(57)【要約】【課題】発熱量が低く、かつ、良好な着火性を持つガス発生剤を提供し、更に、このガス発生剤を有するガス発生器を提供する。【解決手段】テトラゾ−ル類又はグアニジン類、硝酸塩又は過塩素酸塩及び塩基性炭酸塩を含有し、塩基性炭酸塩の含有量が２０重量％を超え、４０重量％以下であるガス発生剤組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
テトラゾ−ル類又はグアニジン類、硝酸塩又は過塩素酸塩及び塩基性炭酸塩を含有し、塩基性炭酸塩の含有量が２０重量％を超え、４０重量％以下であるガス発生剤組成物。
【請求項２】
水酸化アルミニウムを含有しない請求項１に記載のガス発生剤組成物。
【請求項３】
テトラゾ−ル類がテトラゾール、５−アミノテトラゾール、５−アミノテトラゾールの亜鉛塩、５−アミノテトラゾールの銅塩、５−ニトロアミノテトラゾール、ビテトラゾール、ビテトラゾールカリウム塩、ビテトラゾールナトリウム塩、ビテトラゾールマグネシウム塩、ビテトラゾールカルシウム塩、ビテトラゾール銅塩、ビテトラゾールメラミン塩又はビテトラゾールジアンモニウム塩である請求項１又は２に記載のガス発生剤組成物。
【請求項４】
塩基性炭酸塩が塩基性炭酸コバルト、塩基性炭酸亜鉛、塩基性炭酸カルシウム、塩基性炭酸ニッケル、塩基性炭酸マグネシウム又は塩基性炭酸銅である請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス発生剤組成物。
【請求項５】
硝酸塩が硝酸アルカリ土類金属の塩である請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス発生剤組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のガス発生剤組成物を有する自動車乗員保護装置用ガス発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱量が低く、燃焼性が良く、かつ、着火性が良いガス発生剤組成物及びこれを有するガス発生器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車乗員保護装置用ガス発生器、即ち、エアバッグ用ガス発生器に使用されるガス発生剤として、特許文献１に記載のエアバッグ用ガス発生剤（５−アミノテトラゾ−ル、硝酸ストロンチウム等を含む）が挙げられる。このガス発生剤は、比較的、燃焼性が良い。  また、特許文献２には、燃料成分として硝酸グアニジン、酸化剤として硝酸ストロンチウム、添加剤として塩基性硝酸銅等を含有するエアバッグ用ガス発生剤が開示されている。このガス発生剤は、発熱量が低いという利点がある。
また、特許文献３には、燃料成分として有機化合物、酸化剤として含酸素酸化剤及び水酸化アルミニウムを必須成分とするガス発生剤が開示されている。
更に、特許文献４には、燃料成分としてテトラゾ−ル類化合物、酸化剤として硝酸塩、添加剤として塩基性金属炭酸塩等を含むガス発生剤が開示されている。
【０００３】
本発明者らの実験によると、特許文献１に記載のガス発生剤では、燃焼性は比較的良いものの、発熱量が高い。このため、発生したガスを冷却するためのフィルタ−には、熱容量の大きなものが必要であり、ガス発生器は、より大きな重量の重いフィルタ−を含むことになる。
【０００４】
本発明者らの実験によると、特許文献２に記載のガス発生剤では、発熱量は低いものの、燃焼性が悪い。この燃焼性の悪いガス発生剤でもガス発生器内の圧力を高くすることにより燃焼させることができる。しかし、高圧に耐えるハウジングにする必要があり、必然的にガス発生器を構成するハウジングの厚みを厚くするか高価な高張力鋼を使用する。
【０００５】
特許文献３に記載のガス発生剤では、その文献の明細書の実施例３４〜３６を見ると、用いる水酸化アルミニウムの量を増やすと、燃焼速度が下がってしまっている。燃焼速度が下がってしまうガス発生剤では、ガス発生剤をガス発生器に組み込んだ場合、エアバッグの膨らみが遅くなり目的を果たさない。そういう意味では、特許文献３に記載のガス発生剤では、問題が残っている。また、水酸化アルミニウムを用いると、水酸化アルミニウム中の水酸基から水が発生し、水の発生により、エアバッグが膨んだ時の張りが弱くなることが考えられる。
【０００６】
特許文献４では、ガス発生剤に使用される塩基性金属炭酸塩の５０％平均粒子径について触れていない。また、特許文献４の明細書の段落〔００４２〕によれば、ガス発生剤の燃料成分として５−アミノテトラゾ−ルを用いる場合には、乾燥後に、ガス発生剤中に少量の水分が残存する傾向にある旨開示がある。これに対し、その実施例では、燃料成分としてニトログアニジンを用いて水分含有率を低くしたことを示している。従って、燃料成分に５−アミノテトラゾ−ルを加えたガス発生剤では、本当に効果が期待できるのか疑問に残る。
【０００７】
【特許文献１】国際公開第９８／２９３６１号パンフレット
【特許文献２】国際公開第０２／３０８５０号パンフレット
【特許文献３】特開２００４―１５５６４５号公報
【特許文献４】特開２００３―３２１２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来のものに比べ、発熱量が低く、燃焼性が良く、着火性が良いという要素を同時に満たすガス発生剤組成物を得、更に、これを有するガス発生器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、塩基性炭酸塩の含有量を規定することにより、ガス発生剤組成物において発熱量が低く、良好な着火性を示すことを見出した。
【００１０】
即ち、本発明は、次の（１）〜（６）に関する。
（１）テトラゾ−ル類又はグアニジン類、硝酸塩又は過塩素酸塩及び塩基性炭酸塩を含有      し、塩基性炭酸塩の含有量が２０重量％を超え、４０重量％以下であるガス発生剤      組成物。
（２）水酸化アルミニウムを含有しない（１）に記載のガス発生剤組成物。
（３）テトラゾ−ル類がテトラゾール、５−アミノテトラゾール、５−アミノテトラゾー      ルの亜鉛塩、５−アミノテトラゾールの銅塩、５−ニトロアミノテトラゾール、ビ      テトラゾール、ビテトラゾールカリウム塩、ビテトラゾールナトリウム塩、ビテト      ラゾールマグネシウム塩、ビテトラゾールカルシウム塩、ビテトラゾール銅塩、ビ      テトラゾールメラミン塩又はビテトラゾールジアンモニウム塩である（１）又は（      ２）に記載のガス発生剤組成物。
（４）塩基性炭酸塩が塩基性炭酸コバルト、塩基性炭酸亜鉛、塩基性炭酸カルシウム、塩      基性炭酸ニッケル、塩基性炭酸マグネシウム又は塩基性炭酸銅である（１）〜（３      ）のいずれか一項に記載のガス発生剤組成物。
（５）硝酸塩が硝酸アルカリ土類金属の塩である（１）〜（４）のいずれか一項に記載の      ガス発生剤組成物。
（６）（１）〜（５）のいずれか一項に記載のガス発生剤組成物を有する自動車乗員保護      装置用ガス発生器。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、発熱量が低く、良好な燃焼性を持ち、更に着火性の良いガス発生剤組成物を得ることができ、また、これを有するガス発生器を得ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、テトラゾ−ル類又はグアニジン類、硝酸塩又は過塩素酸塩及び塩基性炭酸塩を含有し、塩基性炭酸塩の含有量が２０重量％を超え、４０重量％以下であるガス発生剤組成物に関する。
【００１３】
本発明では、燃料成分としてテトラゾール類又はグアニジン類が使用される。
【００１４】
テトラゾール類としては、例えばテトラゾール、５−アミノテトラゾール、５−アミノテトラゾールの亜鉛塩、５−アミノテトラゾールの銅塩、５−ニトロアミノテトラゾール、ビテトラゾール、ビテトラゾールカリウム塩、ビテトラゾールナトリウム塩、ビテトラゾールマグネシウム塩、ビテトラゾールカルシウム塩、ビテトラゾール銅塩、ビテトラゾールメラミン塩又はビテトラゾールジアンモニウム塩等を用いることができる。中でも、５−アミノテトラゾールは、安定性、安全性を含めて極めて取り扱いが容易であり、価格も安価であって、好ましい物質である。テトラゾール類のガス発生剤組成物中への含有量（割合）は、好ましくは２０〜４０重量％である。また、テトラゾ−ル類の５０％平均粒子径は、大きすぎるとガス発生剤成形体とした場合の強度が低下し、また、小さすぎると凝集し、均一に分散させることが困難であるため、５〜８０μｍが好ましく、さらに好ましくは、８〜５０μｍである。
【００１５】
グアニジン類としては、例えばグアニジン、炭酸グアニジン、ニトログアニジン、硝酸グアニジン、ジシアンジアミド、ニトロアミノグアニジン等が挙げられる。グアニジン類のガス発生剤組成物中への含有量（割合）は、好ましくは２０〜４０重量％である。またグアニジン類の５０％平均粒子径は、５〜８０μｍが好ましく、さらに好ましくは、１０〜５０μｍである。
【００１６】
本発明では、酸化剤が使用される。酸化剤としては、例えば、硝酸塩、過塩素酸塩、塩基性炭酸塩が挙げられる。
【００１７】
硝酸塩としては、例えば、硝酸アルカリ土類金属の塩が挙げられ、硝酸アルカリ土類金属の塩としては、例えば硝酸ストロンチウムが挙げられる。また、硝酸塩のガス発生剤組成物中への含有量（割合）は、３５重量％〜５０重量％が好ましい。硝酸塩の５０％平均粒子径は、１０〜３０μｍが好ましく、１０〜２０μｍがより好ましい。
【００１８】
過塩素酸塩としては、例えば、過塩素酸カリウム、過塩素酸アンモニウムが挙げられるまた、過塩素酸塩のガス発生剤組成物中への含有量（割合）は、３５重量％〜５０重量％が好ましい。
【００１９】
塩基性炭酸塩としては、例えば、塩基性炭酸コバルト、塩基性炭酸亜鉛、塩基性炭酸カルシウム、塩基性炭酸ニッケル、塩基性炭酸マグネシウム又は塩基性炭酸銅等が挙げられる。中でも塩基性炭酸銅が好ましい。その化学式は、一般的に２ＣｕＣＯ３・Ｃｕ（ＯＨ）２ 、ＣｕＣＯ３・Ｃｕ（ＯＨ）２で表される。
【００２０】
塩基性炭酸塩の５０％平均粒子径は、好ましくは、１〜３０μｍであり、より好ましくは、３〜２５μｍである。
【００２１】
塩基性炭酸塩のガス発生剤組成物中への含有量（割合）は、２０重量％を超え〜４０重量％であり、２０重量％を超え〜３０重量％が好ましく、２１．５重量％〜２５重量％がより好ましい。
【００２２】
本発明で使用する塩基性炭酸塩の好ましい比表面積は、３〜３５ｍ２／ｇである。比表面積は、ＢＥＴ法により測定できる。
【００２３】
本発明のガス発生剤組成物の好ましい線燃焼速度は、６〜１５ｍｍ／ｓであり、好ましい圧力指数は、０．２０〜０．２８である。線燃焼速度及び圧力指数は、密閉容器中の圧力−時間曲線を求め、燃焼方程式、形状関数から算出できる。
【００２４】
本発明のガス発生剤組成物の好ましい組み合わせは、テトラゾ−ル類、硝酸塩、塩基性炭酸塩を含むものであり、具体的には、５−アミノテトラゾ−ル、硝酸ストロンチウム、塩基性炭酸銅である。
【００２５】
本発明のガス発生剤組成物は水酸化アルミニウムを含まないものが好ましい。
【００２６】
本発明のガス発生剤組成物は、添加剤を含むことができる。添加剤としては、例えばバインダ−、成形用助剤、スラグ形成剤、燃焼調整剤等が挙げられる。
【００２７】
バインダーは、ガス発生剤の燃焼挙動に大幅な悪影響を与えないものであれば何れでも使用可能である。バインダーとしては、例えばカルボキシメチルセルロースの金属塩、ヒドロキシエチルセルロース、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ニトロセルロース、微結晶性セルロース、グアガム、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、澱粉等の高分子化合物、ステアリン酸塩等の有機バインダー、二硫化モリブデン、合成ヒドロキシタルサイト、酸性白土、タルク、ベントナイト、ケイソウ土、カオリン、シリカ、アルミナ等の無機バインダー等を挙げることができる。
【００２８】
本発明のガス発生剤組成物中へのバインダーの配合割合は、圧縮成形の場合、０．０５〜１０重量％の範囲が好ましく、０．０５〜５重量％の範囲がより好ましい。また、押出成形においては０．０５〜１５重量％の範囲であることが好ましく、０．０５〜５重量％の範囲が好ましい。量的には多い側でより成形体の破壊強度が強くなるが、ガス発生剤組成物中への炭素原子及び水素原子の数が増大し、炭素原子の不完全燃焼生成物である微量一酸化炭素ガスの濃度が増大し、発生ガスの品質を低下させ、また燃焼を阻害することから、最低量での使用が好ましい。特に１５重量％を超える量では酸化剤の相対的存在割合の増大を必要とし、ガス発生剤組成物の相対的割合が低下し、実用できるガス発生器システムの成立が困難となる。
【００２９】
成形用助剤は、圧縮成形の場合には、例えば圧縮物の一部が圧縮杵へ付着することを防止するため、また、押出成形の場合には、例えば押出圧力を低減するため等の、成形体の製造を容易にするために添加される。この成形用助剤としては、例えば、上記のバインダ−において使用される有機化合物が挙げられる。バインダ−との違いは、その添加量で、バインダ−の場合は、その性能を発揮させるためには、少なくとも２重量％の添加が必要であるが、成形用助剤として使用する場合、その性能を発揮させるためには、２重量％未満、好ましくは、０．２〜１．５重量％程度である。
【００３０】
スラグ形成剤は、ガス発生剤組成物中の特に酸化剤成分から発生する金属酸化物との相互作用により、ガス発生器内のフィルターでの濾過を容易にするために添加される。
【００３１】
スラグ形成剤としては、例えば窒化珪素、炭化珪素、酸性白土、シリカ、ベントナイト系、カオリン系等のアルミノケイ酸塩を主成分とする天然に産する粘土、合成マイカ、合成カオリナイト、合成スメクタイト等の人工的粘土、含水マグネシウムケイ酸塩鉱物の一種であるタルク等から選ばれるものを挙げることができ、これらの中でも酸性白土又はシリカが好ましく、特に酸性白土が好ましい。
【００３２】
スラグ形成剤の配合割合は０〜２０重量％の範囲が好ましく、２〜１０重量％の範囲が特に好ましい。多すぎると線燃焼速度の低下及びガス発生効率の低下をもたらし、少なすぎるとスラグ形成能を十分発揮することができない。
【００３３】
燃焼調整剤としては、例えば金属酸化物、フェロシリコン、活性炭、グラファイト、或いはヘキソ−ゲン、オクト−ゲン、３−ニトロ−１，２，４−トリアゾ−ル等の化合火薬が使用可能である。金属酸化物としては、好ましくは、酸化銅、酸化鉄、酸化コバルト、二酸化マンガン、酸化亜鉛等である。
【００３４】
燃焼調整剤の配合割合は０〜２０重量％の範囲が好ましく、２〜１０重量％の範囲が特に好ましい。多すぎるとガス発生効率の低下をもたらし、また、少なすぎると十分な燃焼速度を得ることができない。
【００３５】
次に、本発明のガス発生剤組成物の製造方法の一例を説明する。前記したテトラゾ−ル類又はグアニジン類、硝酸塩又は過塩素酸塩及び塩基性炭酸塩を、まず、Ｖ型混合機、またはボールミル等に入れ、混合する。ここに、ポリビニルアルコールを水または溶媒に溶かして適量噴霧しながら混合し、湿状の薬塊を得る。この後、造粒を行い、乾燥させると強固な顆粒が得られる。これを打錠し、ガス発生剤成型体としてもよい。また、湿状の薬塊をそのまま押出成型機により、押出成型品にしてもよい。
【００３６】
本発明のガス発生剤組成物の形状としては、例えば丸薬、錠剤、ペレット、ブリケット、単孔円筒状、多孔円筒状、ディスク状等が挙げられる。錠剤のものを好ましく用いることができる。錠剤の場合、その直径は、好ましくは、４．０〜８．０ｍｍ、高さは、好ましくは、１．０〜３．０ｍｍである。
【００３７】
本発明のガス発生剤組成物の発熱量は、好ましくは２５００〜２８００Ｊ／ｇである。発熱量は、カロリーメータ（島津製作所製、型式；ＣＡ−４Ｐ）により測定した。
【００３８】
次に、本発明のガス発生器について、図１等を用いて説明する。図１は、ガス発生器の断面図である。本発明のガス発生器１は、上蓋６と、下蓋１０と、点火器２と伝火薬３が配置された中央の点火手段７と、その周囲のガス発生剤４が充填された燃焼室８と、さらに冷却フィルタ−部材９とから構成されている。ガス発生器１は、主に、例えば運転席用等の自動車乗員保護装置用のものとして好適に使用される。
【００３９】
ガス発生器１の構造を具体的に説明する。上蓋６及び下蓋１０は、鉄、ステンレス、アルミニウム、鋼材等の金属でできている。上蓋６と下蓋１０は、圧接、溶接によって接合されている。上蓋６には、複数のガス放出孔１１が形成されている。ガス放出孔１１を燃焼室８側から帯状のアルミニウムテ−プ等のラプチャ−部材１２が貼り付けられ、燃焼室８内を密封している。
【００４０】
中央に設けられている点火手段７は、周囲に複数の伝火孔１５を有する有底の内筒体１３と、この内筒体１３内に装填された伝火薬３と、この伝火薬３に接するように設けられた点火器２とで構成されている。伝火薬３は、公知のものを用いることができ、その成分としては、５−アミノテトラゾール、硝酸カリウム、合成ヒドロタルサイト、三酸化モリブデン、窒化珪素を含むものを好ましく用いることができる。内筒体１３は、点火手段保持部に対しカシメ固定等の方法により固定されている。
【００４１】
上蓋６及び下蓋１０内には、フィルタ部材９が設けられている。冷却フィルタ部材９は、例えばメリヤス編み金網、平織金網、クリンプ織り金属線材或いは巻き金属線材の集合体を円環状に成形することによって安価に製造される。
【００４２】
冷却フィルタ部材９の外周部のガス放出孔１１の周辺部には、フィルタ押え部材５が設けられている。フィルタ押え部材５は、いわゆるパンチングメタルと称される複数の孔が形成された板状部材がリング状に形成されているものである。このように、ガス放出孔１１の周辺部の冷却フィルタ部材９の外周部にフィルタ押え部材５を設けることで、ガスが放出する際の圧力によって冷却フィルタ部材９が変形することが抑制される。
【００４３】
冷却フィルタ部材９の内周部内にはガス発生剤４が装填されて、燃焼室８となっている。そして、これらガス発生剤４が、点火手段７からの火炎及び熱粒子によって燃焼する
【００４４】
ガス発生器１は、１筒式のガス発生器として、主に、運転席側のインストルメントパネル内に装着されることになるエアバッグモジュールに組み込まれる。エアバッグモジュールに取り付けられる際には、フランジ１４をモジュールに固定することによって取り付けることができる。
【００４５】
そして、エアバッグモジュールに組み込まれた後、ガス発生器１の点火手段７は、図示省略する車両側コネクタに接続される。
【００４６】
以上のようにして、自動車に搭載されたガス発生器１は、例えば、衝突センサが自動車の衝突を検出することで、点火手段７に接続されているスクイブ点火回路によって点火手段７が作動して、燃焼室８内のガス発生剤４を燃焼させて高温ガスを発生させる。このとき、燃焼室８内は圧力が上昇する。そして、燃焼室８内で発生した高温ガスは、冷却フィルタ部材９を通過して、ラプチャー部材１２を破ってガス放出孔１１から放出される。高温ガスが冷却フィルタ部材９を通過する際に、ガスの冷却及び残渣の捕集がなされる。また、冷却フィルタ部材９が、燃焼室８の略全域にわたり設けられているため、冷却フィルタ部材９を有効に利用することができる。このため、十分に冷却されるとともに、残渣が十分に捕集されたガスを放出することが可能となる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例により、本発明をより詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００４８】
実施例１
５−アミノテトラゾール：３０．８重量部（５０％平均粒子径、１０μｍ）、塩基性炭酸銅：２２．０重量部（５０％平均粒子径、２０μｍ）、硝酸ストロンチウム：４４．２重量部（５０％平均粒子径１３μｍ）、酸性白土：３．０重量部をボールミルにより乾式混合した。次に、ポリビニルアルコール：０．１重量部を、ガス発生剤組成物全量に対して、１１重量％の水で希釈し、この水溶液を噴霧しながら混合し、その後湿式造粒を行い、粒径１ｍｍ以下の顆粒状にした。この顆粒を９０℃で１５時間乾燥した後、回転式打錠機で直径６ｍｍ、高さ２．０ｍｍの形状にプレス成形し、その後、１１０℃で１５時間乾燥させ、本発明のガス発生剤組成物の錠剤を得た。
【００４９】
比較例１（特許文献１に記載のガス発生剤）
燃料成分として５−アミノテトラゾ−ル（５−ＡＴＺ）を３２．５重量部と、酸化剤として硝酸ストロンチウム（ＳｒＮ）を６０．２％と、スラグ形成剤として窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）を３．０と、合成ヒドロタルサイト（ＨＴＳ）を４．３重量部を、夫々Ｖ型混合機により乾式混合した。尚、混合に際し、予め５−ＡＴＺ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％平均粒子径で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％平均粒子径で１０μｍ程度に粉砕処理した。前記混合後の粉末をロータリーミキサにて、成形性改良剤としてのポリビニルアルコール水溶液を噴霧して湿式混練造粒を行い、粒径１ｍｍ以下の顆粒状に成形した。この際に噴霧したポリビニルアルコールの量は、混合物全体に対して０．０５％である。この顆粒を加熱乾燥した後、更にステアリン酸亜鉛を、混合物全体に対して０．２％添加混合し、回転式打錠機でプレス成形して直径５ｍｍ，高さ２ｍｍ，重量８８ｍｇのガス発生剤の錠剤を得て、この錠剤を１１０℃で１０時間、熱処理を行って、ガス発生剤を得た。
【００５０】
比較例２（特許文献２に記載のガス発生剤）
硝酸グアニジン：５２．７重量部（５０％平均粒子径、２０μｍ）、酸化剤成分として硝酸ストロンチウム：２２．４重量部（５０％平均粒子径、１３μｍ）、及び塩基性硝酸銅：２１．９重量部（５０％平均粒子径１０μｍ）、バインダとして酸性白土：２．０重量部、燃焼調整剤としてグラファイト：１．０重量部をＶ型混合機により乾式混合した。次に、ポリビニルアルコール：０．１重量部を、ガス発生剤組成物全量に対して、１０重量％の水で希釈し、この水溶液を噴霧しながら混合し、その後、湿式造粒を行い、粒径１ｍｍ以下の顆粒状にした。この顆粒を９０℃で１５時間乾燥した後、回転式打錠機で直径５ｍｍ、高さ１．５ｍｍの形状にプレス成形し、その後、１０５℃で１５時間乾燥させ、ガス発生剤組成物の錠剤を得た。
【００５１】
ガス発生剤の発熱量、圧力指数及び線燃焼速度の測定
実施例１、比較例１、２で得られた各ガス発生剤を用いて、これらの発熱量を測定し、比較した。表１に、発熱量の結果をまとめた。
なお、発熱量はボンブカロリーメーターにより測定を行った。ＳＵＳ製の密閉容器中に、実施例１、比較例１、２で得られた各ガス発生剤を１．０ｇ計量し、ニクロム線を接触させた状態で蓋を閉じた。これを断熱容器中に水が満たされている中に投入し、ニクロム線を通電させて着火させ、組成物を完全燃焼させた。上昇した水の温度と比熱から発熱量を計算した。
線燃焼速度及び圧力指数は、密閉容器中の圧力−時間曲線を求め、燃焼方程式、形状関数から算出した。具体的には、燃焼方程式
ｄＰ／ｄＴ＝Ｐｍ・Ｓ／Ｖ・ｗ・φ（Ｚ）・Ｐｎ  
この式の両対数をとると
ｌｎ{（ｄＰ／ｄＴ）／Ｐｍ（φ（Ｚ））}＝ｌｎ（Ｓ・ｗ／Ｖ）＋ｎ（ｌｎＰ）となる。これをグラフにプロットし得られた直線の傾きから圧力指数が求められ、その直線の切片から線燃焼速度が算出できる。ここで、ｗ：線燃焼速度、Ｐｍ：最高圧力、Ｓ：ペレットの初期表面積、Ｖ：ペレットの初期体積、φ（Ｚ）：形状関数、Ｐ：容器内圧力、ｎ：圧力指数である。
【００５２】
表１              
組成           燃焼温度     圧力指数    線燃焼速度    発熱量
組成比           （Ｋ）       （ｎ）    （ｍｍ／ｓ） （Ｊ／ｇ）
実施例１   5-ATZ/ SrN/ bcc/AC      2140         0.26         10.7        2725               30.8/44.2/22.0/3.0
比較例１   5-ATZ/ SrN/HTS/Si3N4    2640         0.30         4.90        3200
32.5/60.2/4.3/3.0
比較例２    GN/ SrN/ bcn/ AC/G     2100         0.54         1.20        2900
52.7/22.4/21.9/2.0/1.0   
【００５３】
表１において、5-ATZは、５−アミノテトラゾ−ル、bccは、塩基性炭酸銅、 SrNは、硝酸ストロンチウム、ACは、酸性白土、HTSは、合成ヒドロタルサイト、Si3N4は、窒化珪素、GNは、硝酸グアニジン、bcnは、塩基性硝酸銅、Gは、グラファイトをそれぞれ意味する。
【００５４】
表１によれば、実施例１のガス発生剤は、比較例１、２のガス発生剤に比べて、燃焼温度が低く、発熱量が低い値となった。また、圧力指数の値が低く、線燃焼速度の値が高かった。
圧力指数とは、燃焼系内の圧力変動に対する燃焼速度の変化の指標である。一般に燃焼速度は温度・圧力に依存し、これらが高くなるとそれに伴い高くなる。よって、ガス発生剤組成物の圧力指数が低いということは、燃焼系内の圧力変動に対して安定した燃焼速度が得られることになる。
また、線燃焼速度が高いと、ガス発生器の内圧を高くしなくても所望の燃焼速度が得られるため、ガス発生器のハウジングの肉厚を薄くすることができ、ガス発生器の軽量化が実現できる。
【００５５】
錠剤硬度の測定（熱衝撃試験）
実施例１で得たガス発生剤（形状は錠剤）を用いて、−４０℃〜１０７℃を１５０サイクル行う熱衝撃試験を行い、錠剤硬度をモンサント硬度計により測定した。その結果を表２に示す。
【００５６】
表２
錠剤硬度
塩基性炭酸銅の５０％平均粒子径        試験投入前        試験投入後
実施例１               ２０μｍ                 １６．１ｋｇｆ    １４．９ｋｇｆ
【００５７】
表２によれば、実施例１（塩基性炭酸銅の５０％平均粒子径が２０μｍ）のガス発生剤では、熱衝撃試験後であっても錠剤の劣化は認められなかった。
【００５８】
ガス発生剤の着火性の測定（６０Ｌタンク試験より）
図１に示されるガス発生器１を用いて、６０Ｌタンク試験を行い、実施例１、比較例１のガス発生剤に対する着火性を検討した。今回は低温環境下での着火性を確認する為に、このガス発生器１を−４０℃で４時間放置した後に、内容積６０リットルの密閉容器に取り付け、ガス発生器１を作動させ、圧力を測定した。ここで、図２に示すように、Ｐ１は容器内の最大到達圧力、ｔ１は点火装置への通電からガス発生器の作動に至るまでの時間、ｔ２はガス発生器の作動から圧力Ｐ１が得られるまでの時間を表す。ガス発生剤の着火性能は低温試験の場合、ｔ１の時間が１０ｍｓ以内であることが求められ、この範囲を越える場合、ガス発生器は作動遅れを発生し、十分な性能を発揮しない。ここでは、点火器への通電からガス発生器の作動に至るまでの時間ｔ１を示した。
【００５９】
６０Ｌタンク試験結果を表３にまとめた。なお、実施例１のガス発生剤、比較例２のガス発生剤を図１で示されるガス発生器１（実施例２、比較例３）にそれぞれ４０．５ｇ、３１ｇを充填し、６０Ｌタンク試験に用いた。
【００６０】
表３
ｔ１      ｔ２        Ｐ１
使用したガス発生剤   使用した伝火薬    [ｍｓ]    [ｍｓ]     [ｋＰａ]
実施例２  実施例１のガス発生剤     ＡＴＰＮ      ４．６     ７０．０  １６０．６比較例３  比較例２のガス発生剤     ＡＴＰＮ      ５．０   ５００．０  １５０．０
【００６１】
表３において、ＡＴＰＮは、伝火薬を示し、５−アミノテトラゾール、硝酸カリウム、合成ヒドロタルサイト、三酸化モリブデン、窒化珪素を含む組成のものである。
６０Ｌタンク試験の表３の結果から、実施例１で得られたガス発生剤を用いた実施例２では、−４０℃という過酷な低温環境下において、比較例１で得られたガス発生剤を用いた比較例３のものに比べて、ｔ１の値は、ほぼ同じであった。これは、使用した伝火薬が燃焼したものである。しかし、ｔ２の値は、はるかに短かった。実施例２では、比較例３に比べて、ガス発生剤の着火が良く、燃焼性が良かったことを意味する。実施例２のものは、少ない薬量で確実な着火性能を持つガス発生器を提供することが可能となる。
【００６２】
本発明のガス発生剤組成物は、従来のものに比べ、発熱量の低くいものであった。このようなガス発生剤をガス発生器に組み込んだ時、フィルタ−の重量を減らすことが可能と考えられ、ガス発生器にとっては、好ましい結果になると考えられる。また、用いる塩基性炭酸塩の含有量を規定することにより、粉化せず、着火性の良いガス発生剤を得ることができた。更にこれを有するガス発生器を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】６０Ｌタンク試験で使用したガス発生器の構造を示す要部断面模式図である。
【図２】本発明のガス発生剤組成物を用いたガス発生器を作動して得られた６０Lタンクテストの燃焼状態を、時間と圧力の関係で示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１  ガス発生器
２  点火器
３  伝火薬
４  ガス発生剤
５  フィルタ押え部材
６  上蓋
７  点火手段
８  燃焼室
９  冷却フィルタ部材
１０  下蓋
１１  ガス放出孔
１２  ラプチャ−部材
１３  内筒体
１４  フランジ
１５  伝火孔
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
【図１】
2006076849.tif 000002
【図２】
2006076849.tif 000003