(57)【要約】【課題】  高ガス化率を維持しながら、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性を向上させることのできるガス発生器用の着火剤を提供する。【解決手段】  プリテンショナー用ガス発生器１２は、燃焼によりガスを発生するガス発生剤２５が収容される燃焼室２４と、前記ガス発生剤２５を燃焼させるために通電により点火機能を発現する電気点火具２２とにより構成されている。ガス発生剤２５は非アジド系ガス発生剤により構成され、燃焼室２４内には非アジド系ガス発生剤と着火剤２６とが混合された状態で収容されている。着火剤２６の燃焼速度は非アジド系ガス発生剤の燃焼速度より速くなるように構成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼によりガスを発生するガス発生剤が収容される燃焼室と、前記ガス発生剤を燃焼させるために通電により点火機能を発現する点火部とを備える車両の乗員保護装置用ガス発生器に用いられ、前記燃焼室又は点火部に収容される着火剤であって、前記ガス発生剤は非アジド系ガス発生剤であり、かつ着火剤の燃焼速度が非アジド系ガス発生剤の燃焼速度より速くなるように構成されていることを特徴とするガス発生器用の着火剤。
【請求項２】
前記燃焼速度は、点火部に対する通電開始から燃焼室で発生したガスによる最大圧力までの到達時間によって規定され、着火剤の到達時間が非アジド系ガス発生剤の到達時間より短くなるように構成されている請求項１に記載のガス発生器用の着火剤。
【請求項３】
前記着火剤の到達時間は、密閉容器内に着火剤又はガス発生剤を装填密度０.０５９ｇ／ｍｌとなるように装填したときの燃焼試験で点火部に対する通電開始から密閉容器内で発生したガスによる最大圧力までの到達時間で判断され、その到達時間が着火剤について５〜２０ミリ秒であり、非アジド系ガス発生剤について２５〜１００ミリ秒である請求項２に記載のガス発生器用の着火剤。
【請求項４】
前記乗員保護装置用ガス発生器は、燃焼室で発生するガスによりシートベルトを引き込むように構成されたプリテンショナー用ガス発生器である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガス発生器用の着火剤。
【請求項５】
前記乗員保護装置用ガス発生器は、燃焼室で発生するガスによりエアバッグを膨張させるように構成されたエアバッグ用ガス発生器である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガス発生器用の着火剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両に搭載され、乗員保護装置としてのエアバッグを膨張させるためのガス発生器、或はシ−トベルトを巻き取るためのプリテンショナ−用ガス発生器に使用される着火剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車等の車両には、衝突時のショックから乗員を保護するためにエアバッグやシ−トベルトが搭載されている。エアバッグは、車両が高速で衝突した際に乗員がハンドルや前面ガラス等の車両内部の硬い部分に強く当たることを防ぐため、ガスによりバッグを急速に膨張させ、乗員の衝突を防ぐものである。近年、エアバッグに使用されるガス発生剤としては、アジ化ナトリウムを主剤とするガス発生剤に代わり、乗員に対して悪影響の少ない非アジド系ガス発生剤の研究開発が各方面でなされている。
【０００３】
好ましい非アジド系ガス発生剤としては、ガス化率が７０％以上であり、更に燃焼速度が８.０ｍｍ／秒以上（窒素ガスにより７ＭＰａに加圧された条件下）の性能を有するものである。ガス化率が高いということは、ガス発生器等に充填するガス発生剤の量を低減でき、乗員保護装置の小型化、軽量化が可能であることを意味する。そのため、ガス化率が７０％以上、好ましくは７５％以上の非アジド系ガス発生剤が求められている。
【０００４】
また一方、シートベルトは、車両が高速で衝突した際に乗員が前方に投げ出されることを防ぐものである。そして、近年では更にシ−トベルトの巻き取りを行うプリテンショナ−システムが配置され、このプリテンショナ−システムによりシ−トベルトを瞬時に引き込み、乗員の体を拘束し、前方へ投げ出されることを防止する構造となっている。このようなプリテンショナーシステムにおいては、瞬間的にシ−トベルトを引き込む必要があるため、動力としてガス発生剤の燃焼ガスを利用している。すなわち、ガス発生剤の燃焼ガスにより、シリンダ内のピストンを瞬間的に移動させ、このピストンの一端に連結されているシ−トベルトを引き込む装置やベルト引き込み用ギア−を瞬間的に回転させ、このギア−に連結されているシ−トベルトを引き込む装置である。
【０００５】
そして、従来からこの種の非アジド系ガス発生剤としては、ニトロセルロ−スを主成分とするガス発生剤が使用されている。ニトロセルロ−スを主成分とするガス発生剤は、ガス化率は非常に高く好ましいものであるが、その反面燃焼後の生成ガス中に多量の一酸化炭素を発生すること、高温での耐熱性に欠けること等の問題があった。そこで、現在では、高ガス化率を保持したまま、一酸化炭素が実質的に発生せず、更に耐熱性に優れる非アジド系ガス発生剤が求められている。
【０００６】
以上のことから、エアバッグやプリテンショナー等の乗員保護装置用ガス発生剤に用いられる酸化剤としては、高ガス化率を達成できるアンモニウム、アルカリ金属或はアルカリ土類金属の塩素酸塩、過塩素酸塩、硝酸塩或は亜硝酸塩が主に用いられている。具体的には、ガス発生剤として、酸化剤が過塩素酸アンモニウム、燃料がデンプンからなる組成物が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、酸化剤が硝酸アンモニウム、燃料がポリアクリルアミドであるガス発生剤も知られている（例えば、特許文献２を参照）。更に、酸化剤が硝酸アンモニウム、燃料が５−アミノテトラゾールであるガス発生剤が知られている（例えば、特許文献３を参照）。これら非アジド系ガス発生剤は、いずれも高ガス化率、高耐熱性であり、更に燃焼後の生成ガス中に一酸化炭素を含まない利点を有している。
【特許文献１】特開２００１-２４８８号公報（第２頁、７頁）
【特許文献２】特開２０００-１０３６９１号公報（第２頁、５頁）
【特許文献３】特開平１０-１３００８６号公報（第２頁、４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来のプリテンショナー用やエアバッグ用のガス発生剤は、燃焼後の生成ガス中に一酸化炭素を含まないようにして高ガス化率を達成するために、酸素バランス、酸化剤の種類等が所定の条件に設定されている。ところが、ガス発生剤特に非アジド系ガス発生剤においては、ガス化率を高めてゆくにつれて着火性や燃焼性が低下する傾向を示す。そのため、従来のプリテンショナー用やエアバッグ用の非アジド系ガス発生剤は、ガス化率が高い反面着火性が極めて悪く、燃焼性が低いという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、高ガス化率を維持しながら、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性を向上させることのできるガス発生器用の着火剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、第１の発明のガス発生器用の着火剤は、燃焼によりガスを発生するガス発生剤が収容される燃焼室と、前記ガス発生剤を燃焼させるために通電により点火機能を発現する点火部とを備える車両の乗員保護装置用ガス発生器に用いられ、前記燃焼室又は点火部に収容される着火剤であって、前記ガス発生剤は非アジド系ガス発生剤であり、かつ着火剤の燃焼速度が非アジド系ガス発生剤の燃焼速度より速くなるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
第２の発明のガス発生器用の着火剤は、第１の発明において、前記燃焼速度は、点火部に対する通電開始から燃焼室で発生したガスによる最大圧力までの到達時間によって規定され、着火剤の到達時間が非アジド系ガス発生剤の到達時間より短くなるように構成されているものである。
【００１１】
第３の発明のガス発生器用の着火剤は、第２の発明において、前記着火剤の到達時間は、密閉容器内に着火剤又はガス発生剤を装填密度０.０５９ｇ／ｍｌとなるように装填したときの燃焼試験で点火部に対する通電開始から密閉容器内で発生したガスによる最大圧力までの到達時間で判断され、その到達時間が着火剤について５〜２０ミリ秒であり、非アジド系ガス発生剤について２５〜１００ミリ秒である。
【００１２】
第４の発明のガス発生器用の着火剤は、第１から第３のいずれかの発明において、前記乗員保護装置用ガス発生器は、燃焼室で発生するガスによりシートベルトを引き込むように構成されたプリテンショナー用ガス発生器である。
【００１３】
第５の発明のガス発生器用の着火剤は、第１から第３のいずれかの発明において、前記乗員保護装置用ガス発生器は、燃焼室で発生するガスによりエアバッグを膨張させるように構成されたエアバッグ用ガス発生器である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
第１の発明のガス発生器用の着火剤では、着火剤の燃焼速度が非アジド系ガス発生剤の燃焼速度より速くなるように構成されている。このため、着火剤が非アジド系ガス発生剤よりも着火、燃焼時における炎の伝播と燃焼の伝播が速く、非アジド系ガス発生剤の燃焼を速やかに進行させることができる。従って、高ガス化率を維持しながら、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性を向上させることができる。
【００１５】
第２又は第３の発明の着火剤では、燃焼速度が点火部に対する通電開始から燃焼室で発生したガスによる最大圧力までの到達時間によって規定され、着火剤の到達時間が非アジド系ガス発生剤の到達時間より短くなるように構成されている。従って、第１の発明の効果を向上させることができる。
【００１６】
第４の発明の着火剤によれば、プリテンショナー用ガス発生器において、第１〜第３のいずれかの発明の効果を発揮させることができる。
第５の発明の着火剤によれば、エアバッグ用ガス発生器において、第１〜第３のいずれかの発明の効果を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
まず、本実施形態の着火剤が適用される乗員保護装置を構成するプリテンショナー用ガス発生器及びエアバッグ用ガス発生器について説明する。
【００１８】
まず、プリテンショナー用ガス発生器について説明する。
自動車室内の座席の横にはプリテンショナーが配設されている。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、このプリテンショナー１０を構成する本体１１の上面にはプリテンショナー用ガス発生器１２が取付けられている。プリテンショナー用ガス発生器１２の後部〔図２（ａ）の左側〕には略Ｌ字状に形成されて内部をガスが流通するシリンダ１３が連結されている。本体１１後部には回転ドラム１４が回転可能に支持され、シートベルト１５の一端が巻付けられると共に、ピストンロッド１６の下端が接続されている。シリンダ１３内に位置するピストンロッド１６の中間部にはピストン１７が固着され、プリテンショナー用ガス発生器１２から発生するガスによって上昇するようになっている。シリンダ１３内のピストンロッド１６より上方位置には上部ほど縮径された円筒状をなすストッパ１８が固定され、ピストン１７の上昇を所定位置で規制するようになっている。尚、シリンダ１３の上端部には有蓋円筒状のキャップ１９が被せられている。
【００１９】
図１に示すように、プリテンショナー用ガス発生器１２はそのホルダー２０の一端に有蓋円筒状の装填容器２１が取付けられて構成されている。ホルダー２０の一端の中心位置には点火部としての電気点火具２２が支持されている。この電気点火具２２の底部にはリード線２３が接続され、電気点火具２２に通電して点火するようになっている。装填容器２１内は燃焼室２４となり、その燃焼室２４内には円柱状をなすプリテンショナー用のガス発生剤２５と、それより小さく形成された円柱状の着火剤２６とが混合された状態で装填されている。装填容器２１の蓋部中心には放射状に延びる複数の溝２７が凹設されている。そして、電気点火具２２に点火されると燃焼室２４内の着火剤２６及びガス発生剤２５が着火及び燃焼され、生成したガスが強度の弱い溝２７の部分を破ってシリンダ１３内に放出され、ピストン１７を移動させて回転ドラム１４の回転によりシートベルト１５を引き込むように構成されている。
【００２０】
次に、エアバッグ用ガス発生器について説明すると、図４に示すように、エアバッグ用ガス発生器３０は円筒状に形成され、その中心に設けられた点火部３１と、その外周に同心円状に形成された燃焼室３２とを備えている。点火部３１は、電気点火器３４とその上部に配置された点火薬３５とで構成され、電気点火器３４に通電されると点火薬３５が点火されるようになっている。点火部３１と燃焼室３２との間には隔壁３６が設けられ、該隔壁３６には複数の通気孔３７が透設され、点火薬３５の点火による火炎を点火部３１から燃焼室３２へ導くようになっている。
【００２１】
燃焼室３２内には、円柱状をなすガス発生剤３８とそれより小さい円柱状の着火剤３９とが混合された状態で装填されている。尚、着火剤３９を前記点火部３１の空隙部２８に配置することも可能であるが、前記のように燃焼室３２内に装填することが好ましい。更に、燃焼室３２内の外周部には同心円状に形成されたフィルター４２が配置され、生成ガスの冷却及び固体の燃焼残渣を濾過捕集する。燃焼室３２の周壁４３には複数のガス噴出孔４４が透設され、フィルター４２で冷却されたガスがエアバッグ４５内に噴出され、エアバッグ４５を膨張させるように構成されている。
【００２２】
前記ガス発生剤２５、３８としては、アジ化ナトリウム等のアジド化合物を含まない非アジド系ガス発生剤が用いられる。着火剤２６、３９は、その燃焼速度が非アジド系ガス発生剤の燃焼速度より速くなるようなものが使用される。この着火剤２６、３９は、燃焼室２４、３２内において非アジド系ガス発生剤と共に用いられる。その形態としては、前記のように両者を混合して用いる形態のほか、着火剤２６、３９を点火部の近傍位置に配置し、ガス発生剤２５、３８を点火部から離れた位置に配置する形態等も採用される。
【００２３】
非アジド系ガス発生剤は、燃焼した際に発生する燃焼ガスによりエアバッグ４５を膨張させたり、またプリテンショナー１０用のピストン１７を瞬間的に移動させたりする役割を果たすものである。そのため、燃焼室２４、３２内には十分な燃焼ガスを得るに足る非アジド系ガス発生剤が装填される。その結果、燃焼ガス中に一酸化炭素、窒素酸化物、塩化水素等の有害なガスが発生すると人体に悪影響を及ぼす可能性があるため、有害なガスが発生しない組成にしなければならず、またガス化率を高くすることが望まれる。更に、使用する用途により作動時間、すなわち燃焼速度がそれぞれ定められており、そのような燃焼速度を有するものでなければならない。
【００２４】
一方、着火剤２６、３９は、着火性及び燃焼性の悪い非アジド系ガス発生剤と併用し、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性を改善するために使用されるものである。そのため、着火剤２６、３９は、非アジド系ガス発生剤より着火性に優れたものでなければならず、かつ非アジド系ガス発生剤よりも燃焼性に優れたものでなければならない。また、着火剤２６、３９は、非アジド系ガス発生剤に比べて使用量が少ないため、ガス化率及び燃焼ガス成分に関してはあまり考慮する必要はない。
【００２５】
前記燃焼速度は、点火部に対する通電開始から燃焼室２４，３２で発生したガスによる最大圧力までの到達時間によって規定される。そして、着火剤２６、３９の到達時間が非アジド系ガス発生剤の到達時間より短くなるように設定される。非アジド系ガス発生剤は着火性に乏しいため、そのような非アジド系ガス発生剤と共に着火性及び燃焼性の優れた着火剤２６、３９を配置させることにより、点火部から発生する火炎が着火剤２６、３９に瞬時に伝播され、着火剤２６、３９が着火する。それと同時に、着火剤が燃焼することにより生じた火炎が、非アジド系ガス発生剤を瞬時に燃焼させるため、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性が向上されると考えられる。
【００２６】
着火剤２６、３９の前記到達時間は、密閉容器内に着火剤又はガス発生剤を装填密度０.０５９ｇ／ｍｌとなるように装填したときの燃焼試験で点火部に対する通電開始から密閉容器内で発生したガスによる最大圧力までの到達時間で判断される。具体的な到達時間の測定は、後述する密閉ボンブ燃焼試験によって行われるが、その到達時間は着火剤について５〜２０ミリ秒であり、非アジド系ガス発生剤について２５〜１００ミリ秒であることが好ましく、着火剤について１０〜１５ミリ秒であり、非アジド系ガス発生剤について３０〜６５ミリ秒であることがより好ましい。
【００２７】
着火剤２６、３９の到達時間が５ミリ秒未満ではガス発生速度が速くなり過ぎ、着火剤２６、３９が瞬時に燃え尽きてしまうため、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性を向上させることが困難となる。一方、着火剤２６、３９の到達時間が２０ミリ秒を越える場合には、ガス発生速度が遅くなり過ぎて非アジド系ガス発生剤に近いガス発生速度となるため、ガス発生剤２５，３８の着火性及び燃焼性を向上させることが困難となる。また、非アジド系ガス発生剤の到達時間が２５ミリ秒未満ではガス発生速度が速くなり過ぎる傾向にある。一方、非アジド系ガス発生剤の到達時間が１００ミリ秒を越える場合には、ガス発生速度が遅くなり過ぎてプリテンショナー用ガス発生器１２やエアバッグ用ガス発生器３０に適用することが困難となる。
【００２８】
次に、着火剤２６、３９の組成について説明する。着火剤２６、３９は、酸化剤及び燃料のほか、可塑剤、経時安定剤、スラグ形成剤等により構成されている。酸化剤は特に限定されず、いずれも使用することができる。具体的には、例えば硝酸塩、亜硝酸塩、オキソハロゲン酸塩等が挙げられる。硝酸塩としては、例えば、硝酸アンモニウム等のアンモニウム塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等のアルカリ金属塩、硝酸バリウム、硝酸ストロンチウム等のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。亜硝酸塩としては、例えば亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム等のアルカリ金属塩、亜硝酸バリウム等のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。オキソハロゲン酸塩としては、例えばハロゲン酸塩、過ハロゲン酸塩等が挙げられる。
【００２９】
ハロゲン酸塩の具体例としては、例えば塩素酸カリウム、塩素酸ナトリウム等のアルカリ金属塩、塩素酸バリウム、塩素酸カルシウム等のアルカリ土類金属塩、塩素酸アンモニウム等のアンモニウム塩が挙げられる。過ハロゲン酸塩の具体例としては、例えば過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム等のアルカリ金属塩、過塩素酸バリウム、過塩素酸カルシウム等のアルカリ土類金属塩、過塩素酸アンモニウム等のアンモニウム塩が挙げられる。
【００３０】
これらの酸化剤のうち、燃焼性及び着火性を考慮すれば、カリウム塩、具体的には硝酸カリウム、亜硝酸カリウム、塩素酸カリウム及び過塩素酸カリウムが好ましく、過塩素酸カリウムが特に好ましい。また、ガス化率を考慮すれば、アンモニウム塩、具体的には硝酸アンモニウム、塩素酸アンモニウム、過塩素酸アンモニウムが好ましく、過塩素酸アンモニウムが特に好ましい。過塩素酸アンモニウム等の過塩素酸塩は燃焼時に塩化水素を発生するため、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等の硝酸のアルカリ金属塩のような塩素掃去剤を配合して塩化水素の放出を防止することが好ましい。
【００３１】
過塩素酸塩と塩素掃去剤との配合量は、発生ガス中の塩化水素発生量を低減させ、しかもガス発生量を向上させるという観点から、過塩素酸塩１.０モルに対して塩素掃去剤１.０〜１.２モルが好ましく、１.０〜１.１モルが更に好ましく、１.０〜１.０５モルが特に好ましい。塩素掃去剤の配合量が、１.０モル未満では、過塩素酸塩から発生する塩化水素は、完全に捕足できず自動車の車室内に放出される傾向にあり、１.２モルを越えるとガス発生量が低下する傾向にある。
【００３２】
着火剤２６、３９として使用する酸化剤には塩素掃去剤を配合せず、過塩素酸アンモニウム等の過塩素酸塩のみとし、非アジド系ガス発生剤に使用する酸化剤として、着火剤２６、３９から発生する塩化水素も捕集できるだけの塩素掃去剤を配合することができる。これら着火剤２６、３９及び非アジド系ガス発生剤の組み合わせであれば、燃焼後に塩化水素を発生することを防止することができる。
【００３３】
酸化剤の形状は、混合性と燃焼性から粉末であることが望ましい。粉末の平均粒子径は１〜２００μｍであることが好ましい。1μｍ未満の場合、製造が困難となる傾向にある。一方、平均粒子径が２００μｍを越えると製造中に目詰まりを起こして製造ができなくなる傾向にあり、また着火性が悪く、燃焼速度が遅くなる傾向にある。更に着火剤２６、３９の製造性及び燃焼性能を考慮すれば、それは１〜１００μｍであることがより好ましく、１〜５０μｍであることが特に好ましい。
【００３４】
酸化剤の配合量は、酸化剤と燃料の総質量に対して好ましくは６８〜９８質量％、より好ましくは７８〜９６質量％、特に好ましくは８２〜９５質量％である。酸化剤の配合量が６８質量％未満の場合、着火剤２６、３９の着火性が悪く、また燃焼速度が遅くなる傾向にあるため、着火剤２６、３９としての機能を果たせない傾向にある。また、酸化剤の配合量が９８質量％を超える場合、着火剤２６、３９の機械的物性が低下する傾向にある。
【００３５】
次に燃料について説明する。着火剤２６、３９に使用される燃料としては、特に限定されず、いずれもが使用できる。具体的には、例えば高分子結合剤、粉末状微結晶炭素、含窒素化合物等が挙げられる。高分子結合剤とは、粉体状の構成成分を粒状に賦形する結合剤としての機能と、燃料としての機能とを併せ持つものである。
【００３６】
このような高分子結合剤の具体例としては、例えば、ニトロセルロ−ス、酢酸セルロ−ス、カルボキシメチルセルロ−ス及びその塩、カルボキシメチルエチルセルロ−ス、ヒドロキシメチルセルロ−ス、ヒドロキシエチルセルロ−ス、ヒドロキシプロピルセルロ−ス、微結晶セルロ−ス、酢酸酪酸セルロ−ス、メチルセルロ−ス、エチルセルロ−ス、セルロ−スアセテ−トナイトレ−ト、セルロ−スナイトレ−トカルボキシメチルエ−テル等のセルロ−ス系高分子；ポリビニルアルコ−ル、ポリビニルブチラ−ル、ポリビニルエ−テル、ポリビニルアセタール、ポリビニルホルマ−ル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルカプロラクタム、ポリビニルピロリドンとポリビニルカプロラクタムの共重合体、カルボキシビニルポリマー等のポリビニル系高分子；ポリエステル合成繊維、ポリエチレンテレフタラート、不飽和ポリエステル樹脂等のポリエステル系高分子；ウレタン樹脂等のポリウレタン系高分子；ポリプロピレンオキシド、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルイミド等のポリエ−テル系高分子；ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ヒドラジド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート等のポリ（メタ）アクリル酸誘導体；ポリウレタンエラストマー（商品名：パンデックス、大日本インキ（株）製）、ポリエステルエラストマー（商品名：ペルプレン、東洋紡（株）製）、ポリスチレンエラストマー（商品名：クレイトン、シェルジャパン（株）製）等の熱可塑性エラストマ−類；ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、共重合ポリアミド、メトキシメチル化ポリアミド、アルコール可溶性ポリアミド等のポリアミド類；グリシジルアジドポリマ−、３，３−ビス（アジドメチル）オキセタン、３−アジドメチル−３−メチルオキセタン、３−ナイトレ−トメチル−３−メチルオキセタン等のエネルギ−性化合物結合剤；グアガム、可溶性デンプン、ペクチン、キチン及びそれらの誘導体等の多糖類；アクリルゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、バイトン（デュポン社の登録商標）、ブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、フッ素ゴム等のゴム類が挙げられる。これらの高分子結合剤は、少なくとも一種が適宜選択して用いられる。これらの高分子結合剤の中でも、酸化剤や燃料の粉体状の構成成分を賦形する能力の高い酢酸セルロ−ス、酢酸酪酸セルロ−ス又はエチルセルロ−ス等のセルロース系結合剤が好ましい。
【００３７】
次に、粉末状微結晶炭素について説明する。粉末状微結晶炭素としては、活性炭、木炭、コークス、獣炭、骨炭、瀝青炭等が挙げられる。粉末状微結晶炭素とは、黒鉛に比べて構造の完全性に欠ける黒鉛系の微結晶の集合体を意味する。すなわち、二次元的には黒鉛に類似して網平面が平行、等間隔に積み重なっているが、層平面は垂直方向に関して完全には配向しておらず、層が不規則に積み重なっているもの、炭素六角形が不規則な交差連結をした空間格子からなるもので、黒鉛表面にゆがみがあるもの等が挙げられる。これらの粉末状微結晶炭素の中でも、酸化剤との反応性の高い活性炭及び木炭が好ましい。
【００３８】
粉末状微結晶炭素の形状は、混合性と燃焼性から粉末であることが望ましい。その平均粒子径は０.１〜２００μｍであることが好ましい。０.１μｍ未満の場合、着火剤２６、３９を粒状に成形することが困難となる傾向にある。一方、平均粒子径が２００μｍを越えると着火剤２６、３９の製造中に目詰まりを起こして製造が困難になり、また着火性が悪く、燃焼速度が遅くなる傾向にある。
【００３９】
更に、着火剤２６、３９剤の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、粉末状微結晶炭素の平均粒子径は１〜１００μｍであることがより好ましく、１〜５０μｍであることが特に好ましい。加えて、粉末状微結晶炭素の比表面積は、５〜１６００ｍ2／ｇが好ましい。粉末状微結晶炭素の比表面積が５ｍ2／ｇ未満の場合、着火剤２６、３９の燃焼速度が遅くなる傾向にある。一方、粉末状微結晶炭素の比表面積が１６００ｍ2／ｇを越える場合、粉末状微結晶炭素の製造性が悪くなる傾向にある。更に着火剤２６、３９の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、その比表面積は１０〜１５００ｍ2／ｇであることがより好ましく、５０〜１３００ｍ2／ｇであることが特に好ましい。
【００４０】
次に、含窒素化合物について説明する。含窒素化合物としては、ニトラミン化合物、グアニジン誘導体、テトラゾール誘導体、ビテトラゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ヒドラジン誘導体、トリアジン誘導体、アミノ酸誘導体、酸アミド誘導体等が挙げられる。このような含窒素化合物の具体例としては、例えばトリメチレントリニトロアミン（ＲＤＸ）、テトラメチレンテトラニトロアミン（ＨＭＸ）、ペンタエリスリト−ルテトラナイトレ−ト（ＰＥＴＮ）、ニトログアニジン（ＮＱ）、トリアミノグアニジンナイトレ−ト（ＴＡＧＮ）、５−アミノテトラゾール、ジニトロアメリン、アゾジカルボンアミド、硝酸ヒドラジン等が挙げられる。
【００４１】
また、含窒素化合物の平均粒子径は１〜２００μｍであることが好ましい。この平均粒子径が１μｍ未満では着火剤２６、３９の成形が困難となる傾向にある。一方、平均粒子径が２００μｍを越えると製造中に目詰まりを起こして製造が困難になり、また着火性が悪く、燃焼速度が遅くなる傾向にある。更に機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、その平均粒子径は１〜１００μｍであることがより好ましく、１〜３０μｍであることが特に好ましい。
【００４２】
燃料の配合量は、酸化剤及び燃料の総質量に対して、好ましくは２〜３２質量％、より好ましくは４〜２２質量％、特に好ましくは５〜１８質量％である。燃料の配合量が２質量％未満の場合、着火剤２６、３９の機械的特性が低下し、またガス発生量も低下する傾向にある。燃料の配合量が３２質量％を超える場合、着火剤２６、３９の着火性が悪く、また燃焼速度が遅くなる傾向にあるため、着火剤２６、３９としての機能を果たせなくなるおそれがある。
【００４３】
更に着火剤２６、３９には可塑性を付与し、成形性を向上させるために可塑剤を配合させることができる。そのような可塑剤としては、結合剤と相溶性の良いものであれば全て使用できる。例えば、クエン酸アセチルトリブチル、クエン酸アセチルトリエチル等の脂肪酸エステル可塑剤；ジブチルフタレート、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート等のフタル酸ジエステル可塑剤；リン酸エステル、トリアセチン、トリメチロ−ルエタントリナイトレ−ト、ジエチレングリコ−ルジナイトレ−ト、トリエチレングリコ−ルジナイトレ−ト、ニトログリセリン、ビス−２,２−ジニトロプロピルアセタ−ル／ホルマ−ル等のニトロ可塑剤；グリシジルアジド可塑剤等が挙げられる。
【００４４】
可塑剤の配合量は、着火剤中において、１５質量％以下が好ましい。可塑剤の添加量が１５質量％を越えると可塑剤としての効果は多大となるが、他の成分の配合割合が低下するため燃焼性及び着火性が悪くなる傾向にある。更に燃焼性及び着火性を考慮すれば、可塑剤の配合量は１〜１２質量％がより好ましく、１〜８質量％が特に好ましい。
【００４５】
加えて、着火剤２６、３９には、長期間に渡る安定性を向上させるために経時安定剤を配合することができる。そのような経時安定剤としては、経時安定性を向上させることが可能であれば全て使用できる。例えば、ジフェニルウレア、メチルジフェニルウレア、エチルジフェニルウレア、ジエチルジフェニルウレア、ジメチルジフェニルウレア、メチルエチルジフェニルウレア等のジフェニルウレア誘導体；ジフェニルアミン、２−ニトロジフェニルアミン等のジフェニルアミン誘導体；エチルフェニルウレタン、メチルフェニルウレタン等のフェニルウレタン誘導体；ジフェニルウレタン等のジフェニルウレタン誘導体；レゾルシノール等が挙げられる。これらの中で、着火剤２６、３９の経時安定性や燃焼初期の着火性に優れる点で、ジフェニルアミンやジエチルジフェニルウレアが特に好ましい。
【００４６】
経時安定剤の配合量は、着火剤中において、１０質量％以下が好ましい。１０質量％を越えると安定剤としての効果は多大となるが、他の成分の配合割合が低下するため燃焼性及び着火性が悪くなる傾向にある。着火剤２６、３９の経時安定性を向上させ、更に燃焼性及び着火性を考慮すれば、０．２〜５質量％がより好ましく、０.２〜３質量％が特に好ましい。
【００４７】
また、着火剤２６、３９には酸化剤等の分解により生成するアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物をミストとしてガス発生器外へ放出することを抑制するため、スラグ形成剤を配合させることができる。スラグ形成剤の具体例としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸性白土、タルク、マイカ、二硫化モリブデン等が挙げられ、これらの中ではシリカ、アルミナ及び酸性白土が好ましい。スラグ形成剤の配合量は、着火剤２６、３９中において、１０質量％以下が好ましい。スラグ形成剤の添加量が１０質量％を越えるとスラグ形成剤としての効果は多大となるが、他の組成の配合比率が低下するため燃焼性及び着火性が悪くなる傾向にある。燃焼性及び着火性を考慮すれば、スラグ形成剤の配合量は１〜５質量％がより好ましく、１〜３質量％が特に好ましい。
【００４８】
着火剤２６、３９として好ましい組成物は、酸化剤としてオキソハロゲン酸のアルカリ金属塩、燃料としてセルロース系の高分子結合剤、可塑剤として脂肪酸エステル系の組み合わせである。具体的には、酸化剤として過塩素酸カリウム、燃料として酢酸酪酸セルロース、可塑剤としてクエン酸アセチルトリブチルの組み合わせである。この組成物は、着火性及び燃焼性に優れているものであり、更に耐熱性及び機械的特性にも優れているため、着火剤２６、３９として好ましいものである。
【００４９】
また、酸化剤としてオキソハロゲン酸のアンモニウム塩、燃料としてセルロース系の高分子結合剤、可塑剤として脂肪酸エステル系の組み合わせも好ましいものである。具体的には、酸化剤として過塩素酸アンモニウム、燃料として酢酸酪酸セルロース、可塑剤としてクエン酸アセチルトリブチルの組み合わせである。この組成物は、燃焼性に優れているものであり、更に耐熱性及び機械的特性にも優れているため、着火剤として好ましいものである。
【００５０】
このように、着火剤２６、３９は優れた着火性及び燃焼性が要求されることから、着火剤２６、３９中の酸素量が過剰（酸素バランスが正の場合）となるように構成することが望ましい。
【００５１】
次に、非アジド系ガス発生剤の組成について説明する。
非アジド系ガス発生剤は、酸化剤及び燃料のほか、可塑剤、経時安定剤、スラグ形成剤等により構成されている。酸化剤は特に限定されず、着火剤２６、３９に用いられる酸化剤も使用することができる。ガス化率を考慮すれば、アンモニウム塩、具体的には硝酸アンモニウム、塩素酸アンモニウム、過塩素酸アンモニウムが好ましく、硝酸アンモニウムが特に好ましい。酸化剤の形状は、混合性と燃焼性から粉末であることが望ましい。粉末の平均粒子径は１〜５００μｍの範囲であることが好ましい。この平均粒子径が1μｍ未満の場合、非アジド系ガス発生剤の製造が困難となる傾向にある。一方、平均粒子径が５００μｍを越えると成形物の機械的物性が悪くなり、また燃焼速度が遅くなる傾向にある。更に非アジド系ガス発生剤の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、その平均粒子径は１〜２００μｍであることがより好ましく、１〜１００μｍであることが特に好ましい。
【００５２】
酸化剤の配合量は、酸化剤と燃料の総質量に対して好ましくは５８〜９７質量％、より好ましくは７５〜９５質量％、特に好ましくは７８〜９３質量％である。酸化剤の配合量が５８質量％未満の場合、生成ガス中に多量の一酸化炭素が生成する傾向にある。また、酸化剤の配合量が９７質量％を超える場合、非アジド系ガス発生剤の機械的物性が低下し、また燃焼速度も低下する傾向にある。非アジド系ガス発生剤中の酸素量が不足（酸素バランスが負の場合）していると、燃焼した際に不完全燃焼により有害な一酸化炭素が発生する。
【００５３】
一方、非アジド系ガス発生剤中の酸素量が過剰（酸素バランスが正の場合）となると、燃焼した際に有害な二酸化窒素等が発生する。そのため、有害物質の発生を抑制するためには、非アジド系ガス発生剤中の酸化剤と燃料との配合割合を調整し、非アジド系ガス発生剤中の酸素量が過不足とならない（酸素バランスが±０）状態にすることが望ましい。この観点から、非アジド系ガス発生剤中の酸化剤の配合量が実質的に設定される。
【００５４】
次に、燃料について説明する。非アジド系ガス発生剤に使用される燃料としては特に限定されず、着火剤に用いられる燃料も使用することができる。具体的には、例えば高分子結合剤、粉末状微結晶炭素、含窒素化合物等が挙げられる。高分子結合剤の中では、酸化剤や燃料の粉体状の構成成分を賦形する能力の高い酢酸セルロ−ス、酢酸酪酸セルロ−ス又はエチルセルロ−ス等のセルロース系結合剤が好ましい。
【００５５】
粉末状微結晶炭素の中では、酸化剤との反応性の高い活性炭及び木炭が好ましい。粉末状微結晶炭素の形状は、混合性と燃焼性から粉末であることが望ましい。その平均粒子径は０.１〜５００μｍであることが好ましい。０.１μｍ未満の場合、非アジド系ガス発生剤を粒状に成形することが困難となる傾向にある。一方、平均粒子径が５００μｍを越えると燃焼速度が遅くなる傾向にある。更に非アジド系ガス発生剤の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、その平均粒子径は１〜２００μｍであることがより好ましく、１〜１００μｍであることが特に好ましい。
【００５６】
更に、粉末状微結晶炭素の比表面積は、５〜１６００ｍ2／ｇが好ましい。粉末状微結晶炭素の比表面積が５ｍ2／ｇ未満の場合、非アジド系ガス発生剤の燃焼速度が遅くなる傾向にある。一方、粉末状微結晶炭素の比表面積が１６００ｍ2／ｇを越える場合、粉末状微結晶炭素の製造性が悪くなる傾向にある。更に非アジド系ガス発生剤の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、その比表面積は１０〜１５００ｍ2／ｇであることがより好ましく、５０〜１３００ｍ2／ｇであることが特に好ましい。
【００５７】
含窒素化合物の中では、トリメチレントリニトロアミン（ＲＤＸ）、テトラメチレンテトラニトロアミン（ＨＭＸ）、ペンタエリスリト−ルテトラナイトレ−ト（ＰＥＴＮ）、ニトログアニジン（ＮＱ）、トリアミノグアニジンナイトレ−ト（ＴＡＧＮ）、５−アミノテトラゾール、ジニトロアメリン、アゾジカルボンアミド、硝酸ヒドラジン等が好ましい。
【００５８】
また、含窒素化合物の平均粒子径は１〜５００μｍであることが好ましい。この平均粒子径が１μｍ未満では非アジド系ガス発生剤を粒状に成形することが困難となる傾向にあり、平均粒子径が５００μｍを越えると燃焼速度向上の効果がなくなる傾向にある。更に、非アジド系ガス発生剤の機械的物性及び燃焼性能を考慮すれば、その平均粒子径は１〜２００μｍであることがより好ましく、１〜１００μｍであることが特に好ましい。
【００５９】
燃料の配合量は、酸化剤及び燃料の総質量に対して、好ましくは３〜４２質量％、より好ましくは５〜２５質量％、特に好ましくは７〜２２質量％である。燃料の配合量が３質量％未満の場合、非アジド系ガス発生剤の機械的特性が低下し、またガス発生量も低下する傾向にある。燃料の配合量が４２質量％を超える場合、生成ガス中に多量の一酸化炭素が生成する傾向にある。
【００６０】
更に非アジド系ガス発生剤には、可塑性を付与し、成形性を向上させるために可塑剤を配合させることができる。そのような可塑剤としては、着火剤と同様に結合剤と相溶性の良いものであれば全て使用でき、また可塑剤の添加量は、非アジド系ガス発生剤中において１５質量％以下が好ましい。
【００６１】
更に非アジド系ガス発生剤には、経時安定性を向上させるために経時安定剤を配合させることができる。そのような経時安定剤としては、着火剤２６、３９と同様に経時安定性を向上させることが可能である物質であれば全て使用でき、また経時安定剤の添加量は、非アジド系ガス発生剤中において１０質量％以下が好ましい。
【００６２】
更に非アジド系ガス発生剤には、酸化剤等の分解により生成するアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物をミストとしてガス発生器外へ放出することを抑制するため、スラグ形成剤を配合させることができる。そのようなスラグ形成剤としては、着火剤２６、３９と同様にスラグを形成させることが可能である物質であれば全て使用でき、またスラグ形成剤の添加量は、非アジド系ガス発生剤中において１０質量％以下が好ましい。
【００６３】
非アジド系ガス発生剤として好ましい組成物は、酸化剤として硝酸のアンモニウム塩、燃料としてセルロース系の高分子結合剤、可塑剤として脂肪酸エステルの組み合わせである。具体的には、酸化剤として硝酸アンモニウム、燃料として酢酸酪酸セルロース、可塑剤としてクエン酸アセチルトリブチルの組み合わせである。この組成物は、ガス化率に優れているものであり、更に耐熱性及び機械的特性にも優れているため、非アジド系ガス発生剤としてより好ましいものである。
【００６４】
また、酸化剤としてオキソハロゲン酸のアンモニウム塩、硝酸のアルカリ金属塩、燃料としてセルロース系の高分子結合剤、可塑剤として脂肪酸エステル系の組み合わせも好ましいものである。具体的には、酸化剤として過塩素酸アンモニウム及び硝酸ナトリウム、燃料として酢酸酪酸セルロース、可塑剤としてクエン酸アセチルトリブチルの組み合わせである。この組成物は、ガス化率に優れているものであり、更に耐熱性及び機械的特性にも優れているため、非アジド系ガス発生剤としてより好ましいものである。
【００６５】
次に、前記着火剤２６、３９と非アジド系ガス発生剤との配合割合について説明する。
非アジド系ガス発生剤と着火剤２６、３９との配合割合は、非アジド系ガス発生剤が６０〜９８質量％で、着火剤２６、３９が２〜４０質量％に調整されて用いること好ましい。また、プリテンショナー１０に使用する場合、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性を向上させる効率を考慮すれば、非アジド系ガス発生剤が６０〜９５質量％で、着火剤２６、３９が５〜４０質量％であることがより好ましい。更に、ガス化率及びガス発生器内への装填性を考慮すれば、非アジド系ガス発生剤が８０〜９５質量％で、着火剤２６、３９が５〜２０質量％であることが特に好ましい。
【００６６】
エアバッグ４５に使用する場合においては、非アジド系ガス発生剤が６０〜８５質量％で、着火剤２６、３９が１５〜４０質量％であることがより好ましく、非アジド系ガス発生剤が７０〜８５質量％で、着火剤２６、３９が１５〜３０質量％であることが特に好ましい。着火剤２６、３９の配合割合が２質量％未満では着火剤２６、３９の着火性を十分に発揮させることができず、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性を向上させることが困難となる。また、着火剤２６、３９の配合割合が４０質量％を越える場合では、ガス発生速度が速くなり過ぎて要求値を満足できなくなる傾向にあり、またガス化率が低下する傾向にある。
【００６７】
着火剤２６、３９と非アジド系ガス発生剤を併用する際には、必ず着火剤２６、３９の燃焼速度の方が非アジド系ガス発生剤の燃焼速度よりも速いものでなければならない。なぜならば、非アジド系ガス発生剤よりも燃焼速度が遅い着火剤を使用しても、非アジド系ガス発生剤の着火性及び燃焼性を改善できないからである。尚、同一原材料より得られる着火剤２６、３９と非アジド系ガス発生剤を併用する場合には、両者で粒径を変えたり、酸化剤と燃料との配合割合を調整したりすることにより、着火剤２６、３９の燃焼速度を非アジド系ガス発生剤の燃焼速度よりも速くさせる必要がある。
【００６８】
着火剤２６、３９は、非アジド系ガス発生剤と併用することが特徴であり、着火剤２６、３９としての効果を最も発揮させることのできるのは、アンモニウム酸素酸塩を酸化剤とする非アジド系ガス発生剤と併用する場合である。なぜならば、アンモニウム酸素酸塩を酸化剤として用いる非アジド系ガス発生剤は、ガス化率は高いものの、着火性及び燃焼性が極めて乏しいものであり、ガス発生剤単独では燃焼性能の要求を満足させることができず、着火剤の併用が必須となるからである。このような着火剤２６、３９は、エアバッグ４５用に比べて速いガス発生速度を要求され、また通電開始から最大圧力に達するまでの燃焼カーブが直線型であることを要求されるプリテンショナー１０に使用されることがより好ましい。
【００６９】
次に、着火剤２６、３９の形状について説明する。着火剤２６、３９の形状は特に限定されず、粒状又は粉状であり、着火剤２６、３９として機能を発揮できるものであればいずれも使用できる。更に具体的には、例えば無孔円柱状、有孔円柱状、有孔六角状、有孔異形状等の形状が挙げられる。ここで粒状とは、必ずしも球状や円柱状のように定形型に成形されていなくてもよく、表面が凹凸になっていたり、歪んだ形状である不定形型になっていてもよい。
【００７０】
次に、着火剤２６、３９の製造方法について説明する。
一般的に押出成形法にて粒状に成形する場合には、最初に酸化剤、高分子系結合剤等の燃料及び必要により可塑剤、経時安定剤、スラグ形成剤等を所定量計量する。その後、水又は有機溶剤を加え、捏和機内にて均一な混合物を調製する。そして、均一に混合された混合物を押出装置に装填し、所定の圧力を加え、ダイスの孔を通しながら押し出し、その後切断することにより所定の大きさの粒状に成形する。
【００７１】
点火部への通電開始から最大圧力までの到達時間が５〜２０ミリ秒に調整された着火剤２６、３９としては、外径０．１〜５ｍｍ、長さ０.１〜５ｍｍ程度の無孔円柱状、外径０．３〜５ｍｍ、内孔径０．１〜４.９ｍｍ、長さ０．１〜５ｍｍ、厚さ０.１〜３ｍｍ程度の有孔円柱状のものが一般的に使用される。
【００７２】
一般的に造粒法にて粒状に成形する場合には、最初に酸化剤、燃料、水又は有機溶剤、必要により可塑剤、経時安定剤、スラグ形成剤等を所定量加えて混和機内にて均一な混合物を調製する。その後、造粒及び乾燥を行い、所定の形状及び大きさに成形する。通電開始から最大圧力までの到達時間が５〜２０ミリ秒である着火剤２６、３９としては、外径０．１〜５ｍｍ、長さ０．１〜５ｍｍ程度の粒状体が一般的に使用される。
【００７３】
前記の密閉ボンブ燃焼試験は以下に示す方法により行った。
まず、密閉ボンブ燃焼試験装置について説明する。図３に示すように、ボンブ本体５０内には容積が７０ｍｌの円柱状をなす燃焼空間５１が設けられ、その燃焼空間５１にはガス発生剤２５、３８又は着火剤２６、３９が装填される。上記燃焼空間５１の容積は、直径３５ｍｍ、深さ７５ｍｍの円柱体の容積から栓体５２の一部等の容積を差し引いて算出されたものである。ボンブ本体５０の一端側には燃焼空間５１内にガス発生剤２５、３８又は着火剤２６、３９を装填したり、密閉したりするための栓体５２が装着され、ボルト５３により着脱可能になっている。同じくボンブ本体５０の一端側には接続配線５４を介して点火装置５６が接続されると共に、接続配線５５はボンブ本体５０に接続されている。
【００７４】
燃焼空間５１内における栓体５２の内端面には一対の電極５７、５８が取り付けられて、一方の電極５７には前記一方の接続配線５４が接続され、他方の電極５８はボンブ本体５０に接続されている。両電極５７，５８には接続線を介して点火玉（ボロン硝石０.５ｇ付き）５９が取り付けられている。そして、点火装置５６を作動させることにより接続配線５４，５５、電極５７，５８などを経て点火玉５９が点火し、燃焼空間５１のガス発生剤２５，３８又は着火剤２６，３９を着火させて燃焼させるようになっている。
【００７５】
ボンブ本体５０の側面には、ガス抜き用バルブ６０が取り付けられており、サンプリング管６１を介して燃焼空間５１と連通されている。このガス抜き用バルブ６０から燃焼空間５１内のガスをサンプリングし、その燃焼特性を評価できるようになっている。尚、ボンブ本体５０の他端面には圧力変換器６２が取り付けられ、連通管６３を介して燃焼空間５１と連通されている。この圧力変換器６２により通電開始から最大圧力までの到達時間を求めることができるようになっている。
【００７６】
そして、栓体５２を抜いた状態で燃焼空間５１内にガス発生剤２５、３８又は着火剤２６、３９を装填する。その際に装填する装填量は、装填密度０.０５９ｇ／ｍｌとした。次いで、栓体５２を閉め、点火装置５６にて燃焼空間５１のガス発生剤２５、３８又は着火剤２６、３９を着火する。そして、燃焼した際の燃焼時間と燃焼圧力との関係を圧力変換器６２を介してオシロスコ−プ（図示せず）にて計測し、通電開始から最大圧力までの到達時間を求めた。尚、エアバッグ用ガス発生剤に要求される通電開始から最大圧力までの到達時間は通常５０〜６５ミリ秒であり、プリテンショナー用ガス発生剤に要求される通電開始から最大圧力までの到達時間は通常１５〜３０ミリ秒である。
【００７７】
さて、プリテンショナー用ガス発生器１２においては、車両の衝突時などにおける信号に基づいて、電気点火具２２への通電により燃焼室２４内の着火剤２６が着火されると共に、非アジド系のガス発生剤２５が燃焼され、窒素ガス等の燃焼ガスが生成する。このとき、着火剤２６の燃焼速度はガス発生剤２５の燃焼速度より速くなるように設定されていることから、電気点火具２２の点火によってまず着火剤２６が着火されてその炎がガス発生剤２５に伝播され、ガス発生剤２５が速やかに燃焼する。また、着火剤２６はガス発生剤２５と混合された状態で燃焼室２４内に配置されているので、着火剤２６の着火に基づくガス発生剤２５の燃焼が燃焼室２４内の全体に渡って均等に進行する。
【００７８】
燃焼室２４内で生成された燃焼ガスは溝２７が形成された部分を破ってシリンダ１３内へ噴出され、ピストン１７をピストンロッド１６と共に移動させる。ピストンロッド１６の移動によって回転ドラム１４が回転され、シートベルト１５が引き込まれる。
【００７９】
また、エアバッグ用ガス発生器３０においては、車両の衝突時などにおける信号に基づいて、電気点火器３４への通電により点火薬３５が点火される。その点火による炎が通気孔３７を介して燃焼室３２に伝播され、燃焼室３２内の着火剤３９が着火し、非アジド系のガス発生剤３８が燃焼して燃焼ガスを生成する。このとき、着火剤３９の燃焼速度がガス発生剤３８の燃焼速度より速くなるように設定されていることから、点火薬３５の点火による炎によりまず着火剤３９が着火されてその炎がガス発生剤３８に伝播され、ガス発生剤３８が速やかに燃焼する。生成した燃焼ガスはフィルター４２を介してガス噴出孔４４から噴出され、エアバッグ４５を膨張させる。
【００８０】
以上述べた第１の実施の形態による効果を以下にまとめて記載する。
・  本実施形態のガス発生器用の着火剤２６、３９では、着火剤２６、３９の燃焼速度が非アジド系のガス発生剤２５、３８の燃焼速度より速くなるように構成されている。このため、着火剤２６、３９はガス発生剤２５、３８よりも着火が速く、燃焼時における燃焼の伝播が速く、ガス発生剤２５、３８の燃焼を速やかに進行させることができる。従って、高ガス化率を維持しながら、非アジド系のガス発生剤２５、３８の着火性及び燃焼性を向上させることができる。
【００８１】
・  また、前記燃焼速度は、点火部に対する通電開始から燃焼室２４、３２で発生したガスによる最大圧力までの到達時間によって規定される。そして、着火剤２６、３９の到達時間が非アジド系ガス発生剤の到達時間より短くなるように構成されている。従って、非アジド系のガス発生剤２５、３８の着火性及び燃焼性を一層向上させることができる。
【００８２】
・  更に、乗員保護装置用ガス発生器が、燃焼室２４で発生するガスによりシートベルト１５を引き込むように構成されたプリテンショナー用ガス発生器１２である場合に、着火剤２６、３９は上記の効果を発揮させることができる。
【００８３】
・  また、乗員保護装置用ガス発生器が、燃焼室３２で発生するガスによりエアバッグ４５を膨張させるように構成されたエアバッグ用ガス発生器３０である場合に、着火剤２６、３９は前記の効果を発揮させることができる。
【実施例】
【００８４】
以下に、実施例、製造例及び比較例を挙げて、前記実施形態を更に具体的に説明する。
（実施例１）
平均粒径３０μｍの過塩素酸カリウム７８.８質量％と酢酸酪酸セルロ−ス２１.２質量％との混合物に対し、アセトン２０質量％及びエチルアルコ−ル１０質量％を混合した混合溶液を加え、いわゆるウェルナ−混和機で均一に混合した。尚、ウェルナ−混和機は、横方向に延びる回転軸に支持された撹拌羽根により撹拌、混合する装置である。
【００８５】
次いで、この混合物を押出装置に装填した。押出装置には予め孔径が０.９５ｍｍのダイス及び直径が０.２５ｍｍのピンが取付けられている。そして、混合物に圧力を加えることにより、混合物はダイスの孔を通りながら押出され、１個の貫通孔を有する単孔円柱状に成形される。この成形物を２.０ｍｍの長さに切断し、乾燥することにより粒状の着火剤を得た。得られた着火剤の寸法を表１に示す。また、この着火剤の通電開始から最大圧力までの到達時間が、５〜２０ミリ秒であるか否か確認するため、前述した密閉ボンブ燃焼試験を行った。得られた到達時間を表１に示す。
（実施例２〜７）
表１に示した組成で、実施例１と同様の方法により着火剤を各々製造し、各々の特性を実施例１と同じ方法で評価した。それらの結果を表１に示す。
（実施例８）
平均粒径３０μｍの過塩素酸カリウム８５.２質量％、酢酸酪酸セルロ−ス３.０質量％、クエン酸アセチルトリブチル２.０質量％及び活性炭９.８質量％の混合物に対し、アセトン３０質量％及び水５質量％を混合した混合溶液を加え、ウェルナ−混和機で均一に混合した。
【００８６】
次いで、この混合物を造粒装置に装填した。造粒装置には、予め孔径０.３５ｍｍのパンチングメタルが取り付けられている。そして、混合物に圧力を加えることにより、混合物はパンチングメタルの孔を通りながら押出され、粒状の着火剤を得た。得られた着火剤の寸法を表１に示す。また、この着火剤の通電開始から最大圧力までの到達時間が、５〜２０ミリ秒であるか否か確認するため、密閉ボンブ燃焼試験を行った。得られた到達時間を表１に示す。
（実施例９）
表１に示した組成で、実施例８と同様の方法により着火剤を製造し、その特性を実施例８と同じ方法で評価した。それらの結果を表１に示す。
【００８７】
【表１】
2006001792.tif 000003
（プリテンショナー用ガス発生剤の製造例１）
平均粒径８０μｍの硝酸アンモニウム９０.０質量％、酢酸酪酸セルロ−ス６.０質量％、クエン酸アセチルトリブチル３.０質量％及び活性炭１.０質量％の混合物に対し、アセトン２０質量％及びエチルアルコ−ル１０質量％を混合した混合溶液を加え、ウェルナー混和機で均一に混合した。
【００８８】
次いで、この混合物を押出装置に装填した。押出装置には予め孔径１.７５ｍｍのダイス及び直径０.２５ｍｍのピンが取付けられている。そして、混合物に圧力をかけることにより、混合物はダイスを通りながら押出され、１個の貫通孔を有する単孔円柱状に成形される。この成形物を２.０ｍｍの長さに裁断し、乾燥することにより粒状のプリテンショナー用ガス発生剤を得た。得られた着火剤の寸法を表２に示す。
（プリテンショナー用ガス発生剤の製造例２）
表２に示した組成及び形状で、プリテンショナー用ガス発生剤の製造例１と同様の方法によりガス発生剤を製造した。その結果を表２に示す。
【００８９】
【表２】
2006001792.tif 000004
（実施例１０）
プリテンショナー用ガス発生剤の製造例１のガス発生剤が９１質量％、実施例１の着火剤が９質量％の割合となるように混合し、この混合物を密閉ボンブ燃焼装置で燃焼させた。この組成物のガス化率を理論計算（組成物の燃焼生成物のうち気体成分の質量割合を％で表記した。）より求め、また通電開始から最大圧力までの到達時間がプリテンショナー用ガス発生剤に要求される１５〜３０ミリ秒であるか否か確認を行った。得られた到達時間を表３に示す。
【００９０】
【表３】
2006001792.tif 000005
（実施例１１〜２１）
表３に示した質量比となるように組成物を混合し、各々の特性を実施例１０と同じ方法で評価した。得られた結果を表３に示す。また、密閉ボンブ燃焼試験により得られた実施例１７の燃焼カーブを代表例として図６に示す。
（比較例１及び２）
着火剤を使用せず、プリテンショナー用ガス発生剤のみでの特性を実施例１０と同じ方法で評価した。それらの結果を表３に示す。また、密閉ボンブ燃焼試験により得られた比較例２の燃焼カーブを代表例として図５に示す。
【００９１】
表１〜表３、図５及び図６の試験結果より次のようなことがわかった。
すなわち、実施例１〜９に示した着火剤は、通電開始から最大圧力までの到達時間を８〜１４ミリ秒に調整することができた。これに対して、着火剤を配合しない比較例１及び２のプリテンショナー用ガス発生剤では、いずれも低着火性、低燃焼性に起因して、到達時間が３０ミリ秒以上となり、プリテンショナー用ガス発生剤として使用不可能であることが明らかとなった。一方、着火剤を配合した実施例１０〜２１では、着火性及び燃焼性が改善されたため、いずれも到達時間は１５〜３０ミリ秒の範囲となり、プリテンショナー用ガス発生剤として使用可能であることが明らかとなった。
【００９２】
また、比較例２に示したプリテンショナー用ガス発生剤のみの燃焼パターン（図５）は、燃焼初期（通電開始から約２３ミリ秒まで）の燃焼速度が非常に遅く、燃焼中期（約２３ミリ秒以降）から急激に燃焼速度が速くなる、いわゆるＳ字型となっており、燃焼性に問題があることが分かった。それに対して、実施例１７に示した着火剤を配合したプリテンショナー用ガス発生剤の燃焼パターン（図６）は、燃焼初期から燃焼速度が速く、いわゆる直線型となっており、燃焼性が大幅に改善されていることが分かった。
【００９３】
また、実施例１７の耐熱性及び燃焼後の一酸化炭素濃度について試験を行った結果、共に問題のないことが確認できた。実施例２０は、着火剤の配合割合が少ないため、プリテンショナー用ガス発生剤として使用可能ではあるものの、到達時間が遅くなる傾向にあることがわかった。更に、実施例２１は、着火剤の配合割合が多いため、プリテンショナー用ガス発生剤として使用可能ではあるものの、ガス化率が低下する傾向にあることがわかった。
【００９４】
尚、前記実施形態を次のように変更して実施することも可能である。
・  前記着火剤３９を、エアバッグ用ガス発生器３０の点火薬３５の部位に収容することも可能である。
【００９５】
・  非アジド系のガス発生剤２５、３８に対する着火剤２６、３９の含有量を、エアバッグ用ガス発生器３０の場合に比べてプリテンショナー用ガス発生器１２の場合に高くすることができる。この場合、プリテンショナー用ガス発生器１２の燃焼室２４内に収容されている非アジド系ガス発生剤全体を十分に燃焼させることができる。
【００９６】
・  非アジド系ガス発生剤には、燃焼触媒、耐環境安定剤等を含有させることができる。燃焼触媒としては、酸化銅、酸化鉄、酸化マンガン等が用いられる。耐環境安定剤としては、オキシエチレンドデシルアミン、ポリオキシエチレンドデシルアミン、ポリオキシエチレンオクタデシルアミン等が用いられる。
【００９７】
・  前記プリテンショナー用ガス発生器１２の溝２７に代えて、薄肉部を形成したり、貫通孔を開けてそこを破裂板で塞ぐように形成したりすることもできる。
・  前記着火剤２６、３９を後部座席エアバッグ用ガス発生器、側面衝突エアバッグ用ガス発生器、カーテンエアバッグ用ガス発生器等に使用することもできる。
【００９８】
更に、実施形態より把握される技術的思想について以下に記載する。
(1)  前記着火剤は、非アジド系ガス発生剤と混合された状態で燃焼室内に収容されるように構成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガス発生器用の着火剤。このように構成した場合、非アジド系ガス発生剤の着火性と燃焼性をより向上させることができる。
【００９９】
(2)  前記非アジド系ガス発生剤の酸素バランスは実質的に±０であり、着火剤の酸素バランスは正である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガス発生器用の着火剤。このように構成した場合、二酸化窒素等の有害ガスの発生を抑制しつつ、着火剤の着火性及び燃焼性を向上させることができる。
【０１００】
(3)  前記非アジド系ガス発生剤は酸化剤及び燃料を含有し、酸化剤がアンモニウム塩であり、着火剤は酸化剤及び燃料を含有し、酸化剤がカリウム塩である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガス発生器用の着火剤。このように構成した場合、非アジド系ガス発生剤のガス化率を高めることができると共に、着火剤の着火性と燃焼性を向上させることができる。
【０１０１】
(4)  前記非アジド系ガス発生剤は酸化剤として過塩素酸塩を含有すると共に、燃料を含有し、かつ硝酸のアルカリ金属塩を含有し、着火剤は酸化剤として過塩素酸塩を含有すると共に、燃料を含有し、燃焼時に発生する塩化水素が硝酸のアルカリ金属塩と反応するように構成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガス発生器用の着火剤。このように構成した場合、ガス発生剤の燃焼時に有害な塩化水素が発生することを防止することができる。
【０１０２】
(5)  前記非アジド系ガス発生剤は酸化剤及び燃料を含有し、着火剤は酸化剤及び燃料を含有し、着火剤中の酸化剤は硝酸塩、亜硝酸塩又はオキソハロゲン酸塩であり、燃料は高分子結合剤、粉末状微結晶炭素又は含窒素化合物である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガス発生器用の着火剤。
【０１０３】
(6)  更に、可塑剤、経時安定剤又はスラグ形成剤を含有する上記技術思想(5)に記載のガス発生器用の着火剤。
(7)  前記着火剤中の酸化剤の含有量が６８〜９８質量％及び燃料の含有量が２〜３２質量％である前記技術思想(5)又は(6)に記載のガス発生器用の着火剤。
【０１０４】
(8)  非アジド系ガス発生剤の含有量が６０〜９８質量％、着火剤の含有量が２〜４０質量％である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガス発生器用の着火剤。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】実施形態におけるプリテンショナー用ガス発生器を示す概略断面図。
【図２】（ａ）はプリテンショナーを要部を破断して示す概略正面図、（ｂ）はプリテンショナーを要部を破断して示す概略側面図。
【図３】密閉ボンブ燃焼試験装置を示す概略断面図。
【図４】エアバッグ用ガス発生器を示す断面図。
【図５】比較例２における時間と燃焼圧力との関係を示すグラフ。
【図６】実施例１７における時間と燃焼圧力との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【０１０６】
１２…プリテンショナー用ガス発生器、１５…シートベルト、２２…点火部としての電気点火具、２４、３２…燃焼室、２５、３８…ガス発生剤、２６、３９…着火剤、３０…エアバッグ用ガス発生器、３１…点火部、３４…点火部を構成する電気点火器、３５…点火部を構成する点火薬、４５…エアバッグ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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