円筒形の外部輪郭を持っており、ハウジング112を備えている。ハウジング112は、例えば2つの構造部材、すなわち下方シェルまたは基部114と、上方シェルまたは拡散キャップ部116とで形成されている。これらの部材は、適切な方法で互いに接合または封止できることが望ましい。
【００４５】
ハウジング112は、一般に円筒形のチェンバーを規定する構造になっており、ここではそのチェンバーを参照番号118で表わす。チェンバー118には、所望の選択形状になったガス生成材料120、例えば従来技術で知られている火工品が収容されている。フィルタ群122がガス生成材料120を取り囲んでいる。
【００４６】
インフレータ装置110は、保持具124と、拡散ダンパ・パッド・クッション126と、基部ダンパ・パッド・クッション128を備えており、これらの部材が、インフレータ装置110の内部でガス生成材料120が不必要に音を立てたり接触したりすることを防止している。実際には、すでに説明したように、拡散ダンパ・パッド・クッション126および／または基部ダンパ・パッド・クッション128は、発泡可能な点火組成物を成形して加圧下で所定の温度まで加熱することにより発泡点火物質にしたもので構成することができる。
【００４７】
インフレータ装置110はさらに、全体を参照番号130で示した点火組立体を備えている。点火組立体130は、例えば、点火装置132と、点火装置のアダプタまたはホルダ134からなる。点火装置132は、取り付け用開口部136を通じてハウジング112に取り付けられ、あるいは嵌め込まれ、チェンバー118内の位置に来る。
【００４８】
点火装置132を作動させると、拡散ダンパ・パッド・クッション126および／または基部ダンパ・パッド・クッション128の発泡点火物質に点火する。この点火によって得られる生成物は、チェンバー118に収容されているガス生成材料120と所定の構成を通じて直接接触し、例えばそのガス生成材料120が点火して反応を開始する。この反応によって生成したガスは、インフレータ装置110から出て、組み合わさったエアバッグ・クッション（図示せず）に入る。
【００４９】
インフレータ装置110には、点火カップや点火管などの部品が不要であることがわかるであろう。このように不要な部品があることで、実際には、インフレータ装置の重量および／またはサイズを小さくできるほか、性能の信頼性を向上させることができるため、インフレータ装置の製造、および／または取り付け、および／または操作に関わるコストを大きく変化させること、すなわち低下させることができる。
【００５０】
特定の好ましい実施態様では、上記した発泡可能な点火組成物を用い、インフレータ装置の内面に付着させる発泡点火物質を形成することができる。例えば図2を参照して、その全体を参照番号210で表わすハイブリッド・インフレータ装置は、その少なくとも1つの内面に付着させる発泡可能な点火組成物を含んでいる。
【００５１】
ハイブリッド・インフレータ装置210は、貯蔵チェンバー214を有する圧力容器212を備えている。貯蔵チェンバー214には、一般に約2000psi〜約4000psiに加圧された不活性ガス、例えばアルゴン、ヘリウム、窒素、あるいは反応性ガス、例えば亜酸化窒素が充填されている。このハイブリッド・インフレータ装置210は、ディフューザ216と点火組立体218も備えている。これらの部材は、適切な方法で互いに接合または封止できることが望ましい。ディフューザ216は、破裂板（バースト・ディスク）240を備えている。この破裂板240は、貯蔵チェンバー214に収容されているガスを密封してディフューザ216から切り離す役割を持っている。
【００５２】
ハイブリッド・インフレータ装置210はさらに、ガスの加圧に用いる充填ポート220を備えている。この充填ポート220は圧力容器212と一体化しており、加圧後、ボール溶接222などによって適切に封止される。
【００５３】
ハイブリッド・インフレータ装置210はさらに、圧力容器212の内面の少なくとも一部と接触する発泡点火物質コーティング224を備えている。実際には、すでに説明したように、本発明の発泡可能な点火組成物を圧力容器212の選択した内面の少なくとも一部に付着させた後、所定の温度まで加熱して発泡点火物質コーティング224を形成することが望ましい。
【００５４】
点火組立体218は、点火装置226と、点火装置のアダプタまたはホルダ228を備えている。点火装置のアダプタ228は、取り付け用開口部230を通じて点火組立体218に取り付けられ、あるいは嵌め込まれていることが適当である。点火組立体218は、オリフィス236に隣接する容器234に収容された火工品充填物232も備えている。オリフィス236は、点火組立体218に取り付けられた破裂板238によって封止されている。
【００５５】
作動時、点火装置226は、容器234に収容された火工品充填物232を点火させる。火工品充填物232は、熱い炎とガスを十分な量含む反応生成物を生成させるため、容器234と破裂板238を突き破る。放出されたガスと熱い炎はオリフィス236を通過し、発泡点火物質コーティング224を点火させる。この点火によって得られる生成物は、チェンバー214に収容されているガスと所定の構成を通じて直接接触する。そのガスが加熱されると貯蔵チェンバー214内の圧力が十分なレベルまで上昇し、破裂板240を突き破る。そのため加熱されたガスはディフューザ216の中に放出され、ハイブリッド・インフレータ装置210を通り抜けて付随するエアバッグ・クッション（図示せず）に入る。
【００５６】
当業者によって本願明細書の記載から認められるように、ハイブリッド・インフレータ装置210には、ガス・ヒーター組立体の部品、例えばガス生成カップや付随するハードウエアが不要である。このように不要な部品があることで、実際には、インフレータ装置の重量および／またはサイズを小さくできるほか、性能の信頼性を向上させることができるため、インフレータ装置の製造、および／または取り付け、および／または操作に関わるコストを大きく変化させること、すなわち低下させることができる。
【００５７】
別の好ましい一実施態様では、上述の発泡可能な点火組成物を利用し、所定の形状、例えば円筒形またはスティック形を有する発泡点火物質を形成することができる。例えば図3に示したエアバッグ・インフレータ装置310は、細長くて一般に円筒形になったハウジング312を備えている。このハウジング312は鋼鉄やアルミニウムなどの金属でできており、円筒形の側壁314を備えている。側壁314の周囲には、インフレータ装置310が作動したときに付随するエアバッグ（図示せず）を膨脹させるためのガスを放出するガス・ポートまたはガス穴316が適切な間隔で複数個設けられている。
【００５８】
ハウジング312は、そのハウジングと一体化した円形の端部壁318となってその一端で閉じられている。端部壁318の中央には外側に突起した取り付けピン320があり、インフレータ装置310を選択した適切な位置、例えば自動車の計器板やダッシュボードの裏側に固定するのに使用される。ハウジング312の反対側の端部は、環状端部壁322によって閉じられている。環状端部壁322は中央部に開口部を持っており、ガス生成プロセスを開始させて付随するエアバッグ・クッションを膨脹させるための点火装置324がその中に差し込まれる。環状端部壁322は、インフレータ装置310の内部に収容されるすべての部品を所定の位置に配置した後、所定の位置に保持された状態で、金属の折り曲げ、圧延、慣性溶接のいずれかによって形成された環状の変形した末端フランジ326によってハウジング312を封止している。
【００５９】
ハウジング312の内部には、ワッシャー状の複数の環状ガス生成ウエハ328が細長い円筒形積層体329として収容されていて両方の端部壁318と322の間に延びている。膨脹ガスは、そのワッシャー状の複数の環状ガス生成ウエハ328が点火し燃焼することによって急速に生成する。ウエハ328は、アジ化ナトリウムやそれ以外のタイプのガス生成材料からなる固体材料で形成されており、ウエハが点火したときに比較的不活性なガスを大量に生成する。それぞれのウエハ328は、中央開口部330またはコア通路を備えている。中央開口部330は、ハウジング312内で両方の端部壁318と322の間に延びているウエハ積層体329全体を貫通する細長い中央通路332の短い1つの区画を形成している。積層体329の両端部にあるウエハ328は、それぞれ環状スペーサ334または336によって隣接するハウジングの末端壁318または322と離れた状態にされている。スペーサ334には中央コアまたは中央通路334aが、スペーサ336には中央コアまたは中央通路336aが形成されており、複数のウエハ328によって形成された細長い中央通路332の両端部の区画を形成している。
【００６０】
複数の固体状ガス生成ウエハ328からなる円筒形積層体329は、細長い中空のチューブ状フィルタ338で囲まれている。フィルタ338は、ガス生成ウエハ328が反応したときに発生する熱いガスを冷却し、熱い粒子を濾過して除くことで、そうでない場合に熱い粒子がガス放出ポート316から出て膨脹しているエアバッグとその直近の環境にダメージを与えることを防いでいる。フィルタ338は、金属スクリーン材料またはそれ以外のタイプのフィルタ媒体からなるいくつかの層340にすることができる。ハウジングの側壁314の内面に薄い金属ホイル342を接着させて封止した状態にすることでガス・ポート316を封止し、ハウジング312の内部に外から汚染物質が入らないようにする。ガス生成ウエハ328が点火したとき、金属ホイル342はハウジング312内のガス圧によって容易に破れるため、生成したガスがガス排出ポート316から自由に流出して付随するエアバッグ・クッションが膨らむ。
【００６１】
本発明によれば、発泡点火物質346は、細長い中央通路332の中に配置される。発泡点火物質346は、所定の形状（例えば円筒形、スティック形）を持っており、点火装置324に隣接する細長い中央通路332の中に配置するとよい。例えばいくつかの好ましい実施態様では、発泡点火物質346を、点火装置324に隣接して接触する状態で細長い中央通路332の中に配置することができる。別の好ましい一実施態様では、図3に示したように、発泡点火物質346を、点火装置324に隣接するが点火装置324とは適度な距離離した状態で細長い中央コア通路332の中に配置することができる。
【００６２】
点火装置324が作動すると、発泡点火物質346が点火してガス生成ウエハを点火させ、膨脹ガスの生成を開始させる。この点火によって生成した膨脹ガスは、インフレータ装置を通過して付随するエアバッグ・クッション（図示せず）の中に入る。
【００６３】
認められるように、インフレータ装置310には、点火チューブ、急速爆燃索すなわちRDC索などの部品が不要である。このように不要な部品があることで、実際には、インフレータ装置の重量および／またはサイズを小さくできるほか、性能の信頼性を向上させることができるため、インフレータ装置の製造、および／または取り付け、および／または操作に関わるコストを大きく変化させること、すなわち低下させることができる。
【００６４】
次いで、下記の実施例を参照して本発明をさらに詳しく説明する。下記の実施例には、本発明の実施に関係するさまざまな特徴を示してある。本発明の精神に含まれるあらゆる変更は保護され、したがって本発明がこの実施例に限定されることはないものとする。
【実施例】
【００６５】
下記の第１表に示した本発明による発泡可能な点火組成物を調製した。フルオロポリマー結合酸化剤（フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロペンのジポリマーで、デュポン・ダウ・エラストマーズL.L.C.社からVITON Aの登録商標で入手可能なもの）と、ポリトリフルオロクロロエチレンを含む可塑剤とを同じ重量のアセトンで溶媒和して溶液を形成した。次に、トリメタクリル酸トリメチロールプロパンを含む二官能架橋剤をその溶液に添加し、前駆体ポリマー溶液を形成した。金属燃料であるマグネシウム、発泡剤であるp-トルエンスルホニルセミカバジド、架橋剤である過酸化ベンゾイルを含む乾燥成分を混合し、前駆体ブレンドを形成した。この前駆体ブレンドを前駆体ポリマー溶液の中に完全に混合し、発泡可能な点火組成物を形成した。
【００６６】
上記のようにして調製した発泡可能な点火組成物は、下記の第２表に示した特性または特徴を有していた。
【００６７】
【表１】
0005426062.tif 000002
【００６８】
【表２】
0005426062.tif 000003
【００６９】
上述の発泡可能な点火組成物が点火することによって生成する主要な燃焼生成物としては、炭素、フッ化マグネシウム、水素が挙げられる。このような燃焼生成物は燃料成分を豊富に含んでいるため、本発明の発泡点火物質をハイブリッド・インフレータ装置の中で燃料成分の少ないガス生成材料または追加の酸化剤、例えば酸素、亜酸化窒素と組み合わせ、エネルギー出力を増大させることが望ましい。
【００７０】
したがって本発明により、所定の温度まで加熱することによって発泡点火物質を形成することのできる発泡可能な点火組成物が提供される。得られた発泡点火物質は、膨脹可能な拘束装置のインフレータ装置で使用することができる。より具体的には、本発明により、所定の温度まで加熱することによって、組み合わさったガス生成材料とサイズが同程度であり、表面積が粉末点火材料と同程度である多孔性発泡点火物質を形成することのできる発泡可能な点火組成物が提供される。さらに、本発明により、押し出し加工または型成形によって所定の形状、例えばダンパ・パッド・クッションの形状、を有する発泡点火物質を形成することのできる発泡可能な点火組成物が提供される。本発明により、表面に付着させることによって発泡点火物質コーティングを形成することのできる発泡可能な点火組成物も提供される。
【００７１】
本願明細書において、本発明は説明目的で記載されているので、この明細書に具体的に開示していない要素、部分、ステップ、部品、成分がなくとも適宜本発明を実施することができる。
【００７２】
また、上記した詳細な説明では本発明をいくつかの好ましい実施態様と関連させて記述し、説明のために多くの詳細な事柄を提示してきたが、当業者であるならば、本発明には別の実施態様もあること、またこの明細書で記述した詳細な事柄の一部は、本発明の基本原理から逸脱することなく大きく変更しうることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】発泡可能な点火組成物から形成したダンパ・パッド・クッションを含む一段式インフレータ装置の側方断面図である。
【図２】本発明の一実施態様による、発泡点火物質が内面にコーティングされた一段式ハイブリッド・インフレータ装置の側方断面図である。
【図３】本発明の一実施態様による、発泡可能な点火組成物から形成した円筒形点火スティックを含む一段式の乗員用インフレータ装置の側方断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１１０    一段式インフレータ装置
１１２    ハウジング
１１４    基部
１１６    拡散キャップ部
１１８    チェンバー
１２０    ガス生成材料
１３０    点火組立体
【図１】
0005426062.tif 000004
【図２】
0005426062.tif 000005
【図３】
0005426062.tif 000006