(57)【要約】【課題】インフレータに有用な総発熱量の低いガス発生組成物を提供する。【解決手段】ガス発生組成物は、ニトログアニジンと、酸素バランスが−１．５以上であるアミド化合物と、塩基性金属塩とを含有する。好ましくは、ニトログアニジンの含有量は１〜３０質量％であり、アミド化合物の含有量は５〜４０質量％であり、塩基性金属塩の含有量は４０〜９０質量％であり、ニトログアニジンに対するアミド化合物の含有比は、１．０以上である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニトログアニジンと、
酸素バランスが−１．５以上であるアミド化合物と、
塩基性金属塩とを含有することを特徴とするガス発生組成物。
【請求項２】
組成物全体に対して、
前記ニトログアニジンを１〜３０質量％、
前記アミド化合物を５〜４０質量％、
前記塩基性金属塩を４０〜９０質量％含有することを特徴とする請求項１に記載のガス発生組成物。
【請求項３】
前記ニトログアニジンに対する前記アミド化合物の含有比は、１．０以上であることを特徴とする請求項２に記載のガス発生組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス発生組成物を備えることを特徴とするインフレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インフレータに適用されるガス発生組成物、及びそのガス発生組成物を備えるインフレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
インフレータに適用されるガス発生組成物として、例えば、特許文献１に開示されるガス発生組成物が知られている。特許文献１のガス発生組成物は、燃料と、塩基性金属硝酸塩を含む酸化剤と、塩基性金属炭酸塩と、結合剤とを含有する。このガス発生組成物では、燃料として、メラミンシアヌレートとニトログアニジンとを併用するとともに、その含有比を特定の範囲に設定することにより、燃焼温度の低下を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１１０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、インフレータに適用されるガス発生組成物としては、エアバッグへの負荷軽減、及びインフレータへの負荷軽減の観点から、単位ガス量（ｍｏｌ）当たりの発熱量（Ｊ）として表される総発熱量（Ｊ／ｍｏｌ）の低いものであることが好ましい。
【０００５】
この発明は、本研究者らによる鋭意研究の結果、ニトログアニジンと、特定のアミド化合物と、塩基性金属塩とを含有するガス発生組成物が、インフレータに適用されるガス発生組成物として好適な総発熱量を示すことを見出したことに基づいてなされたものである。その目的は、インフレータに有用な総発熱量の低いガス発生組成物を提供すること、及びそのガス発生組成物を備えるインフレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するガス発生組成物は、ニトログアニジンと、酸素バランスが−１．５以上であるアミド化合物と、塩基性金属塩とを含有する。
上記ガス発生組成物において、組成物全体に対して、前記ニトログアニジンを１〜３０質量％、前記アミド化合物を５〜４０質量％、前記塩基性金属塩を４０〜９０質量％含有することが好ましい。
【０００７】
上記ガス発生組成物において、前記ニトログアニジンに対する前記アミド化合物の含有比は、１．０以上であることが好ましい。
また、インフレータは、上記ガス発生組成物を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、インフレータに有用な総発熱量の低いガス発生組成物が得られる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を具体化したガス発生組成物の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態のガス発生組成物は、必須成分として、ニトログアニジンと、特定のアミド化合物と、塩基性金属塩とを含有する。
【００１０】
[ニトログアニジン]
ニトログアニジンは、燃料としてガス発生組成物に含有される成分である。ガス発生組成物におけるニトログアニジンの含有量は特に限定されるものではないが、例えば１〜３０質量％の範囲であることが好ましく、５〜３０質量％の範囲であることがより好ましく、５〜２５質量％の範囲であることが更に好ましい。
【００１１】
[アミド化合物]
アミド化合物は、ニトログアニジンと共に燃料としてガス発生組成物に含有される成分である。アミド化合物としては、分子構造内にアミド構造又はイミド構造を有し、酸素バランスが−１．５以上である化合物が用いられる。
【００１２】
アミド構造を有する上記アミド化合物としては、例えば、オキサミド、アセトアミド、マロンアミド、スクシンアミド、マレアミド、フマルアミド、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、プロピオルアミド、グリセルアミド、タルタルアミド、シトルアミド、グリオキシルアミド、ピルボアミド、アセトアセトアミド、ジアセトアミド、トリアセトアミド、尿素、ビウレット、Ｎ−メチロールアクリルアミドが挙げられる。
【００１３】
イミド構造を有する上記アミド化合物としては、アラントイン、ヒダントイン、バルビツル酸、アロキサン、スクシンイミド、１−メチルヒダントイン、５，５−ジメチルヒダントイン、５−ヒダントイン酢酸、セミカルバジド、マレイミドが挙げられる。これらのアミド化合物のうちの一種のみが含有されていてもよいし、二種以上が含有されていてもよい。
【００１４】
ガス発生組成物におけるアミド化合物の含有量は特に限定されるものではないが、例えば５〜４０質量％の範囲であることが好ましく、５〜３５質量％の範囲であることがより好ましく、１０〜３５質量％の範囲であることが更に好ましい。
【００１５】
また、ニトログアニジンに対するアミド化合物の含有比（質量比：アミド化合物／ニトログアニジン）は、１．０以上であることが好ましい。すなわち、ガス発生組成物中において、ニトログアニジンよりもアミド化合物が多く含有されていることが好ましい。この場合には、ガス発生組成物の総発熱量を更に低下させることができる。
【００１６】
[塩基性金属塩]
塩基性金属塩は、酸化剤としてガス発生組成物に含有される成分である。塩基性金属塩としては、例えば、塩基性硝酸銅、塩基性硝酸コバルト、塩基性硝酸亜鉛、塩基性硝酸マンガン、塩基性硝酸鉄、塩基性硝酸モリブデン、塩基性硝酸ビスマス、塩基性硝酸セリウム等の塩基性硝酸金属塩や、塩基性炭酸銅、塩基性炭酸コバルト、塩基性炭酸亜鉛、塩基性炭酸マンガン、塩基性炭酸鉄、塩基性炭酸モリブデン、塩基性炭酸ビスマス、塩基性炭酸セリウム等の塩基性炭酸金属塩が挙げられる。これらの塩基性金属塩のうちの一種のみが含有されていてもよいし、二種以上が含有されていてもよい。なお、これらの塩基性金属塩のなかでも、塩基性硝酸銅や塩基性炭酸銅等の塩基性銅塩を用いることが好ましい。塩基性銅塩は、ガス発生組成物の燃焼により還元されて、純銅に近い塊状の金属銅を生成する。そのため、塩基性銅塩を用いた場合には、塩基性金属塩由来の金属化合物がインフレータ外へ放出され難くなる。
【００１７】
ガス発生組成物における塩基性金属塩の含有量は特に限定されるものではないが、例えば４０〜９０質量％の範囲であることが好ましく、４０〜８０質量％の範囲であることがより好ましく、５０〜８０質量％の範囲であることが更に好ましい。
【００１８】
[その他成分]
また、本実施形態のガス発生組成物は、任意成分としてその他成分を含有することができる。その他成分としては、例えば、結合剤、塩基性金属塩以外の酸化剤、可塑剤、ｐＨ調整剤、安定剤、減熱消炎剤、増粘剤、腐食防止剤が挙げられる。
【００１９】
結合剤としては、例えば、セルロース系水溶性ポリマー、セルロース系非水溶性ポリマー、及びビニル系水溶性ポリマーを用いることができる。セルロース系水溶性ポリマーとしては、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、可溶性デンプン、グアガム、及びデキストリンが挙げられる。セルロース系非水溶性ポリマーとしては、例えば、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロースが挙げられる。ビニル系水溶性ポリマーとしては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシビニルポリマー（ポリアクリル酸）、及びポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）が挙げられる。これらの結合剤のうちの一種のみが含有されていてもよいし、二種以上が含有されていてもよい。ガス発生組成物における結合剤の含有量は、例えば１５質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましく、１〜８質量％の範囲であることが更に好ましい。
【００２０】
塩基性金属塩以外の酸化剤としては、ガス発生組成物に酸化剤として含有される公知の酸化剤、例えば硝酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩、金属過酸化物を用いることができる。硝酸塩としては、例えば、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム等のアルカリ類金属硝酸塩、硝酸ストロンチウム等のアルカリ土類金属硝酸塩、及び硝酸アンモニウムが挙げられる。過塩素酸塩としては、例えば過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム、及び過塩素酸アンモニウムが挙げられる。塩素酸塩としては、例えば塩素酸カリウム、及び塩素酸ナトリウムが挙げられる。これらの酸化剤のうちの一種のみが含有されていてもよいし、二種以上が含有されていてもよい。金属過酸化物としては、例えば、過酸化マグネシウム、過酸化カルシウム、過酸化ストロンチウムが挙げられる。
【００２１】
可塑剤としては、例えば、脂肪酸エステル可塑剤、フタル酸ジエステル可塑剤、リン酸エステル、トリアセチレン、ニトロ可塑剤、グリシジルアジド可塑剤が挙げられる。脂肪酸エステル可塑剤としては、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が挙げられる。フタル酸ジエステル可塑剤としては、例えば、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が挙げられる。ニトロ可塑剤としては、例えば、トリメチロールエタントリナイトレート、ジエチレングリコールジナイトレート、トリエチレングリコールジナイトレート、ニトログリセリン、ビス−２，２−ジニトロプロピルアセタール／ホルマールが挙げられる。
【００２２】
本実施形態のガス発生組成物は、円柱状等の任意のペレット状に成型して用いることができる。ガス発生組成物を成形する方法としては、例えば、押出成型機による押出成型や打錠機による圧縮成型が挙げられる。
【００２３】
本実施形態のガス発生組成物は、例えば、車両に搭載されるエアバッグ装置用のインフレータ（ガス発生器）に適用することができる。上記インフレータとしては、例えば、特開２００４−１４９０９７号公報に開示されるようなシリンダタイプのインフレータや、特開２０１４−４６７０４号公報に開示されるようなディスクタイプのインフレータが挙げられる。
【００２４】
上記エアバッグ装置としては、例えば、運転席用のエアバッグ装置、助手席用のエアバッグ装置、サイドエアバッグ装置、カーテンエアバッグ装置、及びニーエアバッグ装置が挙げられる。本実施形態のガス発生組成物は、エアバッグ用のインフレータの他、シートベルトプリテンショナー用のマイクロガスジェネレータ、ニーボルスター駆動用のアクチュエータ、ポップアップ装置用のアクチュエータに適用してもよい。更に、本実施形態の発熱組成物は、雷管やスクイブのエネルギーを他の発熱組成物に伝えるためのエンハンサ剤又はブースターと呼ばれる着火剤として適用してもよい。
【００２５】
次に、本実施形態の作用について記載する。
本実施形態のガス発生組成物は、ニトログアニジンと、特定のアミド化合物と、塩基性金属塩とを含有する。上記構成によれば、ガス発生組成物を燃焼させた際に発生するガスについて、単位ガス量（ｍｏｌ）当たりの発熱量（Ｊ）として表される総発熱量（ｋＪ／ｍｏｌ）を低く抑えることができる。例えば、本実施形態のガス発生組成物は、その総発熱量が１００ｋＪ／ｍｏｌ程度であり、好ましくは８７ｋＪ／ｍｏｌ以下であり、より好ましくは８６．６ｋＪ／ｍｏｌ以下である。また、上記構成によれば、ガス発生組成物の分解開始温度を低くすることができる。例えば、本実施形態のガス発生組成物は、その分解開始温度が１６０〜１９５℃の範囲であり、好ましくは１６５〜１９０℃の範囲であり、より好ましくは１６５〜１８０℃の範囲である。
る。
【００２６】
次に、本実施形態の作用及び効果について記載する。
（１）本実施形態のガス発生組成物は、ニトログアニジンと、特定のアミド化合物と、塩基性金属塩とを含有する。
【００２７】
上記構成によれば、ガス発生組成物の総発熱量を低くすることができる。ガス発生組成物の総発熱量が低くなることにより、インフレータに適用した場合に、エアバッグに対する熱的な負荷を軽減させることができる。その結果、エアバッグとして比較的耐熱性の低い素材を使用することも可能になり、軽量化等の観点から部品の選択の自由度が高まる。また、ディスク型のインフレータのハウジング内には、ガス発生組成物を燃焼させた際の熱を遮断するためのクーラントフィルタが設けられている。ガス発生組成物の総発熱量が低くなることにより、このクーラントフィルタに求められる耐熱性能が低くなり、その厚みや長さを小さくすることができる。その結果、インフレータの小型化や軽量化を図ることができる。
【００２８】
（２）また、上記構成によれば、ガス発生組成物の分解開始温度を低くすることができる。ガス発生組成物の分解開始温度が低くなることにより、着火時の燃えやすさ（着火性能）が向上する。また、車両等に搭載されるインフレータには、所定の温度（例えば、１８０〜１９０℃程度）に達した際に自動的にガス発生組成物を着火させるために、ガス発生組成物とは別に着火温度の低いオートイグニッション剤を含有するものがある。上記のとおり、本実施形態のガス発生組成物は、その分解開始温度が低いため、ガス発生組成物をオートイグニッション剤としての機能させることが可能である。
【００２９】
（３）ニトログアニジンに対するアミド化合物の含有比は、１．０以上である。
この場合には、総発熱量が更に低いガス発生組成物となる。そのため、上記（１）の効果が更に顕著なものとなる。
【実施例】
【００３０】
次に、実施例を挙げて上記実施形態をさらに具体的に説明する。
[ガス発生組成物の調製]
ニトログアニジンと、アミド化合物（オキサミド、ヒダントイン、又はアラントイン）と、塩基性硝酸銅と、ヒドロキシプロピルメチルセルロースとを表１〜３に示す配合にて混合して、実施例１〜３１のガス発生組成物を調製した。また、比較対象として、特許文献１に実施例として開示されている組成のガス発生組成物を調製し、これを参考例１〜２とした。参考例１〜２の配合については表４に示すとおりである。なお、各表中における「ＮＱ」はニトログアニジンを、「ＢＣＮ」は塩基性硝酸銅を、「ＨＰＭＣ」はヒドロキシプロピルメチルセルロースを、「ＭＣ」はメラミンシアヌレートをそれぞれ示す。また、各成分の単位は質量％である。
【００３１】
各実施例及び参考例のガス発生組成物について、ガス量、発熱量、総発熱量、及び分解開始温度を測定した。
[ガス量]
ガス発生組成物のガス量は、化学平衡計算ソフトＲＰ１３１１（ＮＡＳＡ製）を用いて算出した。その結果を各表中のガス量欄に示す。
【００３２】
[発熱量]
ガス発生組成物の発熱量は、島津燃研式自動ボンベ発熱量計ＣＡ−４ＡＪ（島津製作所社製）を用いて測定した。まず、試料燃焼用ボンブ内の試料皿に実施例及び参考例の発熱組成物３ｇを計量した。この発熱組成物に点火線を接触させた状態として試料燃焼用ボンブを密閉し、試料燃焼用ボンブ内をアルゴンガスにより置換した。次いで、内部に内槽水が満たされた断熱容器中に試料燃焼用ボンブを投入し、点火線を通電させて着火させ、発熱組成物を完全燃焼させた。そして、断熱容器内の内槽水の上昇温度を測定し、測定された温度に基づいて、島津燃研式自動ボンベ発熱量計の自動計算機能を用いて発熱量を算出した。その結果を各表中の発熱量欄に示す。
【００３３】
[総発熱量]
ガス発生組成物の総発熱量は、ガス量及び発熱量の値から下記式に従って算出した。その結果を各表中の総発熱量欄に示す。
【００３４】
総発熱量（ｋＪ／ｍｏｌ）＝[発熱量（Ｊ／ｇ）÷１０００]÷[ガス量（ｍｏｌ／１００ｇ）]×１００
[分解開始温度]
ガス発生組成物の分解開始温度は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定した。その結果を各表中の分解開始温度欄に示す。
【００３５】
【表１】
2016094318.tif 000002
【００３６】
【表２】
2016094318.tif 000003
【００３７】
【表３】
2016094318.tif 000004
【００３８】
【表４】
2016094318.tif 000005
表１〜表４に示すように、各実施例のガス発生組成物は、総発熱量が１００ｋＪ／ｍｏｌ程度、又はそれ以下であり、エアバッグを膨張させるためのインフレータに好適に利用可能であることが確認できた。特に、アミド化合物／ニトログアニジン（ＮＱ）比が１．０以上である実施例２、４、５、７〜２５、２６、２７、２９、３０のガス発生組成物については、総発熱量が特に低く、その値は参考例のガス発生組成物よりも低いものであった。この結果から、アミド化合物／ニトログアニジン（ＮＱ）比が１．０以上である実施例のガス発生組成物は、上記インフレータ用のガス発生組成物として、参考例のガス発生組成物よりも有用であることが確認できた。
【００３９】
また、各実施例のガス発生組成物のガス量はいずれも、参考例のガス発生組成物のガス量よりも高い値を示した。この結果から、実施例のガス発生組成物は、ガス量の観点において、参考例のガス発生組成物よりも有用であることが確認できた。
【００４０】
また、実施例のガス発生組成物はいずれも、その分解開始温度が１８５℃以下であり、分解開始温度が２０１〜２０４℃である参考例のガス発生組成物よりも低い値を示した。この結果から、分解開始温度が低いという性質は、実施例のガス発生組成物に特有の性質であることが確認できた。
【００４１】
次に、上記実施形態及び実施例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記アミド化合物は、オキサミド、ヒダントイン、及びアラントインから選ばれる少なくとも一種であり、前記塩基性金属塩は、塩基性硝酸銅である前記ガス発生組成物。