(57)【要約】  燃焼により改善された流出物を生成するか又はそれが得られる過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物、及び膨張式拘束システムで使用するための膨張ガス発生させる関連した方法が提供される。このような過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物は、１００μｍを超える平均粒子サイズで存在する過塩素酸アンモニウムを含む。このような過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物はまた、ガス発生剤を燃焼したときに塩化水素の実質的にないガス状流出物を得るのに効果的な量で存在する塩素スカベンジャーを含むか又は含有し、当該塩素スカベンジャーの少なくとも約９８質量パーセントは銅含有化合物である。好適な銅含有塩素スカベンジャー化合物としては、塩基性硝酸銅、酸化第二銅、硝酸アンモニウムが約３〜約９０質量パーセントの範囲で混合物中に存在する銅ジアミン二硝酸塩−硝酸アンモニウム混合物、銅ジアミンビテトラゾール、５−アミノテトラゾールと塩基性硝酸銅の反応により得られる硝酸銅錯体、及びそれらの組み合わせが挙げられる。
2007500124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非アジ化物の有機窒素含有燃料を含む改善された過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物であって、
１００μｍを超える平均粒子サイズで存在する過塩素酸アンモニウムを含み、
ガス発生剤を燃焼したときに塩化水素の実質的にないガス状流出物を得るのに効果的な量で存在する塩素スカベンジャーをさらに含有し、当該塩素スカベンジャーの少なくとも約９８質量パーセントが、塩基性硝酸銅、酸化第二銅、硝酸アンモニウムが約３〜約９０質量パーセントの範囲で混合物中に存在する銅ジアミン二硝酸塩−硝酸アンモニウム混合物、銅ジアミンビテトラゾール、５−アミノテトラゾールと塩基性硝酸銅の反応により得られる硝酸銅錯体、及びそれらの組み合わせからなる群より選択された銅含有化合物である、過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項２】
前記過塩素酸アンモニウムが、少なくとも約２００μｍの平均粒子サイズで存在する、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項３】
前記過塩素酸アンモニウムが、約３５０〜約４５０μｍの範囲の平均粒子サイズで存在する、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項４】
約０．９６〜約１．０６の範囲の当量比を有する、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項５】
前記過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物の燃焼により、ガス状流出物がさらに一酸化炭素、アンモニア、二酸化窒素及び一酸化窒素を実質的に含まない、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項６】
前記非アジ化物の有機窒素含有燃料が、硝酸アミン、ニトラミン、複素環式ニトロ化合物、テトラゾール化合物、及びそれらの組み合わせからなる群より選択された、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項７】
非アジ化物の窒素含有燃料が硝酸グアニジンである、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項８】
前記銅含有化合物が塩基性硝酸銅である、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項９】
前記銅含有化合物が酸化第二銅である、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項１０】
前記銅含有化合物が、硝酸アンモニウムが約３〜約９０質量パーセントの範囲で混合物中に存在する銅ジアミン二硝酸塩−硝酸アンモニウム混合物である、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項１１】
前記銅含有化合物が銅ジアミンビテトラゾールである、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項１２】
前記銅含有化合物が、５−アミノテトラゾールと塩基性硝酸銅の反応により得られる硝酸銅錯体である、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項１３】
約１組成質量パーセント以下の銅のない塩素スカベンジャーを含有する、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項１４】
前記過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物中に存在する非アジ化物の有機窒素含有燃料、過塩素酸アンモニウム、銅含有化合物、及び任意の金属酸化物添加剤が、当該過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物が約０．９６〜約１．０６の範囲の当量比を有するのに十分な相対量で存在し、当該ガス発生剤組成物の燃焼により、さらに一酸化炭素、アンモニア、二酸化窒素及び一酸化窒素の実質的にないガス状流出物が得られる、請求項１３に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項１５】
約４０〜約６０組成質量パーセントの硝酸グアニジンと；
約３５〜約５０組成質量パーセントの塩基性硝酸銅と；
１００μｍを超える平均粒子サイズの約１〜約１０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと；
約１〜約５組成質量パーセントの金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤と
から本質的になる、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項１６】
約４０〜約５０組成質量パーセントの硝酸グアニジンと；
硝酸アンモニウムが約３〜約９０質量パーセントの範囲で混合物中に存在する、約４０〜約５５組成質量パーセントの銅ジアミン二硝酸塩−硝酸アンモニウム混合物と；
１００μｍを超える平均粒子サイズの約１〜約１０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと；
約１〜約５組成質量パーセントの少なくとも１つの金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤と
から本質的になる、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項１７】
約１０〜約４０組成質量パーセントの硝酸グアニジンと；
約４５〜約６０組成質量パーセントの塩基性硝酸銅と；
約５〜約３０組成質量パーセントの銅ジアミンビテトラゾールと；
１００μｍを超える平均粒子サイズの約１〜約１０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと；
約１〜約５組成質量パーセントの少なくとも１つの金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤と
を含む、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項１８】
約１０〜約６０組成質量パーセントの硝酸グアニジンと；
約１〜約３５組成質量パーセントの塩基性硝酸銅と；
５−アミノテトラゾールと塩基性硝酸銅の反応により得られる約１０〜約６０組成質量パーセントの硝酸銅錯体と；
１００μｍを超える平均粒子サイズの約１〜約１０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと；
約１〜約５組成質量パーセントの少なくとも１つの金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤と
を含む、請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項１９】
請求項１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物を点火してある量の膨張ガスを生成する工程と；
当該膨張ガスによってエアバッグクッションを膨張させる工程と
を含む、自動車の膨張式拘束システムのエアバッグクッションを膨張させるための膨張ガスを発生させる方法。
【請求項２０】
前記膨張ガスが塩化水素を実質的に含まない、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物であって、
非アジ化物の有機窒素含有燃料と、
塩基性硝酸銅、酸化第二銅、硝酸アンモニウムが約３〜約９０質量パーセントの範囲で混合物中に存在する銅ジアミン二硝酸塩−硝酸アンモニウム混合物、銅ジアミンビテトラゾール、５−アミノテトラゾールと塩基性硝酸銅の反応により得られる硝酸銅錯体、及びそれらの組み合わせからなる群より選択された銅含有塩素スカベンジャーと、
約１〜約１０組成質量パーセントの１００μｍを超える平均粒子サイズの過塩素酸アンモニウムと、
二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、及びそれらの組み合わせからなる群より選択された、約１〜約５組成質量パーセントの少なくとも１つの金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤と
から本質的になり、当該ガス発生剤組成物が約１組成質量パーセント以下の銅のない塩素スカベンジャーを含有し、
当該非アジ化物の有機窒素含有燃料、銅含有塩素スカベンジャー、過塩素酸アンモニウム、並びに金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤が、当該ガス発生剤組成物が約０．９６〜約１．０６の範囲の当量比を有するのに十分な相対量で存在し、
当該ガス発生剤組成物の燃焼により、塩化水素、一酸化炭素、アンモニア、二酸化窒素及び一酸化窒素の実質的にないガス状流出物が得られる、過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項２２】
前記過塩素酸アンモニウムが、少なくとも約２００μｍの平均粒子サイズで存在する、請求項２１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項２３】
前記過塩素酸アンモニウムが、約３５０〜約４５０μｍの範囲の平均粒子サイズで存在する、請求項２１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項２４】
約４０〜約６０組成質量パーセントの硝酸グアニジンと；
約３５〜約５０組成質量パーセントの塩基性硝酸銅と；
１００μｍを超える平均粒子サイズの約１〜約１０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと；
約１〜約５組成質量パーセントの金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤と
から本質的になる、請求項２１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項２５】
約４０〜約５０組成質量パーセントの硝酸グアニジンと；
硝酸アンモニウムが約３〜約９０質量パーセントの範囲で混合物中に存在する、約４０〜約５５組成質量パーセントの銅ジアミン二硝酸塩−硝酸アンモニウム混合物と；
１００μｍを超える平均粒子サイズの約１〜約１０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと；
約１組成質量パーセントの少なくとも１つの金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤と
から本質的になる、請求項２１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項２６】
約１０〜約４０組成質量パーセントの硝酸グアニジンと；
約４５〜約６０組成質量パーセントの塩基性硝酸銅と；
約５〜約３０組成質量パーセントの銅ジアミンビテトラゾールと；
１００μｍを超える平均粒子サイズの約１〜約１０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと；
約１〜約５組成質量パーセントの少なくとも１つの金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤と
から本質的になる、請求項２１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項２７】
約１０〜約６０組成質量パーセントの硝酸グアニジンと；
約１〜約３５組成質量パーセントの塩基性硝酸銅と；
５−アミノテトラゾールと塩基性硝酸銅の反応により得られる約１０〜約６０組成質量パーセントの硝酸銅錯体と；
１００μｍを超える平均粒子サイズの約１〜約１０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと；
約１〜約５組成質量パーセントの少なくとも１つの金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤と
から本質的になる、請求項２１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物。
【請求項２８】
請求項２１に記載の過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物を点火してある量の膨張ガスを生成する工程と；
当該膨張ガスによってエアバッグクッションを膨張させる工程と
を含む、自動車の膨張式拘束システムのエアバッグクッションを膨張させるための膨張ガスを発生させる方法。
【請求項２９】
窒素含有燃料と；
過塩素酸アンモニウム酸化剤と；
ガス発生剤を燃焼したときに塩化水素の実質的にないガス状流出物を得るのに効果的な量で存在する塩素スカベンジャーと
を含み、当該塩素スカベンジャーの少なくとも約９８質量パーセントが銅含有化合物である、塩素含有ガス発生剤組成物。
【請求項３０】
前記銅含有化合物が、硝酸銅錯体、塩基性硝酸銅、酸化第二銅、及びそれらの組み合わせからなる群より選択された、請求項２９に記載の塩素含有ガス発生剤組成物。
【請求項３１】
約１〜約２０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと；
窒素含有燃料と塩素スカベンジャーを含む約８０〜約９９組成質量パーセントの前駆体混合物と
を含む、請求項２９に記載の塩素含有ガス発生剤組成物。
【請求項３２】
前記前駆体混合物が、
約３０〜約７０組成質量パーセントの窒素含有燃料と；
約３０〜約７０組成質量パーセントの塩素スカベンジャーと
を含む、請求項３１に記載の塩素含有ガス発生剤組成物。
【請求項３３】
前記前駆体混合物が、過塩素酸アンモニウムの燃焼を促進するのに効果的な最大約１０組成質量パーセントの少なくとも１つの燃焼促進剤をさらに含む、請求項３２に記載の塩素含有ガス発生剤組成物。
【請求項３４】
前記燃焼促進剤が、酸化鉄、亜クロム酸銅、紺青顔料、及びそれらの組み合わせからなる群より選択された、請求項３３に記載の塩素含有ガス発生剤組成物。
【請求項３５】
前記燃焼促進剤が紺青顔料である、請求項３３に記載の塩素含有ガス発生剤組成物。
【請求項３６】
請求項２９に記載の塩素含有ガス発生剤組成物を点火してある量の膨張ガスを生成する工程と；
当該膨張ガスによってエアバッグクッションを膨張させる工程と
を含む、自動車の膨張式拘束システムのエアバッグクッションを膨張させるための膨張ガスを発生させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはガスの発生、より詳しくは塩化水素の実質的にないガス状流出物を生成するか又はそれが得られる塩素含有ガス発生剤組成物によるガスの発生に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両が衝突の際のような突然の減速に見舞われたときにガスで膨張又はふくらむクッション又はバッグ、例えば、「エアバッグクッション」を用いて車両の乗員を保護することが周知である。このようなエアバッグ拘束システムは、通常、空間の必要量を最小限に抑えるために膨張していない折りたたまれた状態で収納された１つ又は複数のエアバッグクッションと；車両の突然の減速を検出するために車両のフレーム又は本体に取り付けられた１つ又は複数の衝突センサーと；衝突センサーによって電子的に起動する起動システムと；ガスを生成又は供給してエアバッグクッションを膨張させるインフレータ装置とを含む。車両が突然減速した場合には、衝突センサーによって起動システムが起動し、次いで、インフレータ装置が起動して、エアバッグクッションが典型的にはほんの数ミリ秒のうちに膨張し始める。
【０００３】
１つ又は複数の膨張式拘束システムのエアバッグクッションを膨張させるための多くのタイプのインフレータ装置が当技術分野で開示されている。ガス発生火工品材料、例えば「ガス発生剤」の燃焼により膨張ガスを形成又は生成するインフレータ装置が周知である。例えば、ガス発生剤の燃焼により発生する追加のガス生成物を含む高温の燃焼生成物を使用し、貯蔵及び加圧されたガスを補助して１つ又は複数のエアバッグクッションを膨張させるインフレータ装置が知られている。他の公知のインフレータ装置においては、ガス発生剤を燃焼することにより発生する燃焼生成物は、エアバッグクッションを膨張させるのに用いられる膨張ガスのための唯一又は実質的に唯一の供給源であることができる。典型的には、このようなインフレータ装置は、望ましくないか及び／又は有毒な燃焼副産物に乗員がさらされるのを制限するか又は防ぐよう、ガス発生剤組成物の燃焼の際に膨張ガスから形成されるダスト又は粒状物質を除去するためのフィルターを含む。
【０００４】
乗員の安全及び怪我の防止に関心が高まっていることを考慮して、多くの自動車は、それぞれが１つ又は複数のインフレータ装置を有する複数の膨張式拘束システムを典型的に含む。例えば、車両は、正面衝突から運転手と乗員を保護するために、それぞれが関連するインフレータ装置を備えた、運転手用エアバッグ、乗員用エアバッグ、１つ又は複数のシートベルトプリテンショナー、１つ又は複数のニーボルスター、及び／又は１つ又は複数の膨張式ベルトを含むことができる。車両はまた、側面の衝撃から運転手と乗員を保護するために、それぞれが少なくとも１つの関連するインフレータ装置を備えた、１つ又は複数の頭部／胸部クッション、胸部クッション及び／又はカーテンを含むこともできる。一般的には、特定車両内のすべてのインフレータ装置によって作り出されるガス状流出物又は膨張ガスは、すべて使用した場合に、現在の産業の安全指針を満たすためには５ｐｐｍを超える塩化水素を含まないことが要求される。したがって、このようなインフレータ装置で用いられるガス発生剤組成物は、塩化水素の生成を可能な限り少なくすることが望ましい。
【０００５】
酸化剤として過塩素酸アンモニウムを含む幾つかのガス発生剤組成物が公知である。過塩素酸アンモニウムは、ガス発生剤組成物の効率的な燃焼、例えば、炭素を二酸化炭素（ＣＯ2）に、水素を水（Ｈ2Ｏ）に、そして窒素を窒素ガス（Ｎ2）に完全に転化することを促進する酸素源としてガス発生剤組成物において典型的に用いられる。しかしながら、過塩素酸アンモニウムはまた、燃焼のガス状副産物として塩化水素を一般に生成し、それは非常に高い濃度において毒性かつ腐食性の場合がある。塩化水素ガスは、火工品ガス発生剤組成物中にスカベンジャー化合物、例えば、アルカリ又はアルカリ土類金属の窒化物、例えば、窒化ナトリウム又は窒化カリウムを含めることによって燃焼ガス流から「掃去」又は除去することができる。このようなアルカリ又はアルカリ土類金属の窒化物は、塩化水素と反応してより毒性の低い又は非毒性のアルカリ又はアルカリ土類金属の塩化物、例えば、塩化ナトリウム又は塩化カリウムを生成する。しかしながら、望ましくないのは、このようなアルカリ又はアルカリ土類金属の塩化物が、インフレータ装置から漏れ得る細かい粒状物質又はダストとして形成する場合があることである。加えて、過塩素酸アンモニウムを含めることで火工品ガス発生剤組成物の燃焼温度が典型的に高くなり、しばしば望ましくない潜在的に有毒な流出ガス、例えば、アンモニア及び一酸化炭素のレベルが増加することがある。
【０００６】
上記を考慮して、膨張ガス流において望ましくないガス状及び粒状の燃焼副産物を増加させることなく、酸化剤として過塩素酸アンモニウムを用いることにより得られる高熱と酸素を利用する火工品ガス発生剤組成物に対するニーズ及び要望がある。より詳しくは、例えば、１）インフレータ内のガス流から効果的かつ効率的に除去できるような比較的容易に濾過できる金属塩化物などの塩素含有流出物質を与えるか又はそれを得ることのいずれか又はその両方により塩素含有成分又は物質の包含を可能とするか又は促進し、並びに２）一酸化炭素及びアンモニアガスの形成を抑制するガス発生剤組成物に対するニーズ及び要望がある。さらに、改善されたガス収量及び燃焼速度を与えるガス発生剤組成物に対するニーズ及び要望がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一般的な目的は、改善されたガス発生剤組成物を提供することである。
【０００８】
本発明のより詳しい目的は、燃焼により改善されたガス状流出物又は膨張ガスが得られる塩素含有ガス発生剤組成物を提供することである。
【０００９】
本発明のより具体的な目的は、上記の問題のうちの１つ又は複数を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一般的な目的は、窒素含有燃料と、過塩素酸アンモニウム酸化剤と、ガス発生剤を燃焼したときに塩化水素の実質的にないガス状流出物を得るのに効果的な量で存在する塩素スカベンジャーとを含み、当該塩素スカベンジャーが少なくとも約９８質量パーセントの銅含有化合物を含む、塩素含有ガス発生剤組成物により少なくとも部分的に達成することができる。好適には、塩素含有ガス発生剤組成物は、約１組成質量パーセント以下の銅のない塩素スカベンジャーを含む。
【００１１】
従来技術では、膨張ガス流において望ましくないガス状及び粒状の燃焼副産物を増加させることなく、酸化剤として過塩素酸アンモニウムを用いることにより得られる高熱と酸素を利用する塩素含有ガス発生剤組成物を提供していない。とりわけ、従来技術では、過塩素酸アンモニウムと銅含有化合物を利用し、濾過できる金属塩化物を生成してガス状流出物から塩化水素を除去し、結果として改善された膨張ガスが得られる塩素含有ガス発生剤を提供していない。
【００１２】
本発明は、窒素含有燃料と、過塩素酸アンモニウム酸化剤と、効果的な量の銅化合物とを含む塩素含有ガス発生剤組成物を点火して塩化水素の実質的にない膨張ガスを生成する工程と、当該膨張ガスによってエアバッグクッションを膨張させる工程とを含む、自動車の膨張式拘束システムのエアバッグクッションを膨張させる方法をさらに包含する。
【００１３】
本発明は、
約１〜約２０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウム酸化剤と；
硝酸グアニジン燃料と、塩化水素の実質的にないガス状流出物を得るのに効果的な量の塩素スカベンジャーとを含む、約８０〜約９９組成質量パーセントの前駆体混合物と
を含み、当該塩素スカベンジャーの少なくとも９８質量パーセントが銅含有化合物である、改善されたガス状流出物を提供する塩素含有ガス発生剤組成物をなおさらに包含する。
【００１４】
本発明の１つの態様は、非アジ化物の有機窒素含有燃料を含む改善された過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物を提供することである。本発明の１つの具体的な実施態様によれば、改善された過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物は、１００μｍを超える平均粒子サイズで存在する過塩素酸アンモニウムを含み、ガス発生剤を燃焼したときに塩化水素の実質的にないガス状流出物を得るのに効果的な量で存在する塩素スカベンジャーをさらに含有する。より詳しくは、塩素スカベンジャーの少なくとも約９８質量パーセントは、塩基性硝酸銅、酸化第二銅、硝酸アンモニウムが約３〜約９０質量パーセントの範囲で混合物中に存在する銅ジアミン二硝酸塩−硝酸アンモニウム混合物、銅ジアミンビテトラゾール、５−アミノテトラゾールと塩基性硝酸銅の反応により得られる硝酸銅錯体、及びそれらの組み合わせからなる群より選択された銅含有化合物である。
【００１５】
１つの好ましい実施態様によれば、本発明は、過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物であって、
非アジ化物の有機窒素含有燃料と、
塩基性硝酸銅、酸化第二銅、硝酸アンモニウムが約３〜約９０質量パーセントの範囲で混合物中に存在する銅ジアミン二硝酸塩−硝酸アンモニウム混合物、銅ジアミンビテトラゾール、５−アミノテトラゾールと塩基性硝酸銅の反応により得られる硝酸銅錯体、及びそれらの組み合わせからなる群より選択された銅含有塩素スカベンジャーと、
約１〜約１０組成質量パーセントの１００μｍを超える平均粒子サイズの過塩素酸アンモニウムと、
二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、及びそれらの組み合わせからなる群より選択された、約１〜約５組成質量パーセントの少なくとも１つの金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤と
から本質的になり、当該ガス発生剤組成物が約１組成質量パーセント以下の銅のない塩素スカベンジャーを含有し、
当該非アジ化物の有機窒素含有燃料、銅含有塩素スカベンジャー、過塩素酸アンモニウム、並びに金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤が、当該ガス発生剤組成物が約０．９６〜約１．０６の範囲の当量比を有するのに十分な相対量で存在し、
当該ガス発生剤組成物の燃焼により、塩化水素、一酸化炭素、アンモニア、二酸化窒素及び一酸化窒素の実質的にないガス状流出物が得られる、過塩素酸アンモニウム含有ガス発生剤組成物を提供する。
【００１６】
加えて、自動車の膨張式拘束システムのエアバッグクッションを膨張させるための膨張ガスを発生させる対応又は関連する方法が提供される。このような方法は、特定のガス発生剤組成物を点火してある量の膨張ガスを生成する工程と、次いで当該膨張ガスによってエアバッグクッションを膨張させる工程とを典型的に伴う。
【００１７】
従来技術では、膨張ガス流において望ましくないガス状及び粒状の燃焼副産物を増加させることなく、酸化剤として過塩素酸アンモニウムを用いることにより得られる高熱と酸素を同時に利用することができる火工品ガス発生剤組成物を提供していない。
【００１８】
本明細書で用いられる場合、「塩素スカベンジャー」についての言及は、塩素含有物質、化合物又は組成物の燃焼により生成される塩化水素ガスと反応して濾過できる塩素含有物質、化合物又は組成物を生成することができる物質、化合物又は組成物を意味すると解されるべきである。
【００１９】
さらに、本明細書における「濾過できる」物質についての言及は、ガス発生剤組成物の燃焼によって生成される物質、粒子又は化合物であって、フィルター材料又は媒体、例えば、スクリーン又はメッシュにガス状流出物又は膨張ガス流を通すことなどによりガス状流出物又は膨張ガス流から除去され、インフレータ装置を出る粒状物質のレベルを下げることができる物質、粒子又は化合物を意味すると解されるべきである。
【００２０】
本明細書で用いられる場合には、「当量比」という用語は、ガス発生剤組成物又は配合物中の酸素のモル数と、水素を水に、炭素を二酸化炭素に、そして任意の金属を熱力学的に予測される金属酸化物に転化するのに必要とされるモル数の比を意味すると解される。したがって、１．０を超える当量比を有するガス発生剤組成物は過酸化であり、１．０よりも小さい当量比を有するガス発生剤組成物は低酸化であり、１．０に等しい当量比を有するガス発生剤組成物は完全酸化である。
【００２１】
本明細書で用いられる場合には、「塩化水素の実質的にない」という用語は、現在の産業基準のもとで容認又は許される塩化水素の量に等しいか又はそれより少ない塩化水素の量を含むガス状流出物又は膨張ガスを意味すると解される。例えば、車両がガス発生剤組成物を含む１つのインフレータによって１つの膨張式エアバッグクッションを含む場合に、当該ガス発生剤組成物の燃焼により生成されるガス状流出物又は膨張ガスは、インフレータが１００立方フィートのタンクに解放されたときに塩化水素が約５ｐｐｍ以下であれば実質的に塩化水素がない。
【００２２】
それに対応して、可能性のあるガス状流出物の成分、例えば、一酸化炭素、アンモニア、二酸化窒素及び一酸化窒素についての言及において本明細書で用いられる「実質的にない」という表現も同様に、現在の産業基準（ＵＳＣＡＲ規格）のもとで容認又は許されるこのような成分の量に等しいか又はそれより少ない量でこのような成分を含むガス状流出物又は膨張ガスを意味する。例えば、車両がガス発生剤組成物を含む１つのインフレータによって１つの膨張式エアバッグクッションを含む場合に、当該ガス発生剤組成物の燃焼により生成されるガス状流出物又は膨張ガスは、インフレータが１００立方フィートのタンクに解放されたときに一酸化炭素が約４６１ｐｐｍ以下であれば実質的に一酸化炭素がなく；インフレータが１００立方フィートのタンクに解放されたときにアンモニアが約３５ｐｐｍ以下であれば実質的にアンモニアがなく；インフレータが１００立方フィートのタンクに解放されたときに二酸化窒素が約５ｐｐｍ以下であれば実質的に二酸化窒素がなく；そして、インフレータが１００立方フィートのタンクに解放されたときに一酸化窒素が約７５ｐｐｍ以下であれば実質的に一酸化窒素がない。
【００２３】
他の目的及び利点は、特許請求の範囲及び図面とともに考慮される以下の詳細な説明から当業者に明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は、改善されたガス発生剤組成物を提供する。本発明の１つの態様によれば、窒素含有燃料と、過塩素酸アンモニウム酸化剤と、塩化水素の実質的にないガス状流出物を得るのに効果的な量の塩素スカベンジャーとを含む塩素含有ガス発生剤組成物が提供される。有利には、当該塩素スカベンジャーの少なくとも約９８質量パーセントが銅含有化合物である。
【００２５】
前述のように、過塩素酸アンモニウムは、自動車の膨張式拘束システムの膨張において用いられるガス発生剤組成物にとって特に効果的な酸化剤である。しかしながら、過塩素酸アンモニウムを使用すると、アルカリ又はアルカリ土類金属のスカベンジャー化合物も使用される場合には、望ましくない副産物、例えば、塩化水素又は微細な粒状物質、例えば、塩化ナトリウムが典型的に形成される。本発明によれば、主として銅含有化合物を含む塩素スカベンジャーを塩素含有ガス発生剤組成物において利用することにより、改善されたガス状流出物又は膨張ガスが得られることを見出した。とりわけ、濾過できる塩化銅の副産物を生成することで、塩化水素ガスの実質的にないガス状流出物又は膨張ガスが得られることを一般的に見出した。さらに有利には、濾過できる塩化銅の副産物を生成することで、インフレータ装置を出る粒子のレベルが低減されることを見出した。
【００２６】
さらには、意外にも、酸化剤としての過塩素酸アンモニウムと、主として銅含有化合物から構成されるスカベンジャー化合物とをガス発生剤組成物中に含めることで、このようなガス発生剤組成物の燃焼により生成されるガス状流出物又は膨張ガスにおいて一酸化炭素のレベルが望ましくない増加を示さないことを見出した。このような結果は、過塩素酸アンモニウムをガス発生剤組成物中に含めることで燃焼温度が典型的に増加し、そしてガス状流出物又は膨張ガス中に高いレベルの一酸化炭素が生成することを一般に見出していたので予想外であった。さらに意外には、予想されるレベルよりも一酸化炭素の含有量が減少し、望ましくない窒素酸化物、例えば、一酸化窒素（ＮＯ）又は二酸化窒素（ＮＯ2）のレベルにおいて通常のケースである一酸化炭素の減少を相殺するほどの増加もないことを見出した。
【００２７】
さらには、意外にも、過塩素酸アンモニウムと主として銅含有化合物を含むスカベンジャー化合物とを含むガス発生剤組成物の燃焼により生成されるガス状流出物又は膨張ガスにおいて見出される主な塩素含有種は塩化銅（ＩＩ）（ＣｕＣｌ2）であり、塩化水素はほとんど又は全く検出されないことを見出した。このような結果は、標準的な熱力学的予想コンピュータプログラム、例えば、海軍武器センターの推進剤評価プログラム（Naval Weapons Center Propellant Evaluation Program）（ＰＥＰ）においては、このような塩素含有ガス発生剤組成物の燃焼によって生成されるガス状流出物又は膨張ガス中の主な塩素種は塩化第一銅（ＣｕＣｌ）と塩化第一銅の三量体（Ｃｕ3Ｃｌ3）であり、塩化水素が幾らかあると一般に予想されるため意外である。
【００２８】
燃焼により改善されたガス状流出物を生成する塩素含有ガス発生剤を提供することに加えて、本発明による塩素含有ガス発生剤組成物のガス収量及び燃焼速度も同様に改善できることを見出した。このような改善されたガス収量及び燃焼速度は、ガス状流出物の品質に不利に作用することなく過塩素酸アンモニウム酸化剤の分解を触媒した結果として得ることができる。有利には、過塩素酸アンモニウムを含有する火工品又はガス発生剤組成物の燃焼速度を高めるのに使用できる種々の物質がある。
【００２９】
上記を考慮して、本発明は、窒素含有燃料と、過塩素酸アンモニウム酸化剤と、ガス発生剤を燃焼したときに塩化水素の実質的にないガス状流出物を得るのに効果的な量で存在する塩素スカベンジャーとを含む塩素含有ガス発生剤組成物に向けられる。好適には、当該塩素スカベンジャーの少なくとも約９８質量パーセントが銅含有化合物である。望ましくは、当該ガス発生剤組成物は、約１組成質量パーセント以下の銅のない塩素スカベンジャーを含有する。
【００３０】
実際には、塩素含有ガス発生剤組成物は、約１〜約２０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと、窒素含有燃料と塩素スカベンジャーを含有する約８０〜約９９組成質量パーセントの前駆体混合物とを含むことができる。
【００３１】
この前駆体混合物で使用するのに有用な窒素含有燃料としては、非アジ化物の有機窒素含有燃料が一般に挙げられ、例えば、硝酸アミン、ニトラミン、複素環式ニトロ化合物、テトラゾール化合物、及びそれらの組み合わせを含む。種々の窒素含有燃料が本発明の塩素含有ガス発生剤組成物において使用できるが、幾つかの好ましい実施態様によれば、窒素含有燃料は硝酸グアニジンが有利な場合がある。一般的には、硝酸グアニジンは、その優れた熱安定性、低コスト及び燃焼時の高いガス収量のために望ましい場合がある。
【００３２】
望ましくは、前駆体混合物は、約３０〜約７０組成質量パーセントの窒素含有燃料を含むことができる。幾つかの好ましい実施態様によれば、前駆体混合物は、約３０〜約７０組成質量パーセントの硝酸グアニジンを含むことができる。
【００３３】
本発明によれば、前駆体混合物はまた、少なくとも約９８質量パーセントの銅含有化合物を含む塩素スカベンジャーを有する。種々の銅含有化合物が本発明の塩素含有ガス発生剤において使用できるが、好適には、銅含有化合物は、硝酸銅錯体（５−アミノテトラゾールと塩基性硝酸銅の反応により得られる硝酸銅錯体）、塩基性硝酸銅、酸化第二銅、硝酸アンモニウムが約３〜約９０質量パーセントの範囲で混合物中に存在する銅二硝酸塩−硝酸アンモニウム混合物、銅ジアミンビテトラゾール、及びそれらの組み合わせから選択される。本発明の実施において使用するのに特に好適な銅含有化合物としては、硝酸アンモニウムが約３〜約９０質量パーセントの範囲で混合物中に存在する銅ジアミン二硝酸塩−硝酸アンモニウム混合物、及び塩基性硝酸銅が挙げられる。
【００３４】
有利には、前駆体混合物は、少なくとも約９８質量パーセントの銅含有化合物を含む約３０〜約７０組成質量パーセントの塩素スカベンジャーを含む。幾つかの好ましい実施態様によれば、前駆体混合物は、硝酸アンモニウムが約３〜約９０質量パーセントの範囲で混合物中に存在する、約３０〜約６８組成質量パーセントの銅ジアミン二硝酸塩−硝酸アンモニウム混合物を含むことができる。他の好ましい実施態様の実施においては、前駆体混合物は、約３０〜約６０組成質量パーセントの塩基性硝酸銅を含むことができる。
【００３５】
望ましい場合には、本発明による塩素含有ガス発生剤組成物は、有利には少なくとも１つの金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤を含有することができる。このような金属酸化物の添加剤は、塩素含有ガス発生剤組成物の燃焼速度を高めるのに添加することができるか、又は濾過できる粒状物質又はスラグを形成することにより望ましくない燃焼副産物の除去を助けるのに添加することができる。実際には、本発明の塩素含有ガス発生剤組成物は、最大約１０組成質量パーセントの少なくとも１つのこのような金属酸化物添加剤を含むことができる。好適な金属酸化物添加剤としては、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、及びそれらの組み合わせが挙げられるがそれらに限定されない。本発明の幾つかの好ましい実施態様によれば、本発明の塩素含有ガス発生剤組成物は、望ましくは約１〜約５組成質量パーセントの少なくとも１つのこのような金属酸化物添加剤を含む。本発明の幾つかの好ましい実施態様に従ったガス発生剤組成物は、望ましくは約１．５〜約５組成質量パーセントの酸化アルミニウムの金属酸化物燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤と、最大約１組成質量パーセントの二酸化ケイ素の金属酸化物燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤とを含有する。
【００３６】
本発明による幾つかの好ましい実施態様においては、塩素含有ガス発生剤組成物は、望ましくは過塩素酸アンモニウム酸化剤の燃焼を促進させるのに効果的な少なくとも１つの化合物を含むことができる。実際には、本発明の塩素含有ガス発生剤組成物は、最大約１０組成質量パーセントの少なくとも１つのこのような過塩素酸アンモニウムの燃焼促進剤を含むことができる。好適な過塩素酸アンモニウムの燃焼促進剤としては、酸化鉄、亜クロム酸銅、フェリシアン化物／フェロシアン化物の顔料、及びそれらの組み合わせが挙げられるがそれらに限定されない。
【００３７】
本発明の幾つかの好ましい実施態様においては、塩素含有ガス発生剤は、有利には少なくとも１つのフェリシアン化物／フェロシアン化物の顔料を含む。「紺青顔料」とも称されるこのようなフェリシアン化物／フェロシアン化物の顔料は、微晶質のＦｅ（ＩＩ）Ｆｅ（ＩＩＩ）シアノ錯塩に基づいた顔料材料のクラス、系統群又は変種を一般に意味すると解されるべきである。Ｘ線及び赤外分光によって得られた結果によれば、紺青顔料の基本的な一般化学式は、
Ｍｅ（Ｉ）Ｆｅ（ＩＩ）Ｆｅ（ＩＩＩ）（ＣＮ）6・Ｈ2Ｏ                （１）
であると考えられる。この式において、Ｍｅ（Ｉ）は、カリウム、ナトリウム又はアンモニウムを表し、アルカリイオンが紺青の色特性において重要な役割を果たすと考えられる。時に「フェリシアン化鉄」とも称される紺青顔料は、化合物が製造された場所に関連するか又は特定の光学的性質を表す種々の異なる名称で製造又は販売されている。このような異なる名称の例としては、例えば、「ベルリンブルー」、「ブロンズブルー」、「チャイニーズブルー」、「ミロリブルー」、「非ブロンズブルー」、「パリブルー」、「プルシアンブルー」、「調色ブルー」及び「ターンブルブルー」が挙げられる。
【００３８】
当業者及び本明細書で与えられる教示によって導かれた者であれば、上で確認されるように、種々の具体的な又は特定の紺青顔料のフェリシアン化鉄材料が利用できることを理解するであろう。デグサ社によって製造又は販売されているＭＡＮＯＸ−Ｂｌｕｅ ４０５０ 紺青顔料のフェリシアン化鉄は、本発明の実施において使用するための一般に好ましい紺青顔料材料である。
【００３９】
上記を考慮して、本発明の幾つかの好ましい実施態様に従った塩素含有ガス発生剤組成物は、約１〜約２０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと、約８０〜約９９組成質量パーセントの前駆体混合物であって、約３０〜約６０組成質量パーセントの硝酸グアニジン、硝酸アンモニウムが約３〜約９０質量パーセントの範囲で混合物中に存在する約３０〜約６８組成質量パーセントの銅ジアミン二硝酸塩−硝酸アンモニウム混合物、及び最大約１０組成質量パーセントの量の二酸化ケイ素を含有する前駆体混合物とを含むことができる。
【００４０】
別の態様においては、本発明の幾つかの好ましい実施態様に従った塩素含有ガス発生剤組成物は、約１〜約２０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと、約８０〜約９９組成質量パーセントの前駆体混合物であって、約３５〜約６０組成質量パーセントの硝酸グアニジン、約３０〜約６０組成質量パーセントの塩基性硝酸銅、及び最大約５組成質量パーセントの量の少なくとも１つの金属酸化物添加剤を含有する前駆体混合物とを含むことができる。実際には、この前駆体混合物は、最大約５組成質量パーセントの量の少なくとも１つの過塩素酸アンモニウム燃焼促進剤をさらに含有することができる。
【００４１】
組成物の加工性を改善するために、追加の添加剤、例えば、加工助剤を塩素含有ガス発生剤組成物中に含めることもできる。一般的には、このような添加剤は、例えば、約５組成質量パーセント以下の比較的低い濃度において塩素含有ガス発生剤組成物中に含めることができる。
【００４２】
本発明は、本発明の実施に関する様々な態様を説明又はシミュレートする以下の例とともにさらに詳細に記載される。本発明の趣旨の範囲内にあるすべての変更は保護されることが望ましく、したがって、本発明はこれらの例によって限定されると解釈されることはないと解されるべきである。
【実施例】
【００４３】
［例１］
表１に示すように、本発明に従った塩素含有ガス発生剤組成物、例１と、同じ当量比を有する塩素のないガス発生剤組成物、比較例１を調製した。
【００４４】
【表１】
2007500124.tif 000003
【００４５】
各ガス発生剤組成物を０．２５インチ直径×０．０７０インチ厚さのタブレットに圧縮した。その後、試験装置において３０ｇのタブレットを６０リットルのタンクに燃焼させることにより各ガス発生剤組成物を試験した。得られたガス状流出物をフーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）により分析して流出物中に存在する微量種を同定及び定量した。残留粒子をＸ線回折測定（ＸＲＦ）により分析して残留粒子中に存在する金属種を同定及び定量した。
【００４６】
例１のガス発生剤組成物は、０．１３ｍｏｌの銅と０．１７ｍｏｌの塩素を含み、当量比が１．０であった。例１のガス発生剤組成物に関して、海軍武器センターの推進剤評価プログラム（Naval Weapons Center Propellant Evaluation Program）（ＰＥＰ）は、ガス状流出物が塩化水素（ＨＣｌ）、塩化第一銅（ＣｕＣｌ）及び塩化第一銅の三量体（Ｃｕ3Ｃｌ3）を含むと予測した。しかしながら、例１のガス発生剤組成物における燃焼生成物のＦＴＩＲ及びＸＲＦ分析では、塩化水素は検出されず、残留粒子中の主要な銅種は塩化銅（ＩＩ）（ＣｕＣｌ2）であることが示された。
【００４７】
さらには、例１と比較例１のガス発生剤組成物のガス状燃焼副産物を比較すると、表２に示すように、本発明に従った例１のガス発生剤組成物は、比較例１のガス発生剤組成物と比べて、望ましくない微量ガス種、例えば、一酸化炭素、一酸化窒素及び二酸化窒素のレベルにおいて有意な減少を示していることがわかる。
【００４８】
【表２】
2007500124.tif 000004
【００４９】
［例２］
表３に示すように、本発明に従った塩素含有ガス発生剤組成物、例２と、ほぼ同じ当量比を有する塩素のないガス発生剤組成物、比較例２を調製した。
【００５０】
【表３】
2007500124.tif 000005
【００５１】
各ガス発生剤組成物を０．２５インチ直径×０．０７０インチ厚さのタブレットに成形した。標準的な乗員用インフレータにおいて４２ｇのタブレットを１００立方フィートのタンクに燃焼させることによりガス発生剤組成物を試験した。得られたガス状流出物をＦＴＩＲにより試験して流出物中に存在する微量種を同定及び定量した。
【００５２】
過去の経験に基づき、例２のガス発生剤組成物は、比較例２のガス発生剤組成物と比べて、酸化窒素の増加とともにガス状流出物が生成すると予想した。しかしながら、表４に示すように、各ガス発生剤組成物のガス状流出物の分析では、例２のガス発生剤組成物により生成されたガス状流出物は、比較例２のガス発生剤組成物と比べて、塩化水素が検出されず、一酸化炭素のレベルが減少し、一酸化窒素の有意な増加がないことが示された。
【００５３】
【表４】
2007500124.tif 000006
【００５４】
［例３］
表５に示すように、本発明に従った塩素含有ガス発生剤組成物、例３と、同様の標準的な塩素のないガス発生剤組成物、比較例３を調製した。
【００５５】
下表５に示す燃焼速度データは、まず各ガス発生剤組成物の試料を液圧プレス（１２，０００ポンドの力）により０．５インチ直径の円筒の形状又は形態にプレスすることによって得た。典型的には、０．５インチの円筒長さを得るのに十分な粉末組成物を使用した。次いで、円筒体はそれぞれ、試験装置において確実に直線的に燃焼させるのを助けるため上部表面を除いた全表面をクレイロン（krylon）点火抑制剤で被覆した。各場合において、そのように被覆された円筒体は、１リットルの閉容器又は窒素で数千ｐｓｉに加圧することができかつその圧力を正確に測定するための圧力変換器を備えた試験チャンバーに配置した。少量の点火薬試料を円筒体の上部に置き、ニクロム線を点火薬に通し、試験チャンバーの蓋に取り付けた電極に接続した。次いで試験チャンバーを所望の圧力に加圧し、ニクロム線に電流を流すことにより試料を点火した。各試料を燃焼して圧力対時間のデータを得た。各試料の燃焼でガスが発生したので、試験チャンバー圧力の増加によって燃焼の開始を信号で合図し、圧力が「横ばい」になったところで燃焼の終了を信号で合図した。燃焼に必要な時間はｔ2−ｔ1であった。ここでｔ2は燃焼の終了時間であり、ｔ1は燃焼の開始時間である。試料の質量を燃焼時間で割って燃焼速度（ｇ／秒）を決定した。燃焼速度は、４つの圧力（９００、１３５０、２０００及び３０００ｐｓｉ）で典型的に測定した。次いで、燃焼速度の対数対平均圧力の対数をプロットした。以下、任意の圧力における燃焼速度は、次の燃焼速度式、即ち、
ｒb＝Ｋ（Ｐ）n
によって計算することができ、式中、
ｒb＝燃焼速度（線形）
Ｋ＝定数
Ｐ＝圧力
ｎ＝圧力定数
である。
【００５６】
表５において知ることができるように、例３のガス発生剤組成物の燃焼により得られた燃焼速度とガス収量の両方が比較例３のガス発生剤組成物よりも改善されている。
【００５７】
【表５】
2007500124.tif 000007
【００５８】
したがって、本発明は、改善された流出物を有する塩素含有ガス発生剤組成物を提供している。とりわけ、本発明は、過塩素酸アンモニウム酸化剤と；窒素含有燃料と、ガス発生剤組成物を燃焼したときに塩化水素の実質的にないガス状流出物を得るのに効果的な量の塩素スカベンジャーとを含有する前駆体混合物とを含み、当該塩素スカベンジャーの少なくとも約９８質量パーセントが銅含有化合物である塩素含有ガス発生剤を提供する。さらに本発明は、燃焼によってより低いレベルの望ましくない微量ガス種、例えば、一酸化炭素及び一酸化窒素を生成する塩素含有ガス発生剤組成物を提供する。加えて、本発明は、過塩素酸アンモニウムのないガス発生剤組成物と比較した場合に改善された燃焼速度とガス収量を有する塩素含有ガス発生剤組成物を提供する。
【００５９】
本発明の別の態様によれば、十分な粒子サイズの過塩素酸アンモニウム粒子をガス発生剤組成物に含めることにより、ガス発生剤の流出生成物を劇的に改善できることを見出した（例えば、得られる流出物は、望ましくない物質、例えば、塩化水素、一酸化炭素、アンモニア、二酸化窒素、及び一酸化窒素のうち１つ又は複数の含有量が有意に低減されている）。より具体的には、１００μｍを超える平均粒子サイズ、好ましくは少なくとも約２００μｍの平均粒子サイズを有する過塩素酸アンモニウムをガス発生剤組成物に含めることにより、このようなサイズの過塩素酸アンモニウム粒子を含まない同じガス発生剤組成物の燃焼で生じる流出物と比べて、このようなサイズの過塩素酸アンモニウム粒子を含むガス発生剤組成物の燃焼で生じる流出物を劇的に改善できることを見出した。本発明の少なくとも幾つかの好ましい実施態様によれば、本発明によるガス発生剤組成物に含まれる過塩素酸アンモニウム粒子は、約３５０〜約４５０μｍの範囲の平均粒子サイズを有することが有利であることを見出した。
【００６０】
実際、本発明のこの態様によるガス発生剤組成物は、望ましいサイズの過塩素酸アンモニウム粒子を約１〜約１０組成質量パーセントの相対量で含むことが望ましいことを見出した。
【００６１】
約０．９６〜約１．０６、好ましくは約０．９９〜約１．０４の範囲の当量比を有するガス発生剤組成物が、例えば、望ましくないガス種、例えば、一酸化炭素、アンモニア、二酸化窒素、及び一酸化窒素の量を低減又は最小限に抑えることにおいて生成流出物を改善するのに望ましいことを見出した。
【００６２】
本発明による好適なガス発生剤組成物は、次の１〜４の組成物を含む。
１．以下を含むか、それらからなるか及びそれらから本質的になる組成物：
約４０〜約６０組成質量パーセントの硝酸グアニジンと；
約３５〜約５０組成質量パーセントの塩基性硝酸銅と；
１００μｍを超える平均粒子サイズの約１〜約１０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと；
約１〜約５組成質量パーセントの金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤
２．あるいはまた、以下を含むか、それらからなるか及びそれらから本質的になる組成物：
約４０〜約５０組成質量パーセントの硝酸グアニジンと；
硝酸アンモニウムが約３〜約９０質量パーセントの範囲で混合物中に存在する、約４０〜約５５組成質量パーセントの銅ジアミン二硝酸塩−硝酸アンモニウム混合物と；
１００μｍを超える平均粒子サイズの約１〜約１０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと；
約１〜約５組成質量パーセントの少なくとも１つの金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤
３．あるいはまた、以下を含むか、それらからなるか及びそれらから本質的になる組成物：
約１０〜約４０組成質量パーセントの硝酸グアニジンと；
約４５〜約６０組成質量パーセントの塩基性硝酸銅と；
約５〜約３０組成質量パーセントの銅ジアミンビテトラゾールと；
１００μｍを超える平均粒子サイズの約１〜約１０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと；
約１〜約５組成質量パーセントの少なくとも１つの金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤
４．あるいはまた、以下を含むか、それらからなるか及びそれらから本質的になる組成物：
約１０〜約６０組成質量パーセントの硝酸グアニジンと；
約１〜約３５組成質量パーセントの塩基性硝酸銅と；
５−アミノテトラゾールと塩基性硝酸銅の反応により得られる約１０〜約６０組成質量パーセントの硝酸銅錯体と；
１００μｍを超える平均粒子サイズの約１〜約１０組成質量パーセントの過塩素酸アンモニウムと；
約１〜約５組成質量パーセントの少なくとも１つの金属酸化物の燃焼速度促進及びスラグ形成添加剤
【００６３】
実際、５−アミノテトラゾールと塩基性硝酸銅の反応により得られる硝酸銅錯体は、銅の硝酸ヒドロキシ１Ｈ−テトラゾール−５−アミン錯体であると考えられる。
【００６４】
例えば、当技術分野で公知の種々の調製法が、本発明によるガス発生剤組成物を調製するのに使用できる。例えば、種々のガス発生剤組成物（過塩素酸アンモニウム以外）は、例えば、スラリー混合、続いてスプレー乾燥して均一な粉末を形成することにより調製することができる。次いで、このような均一な粉末は、低エネルギー入力ミキサーを用いて所望のサイズの過塩素酸アンモニウム粒子と混合し、過塩素酸アンモニウムを所望の粒子サイズに維持するようにすることができる。次いで、得られた混合物は、例えば、タブレット成形などにより適切に処理して、具体的に所望の形状又は形態に組成物を成形することができる。
【００６５】
当業者及び本明細書で与えられる教示によって導かれた者であれば、例えば、当技術分野で公知の種々の調製法が、本発明によるガス発生剤組成物を調製するのに使用できることを理解するであろうが、本発明の実施では、最終的なガス発生剤組成物が特定サイズ範囲の過塩素酸アンモニウム粒子を含むことが一般に必要である。
【００６６】
本発明は、本発明によるガス発生剤組成物を点火してある量の膨張ガスを生成する工程と、次いで当該膨張ガスによってエアバッグクッションを膨張させる工程とを含む、自動車の膨張式拘束システムのエアバッグクッションを膨張させるための方法をさらに包含する。理解されるように、膨張ガスは、塩化水素が実質的になく、さらに一酸化炭素、アンモニア、二酸化窒素及び一酸化窒素も実質的にない。
【００６７】
理解されるように、本発明によるガス発生組成物は、種々の異なる構造体、アセンブリ及びシステムとともに組み込まれ、利用され又は実施され得る。代表的なものとして、図は、符号１４で一般に表される膨張式の車両の乗員安全拘束システムを配置したインフレータ１２を有する自動車１０を図示している。理解されるように、本発明の理解に不要な幾つかの標準的な部材は、説明及び理解を容易にするため図から省略又は削除している場合がある。
【００６８】
車両の乗員安全拘束システム１４は、膨張式の車両の乗員拘束物２０、例えば、膨張式エアバッグクッションと、関連する乗員拘束物を膨張させるための膨張ガスを発生又は供給する、符号２２で一般に表される装置とに関するハウジングを形成する口の開いた反応キャニスター１６を含む。上で確認されるように、このようなガス発生装置は「インフレータ」と一般に称される。
【００６９】
インフレータ２２は、本発明に従った及び例えば上記のある量のガス発生剤組成物を含む。インフレータ２２はまた、例えば、ガス発生組成物の燃焼を開始してガス発生剤組成物に点火を伝えるための当技術分野で公知の点火器を含む。理解されるように、インフレータ装置の具体的な構造は、本発明のより幅広い実施に関する限定を形成せず、このようなインフレータ装置は、当技術分野で同様に知られているように様々に構成することができる。
【００７０】
実際、展開時のエアバッグクッション２０は、車両の前方向、即ち、図で見た場合の右方向における乗員の移動を拘束することにより車両の乗員２４の保護を可能にすることが望ましい。
【００７１】
本発明は、本発明の実施に関する様々な態様を説明又はシミュレートする以下の例とともにさらに詳細に記載される。本発明の趣旨の範囲内にあるすべての変更は保護されることが望ましく、したがって、本発明はこれらの例によって限定されると解釈されることはないと解されるべきである。
【００７２】
［比較例４及び５並びに例４〜６］
これらの試験のそれぞれに関して、表６に示される組成物（化合物の値は「組成質量パーセント」）を調製した。より具体的には、塩基性硝酸銅、硝酸グアニジン、酸化アルミニウム及び二酸化ケイ素をスラリー混合し、次いでスプレー乾燥して粉末前駆体を形成した。過塩素酸アンモニウムを含めたこれらの試験においては、所望のサイズの過塩素酸アンモニウム粒子を低エネルギー入力ミキサーにより粉末前駆体と混合し、過塩素酸アンモニウムを所望の粒子サイズに維持するようにした。次いで、得られた混合物を一般的なタブレット成形処理により適切にタブレット成形した。
【００７３】
【表６】
2007500124.tif 000008
【００７４】
タブレット成形した組成物は、各組成物が１００立方フィートのタンクに燃焼及び放出される標準的な試験装置のハードウェアを用いて評価した。比較例４及び５（ＣＥ４及びＣＥ５）並びに例４及び５（Ｅｘ４及びＥｘ５）の各組成物を用いて３回の試験を行い、例６（Ｅｘ６）の組成物を用いて１０回の試験を行った。各試験について得られたガス状流出物をＦＴＩＲにより試験して流出物中に存在する微量種を同定及び定量し、各組成物を用いた試験について得られた平均を表７に示す。表の各成分のＵＳＣＡＲ規格も同様に表７に示している。
【００７５】
【表７】
2007500124.tif 000009
【００７６】
［結果の考察］
表６で示されるように、比較例４（ＣＥ４）の組成物は、ＮＨ3、ＮＯ及びＮＯ2に関する規格を満足していない。しかしながら、当量比（ＥＲ）を１．００に下げた比較例５（ＣＥ５）においては、ＮＯ及びＮＯ2は組成物がそれらに関する規格を満たす点まで改善されたが、ＣＯ及びＮＨ3は規格の限度を超えて増加した。このように、比較例４及び５の組成物は時に当量比「シーソー」と称される性能を示した。即ち、当量比が下がると、低酸化種、例えば、ＣＯ及びＮＨ3が増加し、過酸化種、例えば、ＮＯ及びＮＯ2が減少する。当量比が上がった場合には逆のことが言える。
【００７７】
２０μｍの過塩素酸アンモニウムを当量比１．０４で含めたもの（例４）は、比較例４と比べてＣＯ及びＮＨ3のレベルを下げたが、ＮＯ及びＮＯ2のレベルを上げた。このことは、上記の当量比シーソーの結果として予想される。しかしながら、同じ当量比で２００μｍの粒子サイズの過塩素酸アンモニウムを含めた例５は、ＣＯ、ＮＯ及びＮＯ2に関して流出物を改善した。さらに例６において、４００μｍの粒子サイズの過塩素酸アンモニウムを含めたもので、組成物の当量比が１．００のものは、すべてのカテゴリー（ＣＯ、ＮＨ3、ＮＯ及びＮＯ2）において流出物を劇的に改善し、それぞれの規格が適切に満たされている。
【００７８】
実例として本明細書で開示された本発明は、本明細書で具体的に開示されていない任意の部材、部品、工程、コンポーネント又は成分がなくても適切に実施することができる。
【００７９】
上記の詳細な説明において、本発明は、その幾つかの好ましい実施態様に関して説明され、多くの詳細が説明のために記載されたが、本発明は追加の実施態様を受け入れることができ、本明細書で説明された詳細の幾つかは本発明の基本原則から逸脱することなく相当に変更できるということが当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の１つの実施態様に従った、車両内部のエアバッグモジュールアセンブリからのエアバッグクッションの展開を説明する簡単な概略の部分的にはがされた図である。
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【国際調査報告】
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