(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のエアバッグ受動制止装置システムを膨らませるためのガス発生組成物であって、
トリアゾールの１−，３−および５−置換アミン塩、およびテトラゾールの１−および５−置換アミン塩からなるクラスから選択される高窒素非アジド燃料；および
相安定化硝酸アンモニウムからなる酸化剤とを乾燥混合した混合物を含み、前記高窒素非アジド燃料に対する相安定化硝酸アンモニウムの比が、酸素バランスを、組成物の酸素−４．０重量％から−１．０重量％とする比である、前記組成物。
【請求項２】
燃料をガス発生組成物の１５重量％から６５重量％の濃度で用い、そして酸化剤をガス発生組成物の３５重量％から８５重量％の濃度で用いる、請求項１に記載のガス発生組成物。
【請求項３】
不活性な組み合わせスラグ形成剤、結合剤、加工助剤および冷却剤をさらに含み、該スラグ形成剤をガス発生組成物の０．１〜１０重量％の濃度で用いる、請求項2に記載のガス発生組成物。
【請求項４】
硝酸カリウムを硝酸アンモニウム安定化剤として含み、該安定化剤を全相安定化硝酸アンモニウムの１０〜１５重量％の濃度で用いる、請求項１に記載のガス発生組成物前記組成物。
【請求項５】
自動車のエアバッグ受動制止装置システムを膨らませるためのガス発生組成物であって、
トリアゾールの１−，３−および５−置換アミン塩、およびテトラゾールの１−および５−置換アミン塩からなる群から選択される高窒素非アジド燃料、そしてガス発生組成物の１５重量％から６５重量％の濃度で用いられる該燃料；および
相安定化硝酸アンモニウムからなる酸化剤、そしてガス発生組成物の３５重量％から８５重量％の濃度で用いられる該酸化剤との混合物を含み、該燃料が５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノグアニジニウム塩、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジグアニジニウム塩、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノアミノグアニジニウム塩、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジアミノグアニジニウム塩、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノヒドラジニウム塩、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジヒドラジニウム塩、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノアンモニウム塩、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジアンモニウム塩、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノ−３−アミノ−１，２，４−トリアゾリウム塩、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジ−３−アミノ−１，２，４−トリアゾリウム塩、５，５′−アゾビス−１Ｈ−テトラゾールのジグアニジニウム塩および５−ニトラミノ−１Ｈ−テトラゾールのモノアンモニウム塩からなるグループから選択され、前記高窒素非アジド燃料に対する相安定化硝酸アンモニウムの比が、酸素バランスを、組成物の酸素−４．０重量％から−１．０重量％とする比である、前記組成物。
【請求項６】
エアバッグおよび請求項１〜５のいずれかに記載の組成物を含むエアバッグアセンブリー。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の組成物を含む、車の乗客制止システム。
【発明の詳細な説明】
［本発明の課題］
本発明は、自動車における乗車人の安全制止装置を膨らませるために有用なガスを燃焼時すばやく発生する無毒性ガス発生組成物に関し、そして具体的には、本発明は、許容できる安全性レベルを有する燃焼物を生成するのみならず、許容できる火炎温度で固体微粒子に対して比較的高いガス容積を示す非アジドガス発生剤に関する。
アジドに基づくガス発生剤から非アジドガス発生剤への進化は先行技術においてよく知られている。アジドガス発生剤と比較して非アジドガス発生組成物の有利なことは、例えば米国特許Ｎｏ．４，３７０，１８１；４，９０９，５４９；４，９４８，４３９；５，０８４，１１８；５，１３９，５８８および５，０３５，７５７の特許文献に詳しく記載されており、その議論はここに参照して含まれる。
燃焼成分に加えて、火工技術的非アジドガス発生剤は、すばやい燃焼に必要な酸素を供給したり、発生する有毒ガスの量を減少する酸化剤、炭素や窒素の有毒酸化物の無毒ガスへの変換を促進する触媒、そして燃焼中および燃焼直後に形成される固体および液体生成物をクリンカーのようなろ過可能な微粒子に塊状化するスラグ形成成分等の成分を含む。ガス発生剤の点火性および燃焼性をコントロールするために、燃焼速度促進剤、衝撃緩和剤および点火助剤等の他の任意の添加剤を使用する。
公知の非アジドガス発生組成物の欠点のひとつは、燃焼中に形成される固体残渣の量および物性である。燃焼の結果として生成される固体をろ過しなけれなならず、さもなければ自動車の乗車人との接触を避けなければならない。従って、最小の固体微粒子を生成し、なおかつ高速度で安全装置を膨らませるために適切な量の無毒ガスを供給する組成物を開発することが大いに望まれている。
酸化剤として硝酸アンモニウムの使用は、最小の固体を伴うガス発生に役立つことが知られている。しかし、有用であるためには、自動車適用のガス発生物は、１０７℃で４００時間以上経ったときに熱的に安定でなければならない。組成物はまた、−４０℃と１０７℃の間を循環したとき構造的整合性を維持しなければならない。
一般的に、硝酸アンモニウムを使用するガス発生組成物は、可塑剤および結合剤等の共存する添加剤の組成によって許容できない程高いレベルの有毒ガス、例えばＣＯおよびＮＯx等を生成する、熱的に不安定な推進剤である。公知の硝酸アンモニウム組成物はまた、低い点火性、遅い燃焼速度および性能の顕著なバラツキが問題である。硝酸アンモニウムを含むいくつかの先行技術の組成物は、この問題を解決するためＢＫＮＯ3等のよく知られている点火助剤を利用している。しかし、ＢＫＮＯ3等の点火助剤は、それが非常に敏感で且つエネルギーに富む化合物であることから望ましくない。
検討しなくてはならないまた別の問題は、米国運輸局（ＤＯＴ）規則がガス発生剤に“キャップ試験（cap testing）”を要求することである。硝酸アンモニウムと一緒にしばしば使用される燃料の爆発に対する感度の故に、硝酸アンモニウムを含む多くの推進剤は大きなディスク形状にしないとキャップ試験に通らず、そのためインフレータのデザインの自由を減じている。
従って、硝酸アンモニウムに基づく多くの非アジド推進剤は、自動車用の要件を満たすことができない。２つの注目すべき例外が、相安定化硝酸アンモニウム、硝酸トリアミノグアニジンおよびオキサミドの使用を教示する米国特許Ｎｏ．５，５３１，９４１、および相安定化硝酸アンモニウムおよびニトログアニジンの使用を教示する米国特許Ｎｏ．５，５４５，２７２に開示されている。自動車用としての有用性にもかかわらず、これらの組成物は、硝酸トリアミノグアニジンおよびニトログアニジンが輸送要件とキャップ試験をパスすることが困難な爆発性燃料であるため、依然として問題である。さらに、低い点火性と比較的低い燃焼速度のため、ニトログアニジン組成物は、感度の高い且つエネルギーに富むＢＫＮＯ3等の通常の点火助剤を必要とする。
［先行技術］
Ｐｏｏｌｅらの米国特許Ｎｏ．４，９０９，５４９および４，９４８，４３９に記載されているガス発生組成物は、テトラゾール化合物またはトリアゾール化合物を金属オキシドおよび酸化剤化合物（アルカリ金属、アルカリ土類金属および純粋なアンモニアの硝酸塩または過塩素酸塩）と組み合わせて使用し、低温で分解する比較的不安定な発生物となる。顕著な毒性発生物と微粒子を燃焼の際生成する。両特許は点火助剤としてＢＫＮＯ3の使用を教示している。
Ｐｏｏｌｅの米国特許Ｎｏ．５，０３５，７５７に記載されているガス発生組成物は、もっと容易にろ過できる固体生成物を生じるが、ガス収量が不満足である。
Ｃｈａｎｇらの米国特許Ｎｏ．３，９５４，５２８は、硝酸トリアミノグアニジン（“ＴＡＧＮ”）および酸化材料と組み合わせた合成ポリマー結合剤を記載している。相安定化硝酸アンモニウム（“ＰＳＡＮ”）は示唆されていないが、酸化材料は硝酸アンモニウム（“ＡＮ”）を含む。この特許は、多量の１酸化炭素および水素が許容でき且つ望ましい、銃または他の装置に使用するための推進剤の製造を教示している。
Ｇｒｕｂａｕｇｈの米国特許Ｎｏ．３，０４４，１２３は、主たる成分としてＡＮを含む固体推進剤ペレットを記載している。この方法は、酸化可能な有機結合剤（例えば、酢酸セルロース、ＰＶＣ、ＰＶＡ、アクリロニトリルおよびスチレン−アクリロニトリル）の使用を要求し、次いでペレットを製造するために混合物を圧縮成形し、熱してペレットを処理する。市販のＡＮを使用しているので、これらのペレットは確かに温度循環により損傷をうけるであろうし、特許請求されている組成物は多量の１酸化炭素を生成であろう。
Ｂｅｃｕｗｅの米国特許Ｎｏ．５，０３４，０７２は、推進剤および銃粉末における他の爆発材料（ＨＭＸ、ＲＤＸ、ＴＡＴＡＢ等）の代りとしての５−オキソ−３−ニトロ−１，２，４−トリアゾールの使用に基づく。この化合物はまた、３−ニトロ−１，２，４−トリアゾール−５−オン（“ＮＴＯ”）とも呼ばれる。クレームはＮＴＯ、ＡＮおよび不活性な結合剤を含む銃粉末組成物をカバーしており、この組成物は硝酸アンモニウムを含む推進剤よりもより吸湿性でない。不活性と呼ばれてはいるが、この結合剤は、燃焼反応に入ると、１酸化炭素を生成し、エアバッグ膨張には不適切である。
Ｌｕｎｄらの米国特許Ｎｏ．５，１９７，７５８は、アミノテトラゾールの遷移金属コンプレックスである非アジド燃料を含むガス発生組成物を記載しており、特に自動車制御装置システムのエアバッグを膨張するために有用であるが、過剰の固体を生成する５−アミノテトラゾールおよび３−アミノテトラゾールの銅および亜鉛コンプレックスである。
Ｗａｒｄｌｅらの米国特許Ｎｏ．４，９３１，１１２は、本質的にＮＴＯ（５−ニトロ−１，２，４−トリアゾール−３−オン）および酸化剤からなる自動車エアバッグガス発生処方物を記載しており、該処方物は無水である。
Ｒａｍｎａｒａｃｅの米国特許Ｎｏ．４，１１１，７２８は、救命いかだおよび類似の装置を膨張するためのガス発生器、または硝酸アンモニウム、ポリエステルタイプ結合剤およびオキサミドおよび硝酸グアニジンから選択される燃料を含むロケット推進剤として有用であるものを記載している。
Ｂｏｙａｒｓの米国特許Ｎｏ．４，１２４，３６８は、硝酸カリウムを使用することによって硝酸アンモニウムの爆発を防ぐ方法を記載している。
Ｍｉｓｈｒａの米国特許Ｎｏ．４，５５２，７３６およびＭｅｈｒｏｔｒａらの米国特許Ｎｏ．５，０９８，６８３は、遷移相の硝酸アンモニウムの膨張と収縮を除くためのフッ化カリウムの使用を記載している。
Ｃｈｉの米国特許Ｎｏ．５，０７４，９３８は、ホウ素を含み、そしてロケットのモーターに有用な推進剤の酸化剤として相安定化硝酸アンモニウムの使用を記載している。
Ｃａｎｔｅｒｂｅｒｒｙらの米国特許Ｎｏ．４，９２５，５０３は、高エネルギー材料、例えば硝酸アンモニウムおよびポリウレタンポリアセタールエラストマー結合剤を含む爆発性組成物を記載し、後者の成分が発明の焦点である。
Ｈａｓｓの米国特許Ｎｏ．３，０７１，６１７は、酸素バランスと廃棄ガスに関する永く公知の考えを記載している。
Ｓｔｉｎｅｃｉｐｈｅｒらの米国特許Ｎｏ．４，３００，９６２は、硝酸アンモニウムおよびニトロアゾールのアンモニウム塩を含む爆薬を記載している。
Ｐｒｉｏｒの米国特許Ｎｏ．３，７１９，６０４は、アゾテトラゾールまたはジテトラゾールのアミノグアニジン塩を含むガス発生組成物を記載している。
Ｐｏｏｌｅの米国特許Ｎｏ．５，１３９，５８８は、燃料、酸化剤および添加剤を含む自動車の制止装置に有用な非アジドガス発生剤を記載している。
Ｃｈａｎｇらの米国特許Ｎｏ．３，９０９，３２２は、銃推進剤として純粋な硝酸アンモニウムとニトロアミノテトラゾール塩の使用、およびエンジン、電気発生器、モーター、タービン、空気装置およびロッケト等のガス圧駆動機械装置の用途のためのガス発生剤を記載している。
Ｂｕｃｅｒｉｕｓらの米国特許Ｎｏ．５，１９８，０４６は、環境に優しい、無毒なガスを発生し、優れた熱安定性をあたえることに使用するための酸化剤としてジグアニジニウム−５，５′−アゾテトラゾールの使用を教えている。
Ｏｎｉｓｈｉらの米国特許Ｎｏ．５，４３９，２５１は、陽イオン性アミンおよび陰イオン性テトラゾール基であって、炭素数１−３のアルキル。塩素、ヒドロキシル、カルボキシル、メトキシ、アセト、ニトロまたはテトラゾール環の５位にジアゾまたはトリアゾ基を介して置換された他のテトラゾリル基を有するものを含むエアバッグガス発生剤としてテトラゾールアミン塩の使用を教えている。この発明の焦点は、衝撃と摩擦の感度に関してテトラゾール類の物性を改善することに関するものであり、テトラゾールアミン塩と他の化合物との組み合わせを教えるものではない。
Ｌｕｎｄらの米国特許Ｎｏ．５，５０１，８２３は、エアバッグインフレータの使用のための無水非アジドテトラゾール、その誘導体、塩、コンプレックスおよびそれらの混合物の使用を教えている。
Ｈｉｇｈｓｍｉｔｈらの米国特許Ｎｏ．５，５１６，３７７は、５−ニトラミノテトラゾールの塩、ＢＫＮＯ3等の通常の点火助剤、および酸化剤としての純粋な硝酸アンモニウムの使用を教えているが、相安定化硝酸アンモニウムの使用を教えていない。
［発明の概要］
前記の問題は、酸化剤として硝酸アンモニウム、および硝酸アンモニウム相安定化剤として硝酸カリウムを用いる車の乗客制止装置システムに対する非アジドガス発生剤を提供することによって解決する。相安定化硝酸アンモニウムと組み合わされた燃料を、陽イオン性アミン成分および陰イオン性成分を有するテトラゾールおよびトリアゾールのアミン塩からなるグループから選択する。陰イオン性成分は、テトラゾール環またはトリアゾール環、およびテトラゾール環の５位に置換したＲ基、またはトリアゾール環の３位および５位に置換した２つのＲ基を含む。Ｒ基を水素およびアミノ、ニトロ、ニトラミノ、テトラゾリルおよびトリアゾリル基等の窒素含有化合物から選択する。陽イオン性アミン成分を、アンモニア、ヒドラジン、グアニジン、アミノグアニジン、ジアミノグアニジン、トリアミノグアニジン、ジシアンジアミド、ニトログアニジン等のグアニジン化合物、ウレア、カルボヒドラジド、オキサミド、オキサミド酸ヒドラジド、ビス−（カルボナミド）アミン、アゾジカルボナミドおよびヒドラゾジカルボナミド等の窒素置換カルボニル化合物、３−アミノ−１，２，４−トリアゾール、３−アミノ−５−ニトロー１，２，４−トリアゾール、５−アミノテトラゾールおよび５−ニトラミノテトラゾール等のアミノアゾール類から選択する。粘土またはシリカ等の任意の不活性添加剤を結合剤、スラグ形成剤、冷却剤または加工助剤として使用してもよい。非アジド推進剤を含む任意の点火助剤もＢＫＮＯ3等の通常の点火助剤の代りに利用してもよい。
本発明のガス発生剤を、粉砕された成分の乾燥配合および圧縮によって製造する。
［好適態様の詳細な説明］
本発明によれば、ガス発生組成物の主燃料として用いられる好ましい高窒素非アジドは、特に５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノグアニジニウム塩（ＢＨＴ・１ＧＡＤ）、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジグアニジニウム塩（ＢＨＴ・２ＧＡＤ）、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノアミノグアニジニウム塩（ＢＨＴ・１ＡＧＡＤ）、５，５′−ビスー１Ｈ−テトラゾールのジアミノグアニジニウム塩（ＢＨＴ・２ＡＧＡＤ）、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノヒドラジニウム塩（ＢＨＴ・１ＨＨ）、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジヒドラジニウム塩（ＢＨＴ・２ＨＨ）、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノアンモニウム塩（ＢＨＴ・１ＮＨ3）、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジアンモニウム塩（ＢＨＴ・２ＮＨ3）、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノ−３−アミノ−１，２，４−トリアゾリウム塩（ＢＨＴ・１ＡＴＡＺ）、５，５′−ビス−１Ｈ−テトラゾールのジ−３−アミノ−１，２，４−トリアゾリウム塩（ＢＨＴ・２ＡＴＡＺ）、５，５′−アゾビス−１Ｈ−テトラゾールのジグアニジニウム塩（ＡＢＨＴ・２ＧＡＤ）および５−ニトラミノ−１Ｈ−テトラゾールのモノアンモニウム塩（ＮＡＴ・１ＮＨ3）含むグループから選択されるテトラゾールおよびトリアゾールのアミン塩を含む。非アジド燃料は、一般的に全ガス発生組成物の１５〜６５重量％、好ましくは２０〜５５重量％を含む。
0003913786.tif 000002
式Ｉに示されるテトラゾールの一般的アミン塩は、陽イオン性アミン成分Ｚおよびテトラゾール環およびテトラゾール環の５位に置換したＲ基を含む陰イオン性成分を含む。式ＩＩに示されるトリアゾールの一般的アミン塩は、陽イオン性アミン成分Ｚおよびトリアゾール環を含む陰イオン性成分、およびトリアゾール環の３位および５位に置換した２つのＲ基を含み、Ｒ1はＲ2と構造的に同類であっても、なくてもよい。Ｒ成分は、水素、またはアミノ、ニトロ、ニトラミノまたは直接置換またはアミン、ジアゾまたはトリアゾ基を介して置換された式ＩまたはＩＩのテトラゾリルおよびトリアゾリル基等の窒素含有化合物を含むグループから選択される。化合物Ｚは、いずれの式の１位の水素を置換することによって陽イオンを形成するアミンであり、アンモニア、ヒドラジン、グアニジン、アミノグアニジン、ジアミノグアニジン、トリアミノグアニジン、ジシアンジアミドおよびニトログアニジン等のグアニジン化合物、ウレア、カルボヒドラジド、オキサミド、オキサミド酸ヒドラジド、ビス−（カルボナミド）アミン、アゾジカルボナミドおよびヒドラゾジカルボナミド等の窒素置換カルボニルル合物、３−アミノ−１，２，４−トリアゾール、３−アミノ−５−ニトロ−１，２，４−トリアゾール、５−アミノテトラゾール、３−ニトラミノ−１，２，４−トリアゾール、５−ニトラミノテトラゾールおよびメラミン等のアミノアゾール類を含むアミングループから選択される。
テトラゾールまたはトリアゾールの前記アミン塩を相安定化硝酸アンモニウムと乾燥混合する。酸化剤を、一般的に全ガス発生組成物の約３５〜８５重量％の濃度で用いる。硝酸アンモニウムを、例１６に記載されるているように、そして“アジド無しのガス発生組成物の製造方法”と題し、１９９６年７月２日授与され、ここに参照して含める共有米国特許Ｎｏ．５，５３１，９４１に教えられるように硝酸カリウムで安定化する。ＰＳＡＮは、ＡＮ８５〜９０％およびＫＮ１０〜１５％を含み、ＡＮとＫＮの共結晶等の適当な手段で形成され、それで−４０℃と１０７℃の間で純粋な硝酸アンモニウム（ＡＮ）において起る固体−固体相変化を防ぐ。ＫＮを純粋なＡＮを安定化するために好ましく使用するが、当業者は他の安定化剤がＡＮと一緒にして使用できることを容易に理解するであろう。
スラグ形成剤、結合剤、製造助剤または冷却剤が所望ならば、粘土、珪藻土、アルミナまたはシリカをガス発生組成物の０．１−１０％の濃度で入れて、燃焼の際発生する毒性排出物を最小にする。
本発明と組み合わせて使用される任意の点火助剤を、トリアゾール、テトラゾロン、アミノテトラゾール、テトラゾールまたはビテトラゾール、またはここに参照してその教えるものを含めるＰｏｏｌｅの米国特許Ｎｏ．５，１３９，５８８に記載されているような他のものを含むグループから選択される燃料を含む非アジドガス発生組成物から選択する。ＢＫＮＯ3等の通常の点火助剤は、テトラゾールまたはトリアゾールに基づく燃料が、相安定化硝酸アンモニウムと組み合わすと、有意に推進剤の点火性を改善し、また持続する燃焼速度をあたえるので、もはや必要でない。
本発明の燃料組成物の成分を組み合わせそして混合する方法および順序は、均一な混合物が得られる限り重大ではなく、混合を用いられる成分の分解を起さない条件下に行う。例えば、材料を湿めらせて配合しても、乾燥配合してもよく、ボールミルまたはＲｅｄ  Ｄｅｖｉｌタイプのペイント撹拌器でつぶし、次いで圧縮成形してペレット化する。材料を別々または一緒に流体エネルギーミル、スエコ振動エネルギーミルまたはバンタム微粉末機で粉砕し、次いで配合するか、またはさらに圧縮の前にｖ−ブレンダーで配合してもよい。
［実施例］
本発明を以下の実施例によって説明し、ここでは成分を他に述べなければ全組成物の重量パーセントで定量する。例１〜３および１６〜２０の値は実験的に得られた。例１８〜２０は、例１〜３で見出されたものと同等な化学パーセントを与え、比較目的および実験室的知見を検討するために含められる。例４〜１５の値は示された組成物に基づいて得られる。主たるガス生成物は、Ｎ2、Ｈ2ＯおよびＣＯ2であり、固体を形成する成分は、一般的にそれらの最も普通の酸化状態で存在する。酸素バランスは、化学量論的にバランスされた生成物を生成するために必要とされるか、または遊離される組成物中の酸素の重量パーセントである。従って、負の酸素バランスは、酸素不足の組成物を表わし、ところが正の酸素バランスは、酸素に富む組成物を表わす。
組成物を処方するとき、燃料に対するＰＳＡＮの比を、酸素バランスが上記のように組成物の酸素−４．０重量％から＋１．０重量％であるように調整する。より好ましくは、燃料に対するＰＳＡＮの比を、組成物の酸素バランスが組成物の酸素−２．０重量％から０．０重量％であるように調整する。ＰＳＡＮと燃料の相対的な量は、ＰＳＡＮをつくるために使用される添加剤並びに選択された燃料の性質によることが理解できる。
下の表１と２において、ＰＳＡＮは、星印をつけたもの以外の全ての場合において全酸化剤成分の１５％のＫＮで相安定化される。その場合においては、ＰＳＡＮが全酸化剤成分の１０％のＫＮで相安定化される。
本発明によれば、これらの処方物は、熱的にも容量的にも−４０℃と１０７℃の温度範囲で安定であり、多量の無毒ガスを生成し、最小の固体微粒子を生成し、容易に点火し、そして繰り返しの効く仕方で燃え、有毒な、敏感な、または爆発性の出発材料を含まず、最終のかたちで無毒、敏感でなく、非爆発性であり、１０００ｐｓｉで１秒あたり０．４０インチよりも大きい燃焼速度を有する。
0003913786.tif 000003
0003913786.tif 000004
例１６−説明例
硝酸アンモニウム（ＡＮ）８５重量％および硝酸カリウム（ＫＮ）１５重量％からなる相安定化硝酸アンモニウム（ＰＳＡＮ）を以下のように製造した。乾燥ＡＮ２１２５ｇおよび乾燥ＫＮ３７５ｇを熱せられたジャケットの２重遊星状ミキサーに加えた。蒸留水を、全てのＡＮとＫＮが溶け、溶液温度が６６〜７０℃になるまで混合しながら加えた。混合を、乾燥した白色粉末が生成されるまで大気圧で続けた。この製造物がＰＳＡＮであった。ＰＳＡＮをミキサーから取りだし、薄い層に延ばし、８０℃で残留水分を除くために乾燥した。
例１７−説明例
例１６で製造されたＰＳＡＮを、純粋なＡＮで普通起る望ましくない相変化が除かれたかどうかを決定するために純粋なＡＮと比較して試験した。両方をＤＳＣ中０℃から２００℃で試験した。純粋なＡＮは、固体−固体相変化に対応して約５７℃および約１３３℃で吸熱、並びに約１７０℃で融点吸熱を示した。ＰＳＡＮは、約１１８℃で固体−固体相転移に対応する吸熱および約１６０℃でＰＳＡＮの融点に対応する吸熱を示した。
純粋なＡＮおよび例１６で製造されたＰＳＡＮは、直径１２ｍｍ、厚さ１２ｍｍスラグに圧縮され、−４０℃から１４０℃の温度範囲で体膨張計測器で容積膨張を測定された。−４０℃から１４０℃で加熱すると、純粋なＡＮは、約−３４℃で始まる容積収縮、約４４℃で始まる容積膨張、および９０℃で始まる容積収縮および約１３０℃で始まる容積膨張を起こした。ＰＳＡＮは、−４０℃から１０７℃で加熱したとき、容積変化を起こさなかった。それは約１１８℃で始まる容積膨張を起こした。
純粋なＡＮおよび例１６で製造されたＰＳＡＮを、直径３２ｍｍ、厚さ１０ｍｍスラグに圧縮し、乾燥剤と一緒に湿気を閉じたバッグに置き、温度を−４０℃から１０７℃の間で循環した。１サイクルは、サンプルを１時間１０７℃に保ち、約２時間かけて一定速度で１０７℃から−４０℃へ移行し、１時間−４０℃に保ち、そして約１時間かけて一定速度で−４０℃から１０７℃へ移行することから成り立っている。６２の全サイクル後、サンプルを取り出し、観察した。純粋なＡＮスラグは実質的に粉末に崩壊したが、ＰＳＡＮスラグは、亀裂または欠陥がなく完全に元どおりであった。
上記の例は、ＫＮの添加とそれがＡＮとＫＮの共沈殿混合物の１５重量％を含むことが−４０℃から１０７℃の自動車用の範囲で固体−固体相転移を取り除いている。
例１８
重量％で以下の組成：  ＰＳＡＮ７６．４３％およびＢＨＴ・２ＮＨ3２３．５７％を有するＰＳＡＮとＢＨＴ・２ＮＨ3の混合物を製造した。目方を計ったそして乾燥した成分を配合し、ボールミルジャー中セラミックシリンダーを用い、回転によって細かい粉末へ粉砕した。粉末を粉砕シリンダーから離し、材料の流動性を改善するため顆粒にした。顆粒を、高速回転プレスで圧縮してペレットに成形した。この方法でつくられたペレットは、格別の品質と強度であった。
組成物の燃焼速度は１０００ｐｓｉで１秒あたり０．４８インチであった。燃焼速度を一定圧力で、知られた長さの円柱状ペレットを燃やすため要する時間を測定することによって決定した。ペレットを１０トン加重して直径１／２“ダイ（ｄｉｅ）に成形し、次いで側に沿っての燃焼を防ぐエポキシ／チタニウムジオキシド阻害剤で側に被覆した。
回転プレスでつくられたペレットはガス発生器アセンブリーに積まれ、そして容易に点火し、固体、空中微粒子、および生成される毒性ガス最小にしてエアバッグを満足に膨張させことが分かった。ガス発生剤の約９５重量％がガスへ転換された。使用された点火助剤は、ＢＫＮＯ3等の促進剤を含まず、米国特許Ｎｏ．５，１３９，５８８に記載されているものような高ガス収率非アジドペレットのみを含有した。
鉱物衝撃装置の標準協会で試験すると、この混合物の衝撃感度は３００ｋｐ・ｃｍよりも大きかった。米国Ｄ．Ｏ．Ｔ．手順にしたがって試験すると、直径０．１８４″そして厚さ０．０８０″のペレットは、Ｎｏ．８の爆破キャップ（ｂｌａｓｔｉｎｇ  ｃａｐ）で開始したとき、爆燃したりまたは爆発しなかった。
例１９
重量％で以下の組成：  ＰＳＡＮ７５．４０％およびＢＨＴ・２ＮＨ3２４．６０％を有するＰＳＡＮとＢＨＴ・２ＮＨ3の混合物を製造した。組成物は例１８のようにして製造され、再び格別の品質と強度のペレットを生成した。組成物の燃焼速度は１０００ｐｓｉで１秒あたり０．４７インチであった。
回転プレスでつくられたペレットはガス発生器アセンブリーに積んだ。ペレットは容易に点火し、固体、空中微粒子、および生成される毒性ガス最小にしてエアバッグを満足に膨張させることが分かった。ガス発生剤の約９５重量％がガスへ転換された。
鉱物衝撃装置の標準協会で試験すると、この混合物の衝撃感度は３００ｋｐ・ｃｍよりも大きかった。米国運輸局の手順にしたがって試験すると、直径０．２５０″そして厚さ０．１２５″のペレットは、Ｎｏ．８の爆破キャップで開始したとき、爆燃したりまたは爆発しなかった。
例２０
重量％で以下の組成：  ＰＳＡＮ７２．３２％およびＢＨＴ・２ＮＨ3２７．６８％を有するＰＳＡＮとＢＨＴ・２ＮＨ3の混合物を製造した。組成物を、粉末に対する粉砕媒体の重量比を３倍にした以外は、例１８のようにして製造した。組成物の燃焼速度は１０００ｐｓｉで１秒あたり０．５４インチであった。鉱物衝撃装置の標準協会で試験すると、この混合物の衝撃感度は３００ｋｐ・ｃｍよりも大きかった。この例は、本発明の組成物の燃焼速度をより強烈に粉砕することによって増加できることを示している。米国Ｄ．Ｏ．Ｔ．手順にしたがって試験すると、直径０．１８４“そして厚さ０．０９０“のペレットは、Ｎｏ．８の爆破キャップ（ｂｌａｓｔｉｎｇ  ｃａｐ）で開始したとき、爆燃したりまたは爆発しなかった。
本発明によれば、硝酸アンモニウムをベースとする推進剤は相安定化されており、大気圧以上で燃焼を維持し、豊富な無毒ガスを与え、一方微粒子形成を最小にする。テトラゾールおよびトリアゾールのアミン塩は、ＰＳＡＮと組み合わさって容易に点火するので、ＢＫＮＯ3等の通常の点火助剤を燃焼を開始するために必要としない。
さらに、減少した感度のため、および米国Ｄ．Ｏ．Ｔ．規制にしたがって、組成物は、エアバッグインフレータ内で使用するため最適にデザインされた推進錠剤のサイズで容易にカップ試験に通る。このように、本発明の顕著な利点は、無害で且つ非爆発性の出発材料で、これらのすべてを最小の制限でもって輸送できることである。
先行技術の比較データおよび本発明のそれを、ＰＳＡＮと一緒にしたテトラゾールおよびトリアゾールのアミン塩を利用することのガス発生の有利さを説明するために表３に示す。
0003913786.tif 000005
表３に示されるように、および本発明にしたがって、ＰＳＡＮおよびテトラゾールおよびトリアゾールのアミン塩は、先行技術の組成物に比べてガス発生剤容積の１立方センチメートルあたり有意に多量のガスを生成する。このことは、必要とされるガス発生剤のより少ない量のためより小さいインフレータの使用を可能にする。より多くのガス生成のため、固体の生成が最小となり、それによってより小さいインフレータの使用にも役立つ、より小さくて且つより簡単なろ過方法を可能にする。
前記例は、好ましい燃料および酸化剤の使用を説明しているが、本発明の実施は説明された具体的な燃料および酸化剤に限定されるものではなく、上述および以下の特許請求項によって定義されるような他の添加剤を除外するものではない。