專利名稱:氣體發(fā)生劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于車輛氣囊(air bag)裝置用氣體發(fā)生器(inflator)的氣體發(fā)生劑組合物。
背景技術(shù)：
為了實現(xiàn)車輛氣囊用氣體發(fā)生器的小型化、輕質(zhì)化，有必要降低氣體發(fā)生劑的燃燒溫度。向氣體發(fā)生劑中添加冷卻劑(用來降低燃燒溫度的添加劑)時，雖然可降低燃燒溫度，但可能會導(dǎo)致煙塵(作動時從氣體發(fā)生器排出的固態(tài)成分)的發(fā)生量增加。
JP-A9-165287公開了含有氧化鐵作為冷卻劑的氣體發(fā)生劑組合物，上述氧化鐵重量的50%以上為平均粒徑 大于100 μ m的粒子。
JP-A2004-155645公開了含有氫氧化鋁作為用來降低燃燒溫度并改善著火性的成分的氣體發(fā)生劑組合物。其中記載了氫氧化鋁的平均粒徑(D50)優(yōu)選為0.1 70 μ m、更優(yōu)選0.5 50 μ m、進(jìn)一步優(yōu)選2 30 μ m,但沒有關(guān)于粒徑分布的記載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供能夠降低氣體發(fā)生劑的燃燒溫度且改善著火性、并且能夠減少煙塵發(fā)生量的氣體發(fā)生劑組合物。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn):通過對本發(fā)明申請人之前提出的發(fā)明、即JP-A2004-155645涉及的發(fā)明進(jìn)行改良，并調(diào)整冷卻劑的粒徑分布，不僅能夠降低氣體發(fā)生劑的燃燒溫度并且改善著火性，還可通過提高燃燒殘渣的造渣性來減少煙塵發(fā)生量。進(jìn)而完成了本發(fā)明。
本發(fā)明提供下述各發(fā)明。
1.一種氣體發(fā)生劑組合物，其含有燃料、氧化劑、除氧化鐵以外的冷卻劑，其中，上述冷卻劑的體積平均粒徑(D50)為10 70 μ m、10%體積累積粒徑(DlO)為5μπι以上。
此外，本發(fā)明還提供上述組合物作為氣體發(fā)生劑的用途。
發(fā)明的詳細(xì)說明
本發(fā)明的氣體發(fā)生劑組合物通過含有具有指定粒徑分布的冷卻劑，不僅能夠降低氣體發(fā)生劑的燃燒溫度、且改善著火性，還可通過提高燃燒殘渣的造渣性來減少煙塵發(fā)生量。
本發(fā)明的組合物或由該組合物得到的成型體可應(yīng)用于例如:各種交通工具的駕駛員氣囊用氣體發(fā)生器、副駕駛員氣囊用氣體發(fā)生器、側(cè)面氣囊用氣體發(fā)生器、簾式氣囊(inflator curtain)用氣體發(fā)生器、膝墊(knee bolster)用氣體發(fā)生器、充氣安全帶(inflator seat belt)用氣體發(fā)生器、管狀系統(tǒng)(tubularsystem)用氣體發(fā)生器、預(yù)緊器(pretensioner)用氣體發(fā)生器。
另外，使用本發(fā)明的組合物或由該組合物得到的成型體的氣體發(fā)生器可以是下述中的任意類型:僅以氣體發(fā)生劑作為氣體供給源的煙火型，以及，以氬等壓縮氣體和氣體發(fā)生劑這二者作為氣體供給源的混合型。[0014]此外，本發(fā)明的組合物或由該組合物得到的成型體還可以作為用來將點火器或點火管的能量傳遞給氣體發(fā)生劑的被稱為擴(kuò)燃藥劑(enhancer、booster)等的著火劑使用。
本發(fā)明包括上述發(fā)明I的下述實施方式2 7。
2.上述I所述的氣體發(fā)生劑組合物，其中，上述的10%體積累積粒徑(DlO)為5 40 μ m0
3.上述I或2所述的氣體發(fā)生劑組合物，其中，上述冷卻劑為選自金屬氫氧化物、金屬碳酸鹽、金屬草酸鹽及這些化合物的復(fù)鹽中的至少I種。
4.上述I 3中任一項所述的氣體發(fā)生劑組合物，其中，上述燃料的含量為10 60質(zhì)量％、上述氧化劑的含量為20 70質(zhì)量％、上述冷卻劑的含量為I 20質(zhì)量％。
5.上述I 4中任一項所述的氣體發(fā)生劑組合物，該組合物中還含有0.5 15質(zhì)量％的粘合劑。
6.上述I 5中任一項所述的氣體發(fā)生劑組合物，該組合物中還含有0.1 5質(zhì)
量％的玻璃粉。
7.上述I 6中任一項所述的氣體發(fā)生劑組合物，該組合物中還含有0.1 5質(zhì)量％的至少一種金屬磷酸鹽。
< 燃料 >
作為本發(fā)明中使用的燃料，可使用作為氣體發(fā)生劑組合物的燃料而公知的燃料，可以列舉例如:選自四唑類化合物、胍類化合物、三嗪類化合物、硝基胺類化合物中的至少一種。
四唑類化合物優(yōu)選5-氨基四唑、雙四唑銨鹽等。胍類化合物優(yōu)選胍硝酸鹽(硝酸胍)、氨基胍硝酸鹽、硝基胍、三氨基胍硝酸鹽等。三嗪化合物優(yōu)選三聚氰胺、氰尿酸、三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺等。硝基胺類化合物優(yōu)選環(huán)-1，3，5-三亞甲基-2，4，6-三硝胺(cyclo-1,3,5-trimethylene-2,4,6-trinitramine)。
<氧化劑>
作為本發(fā)明中使用的氧化劑，可使用作為氣體發(fā)生劑組合物的氧化劑而公知的氧化劑，可以列舉:選自堿式金屬硝酸鹽、硝酸鹽、硝酸銨、高氯酸鹽、氯酸鹽中的至少一種。
作為堿式金屬硝酸鹽，可以列舉選自堿式硝酸銅、堿式硝酸鈷、堿式硝酸鋅、堿式硝酸錳、堿式硝酸鐵、堿式硝酸鑰、堿式硝酸鉍及堿式硝酸鈰中的至少一種。
就堿式金屬硝酸鹽而言，為了提高燃燒速度，優(yōu)選其平均粒徑為30μπι以下、更優(yōu)選為ΙΟμπι以下。需要說明的是，平均粒徑可采用與測定冷卻劑的平均粒徑時使用的測定方法相同的方法進(jìn)行測定。
作為硝酸鹽，可以列舉:硝酸鉀、硝酸鈉等堿金屬硝酸鹽和硝酸鍶等堿土金屬硝酸鹽等。
高氯酸鹽及氯酸鹽是不僅具有氧化作用、而且具有燃燒促進(jìn)作用的成分。氧化作用是指產(chǎn)生氧使燃料發(fā)生氧化。而燃燒促進(jìn)作用是指，提高氣體發(fā)生劑組合物的著火性的作用、或提高燃燒速度的作用。
作為高氯酸鹽及氯酸鹽，可以列舉選自高氯酸銨、高氯酸鉀、高氯酸鈉、氯酸鉀、氯酸鈉中的至少一種。
<冷卻劑>[0033]為了解決本發(fā)明的技術(shù)問題，本發(fā)明使用的冷卻劑(除氧化鐵以外)的體積平均粒徑(D50)為10 70 μ m、優(yōu)選15 60 μ m、更優(yōu)選20 50 μ m, 10%體積累積粒徑(DlO)為5 μ m以上、優(yōu)選5.5 μ m以上、更優(yōu)選6.0 μ m以上。體積平均粒徑(D50)和10%體積累積粒徑(DlO)按照實施例所述方法求得。
冷卻劑的體積平均粒徑(D50)為70 μ m以下，其理由在于，當(dāng)體積平均粒徑(D50)大于70 μ m時，氣體發(fā)生劑組合物的著火性變差。但即使在冷卻劑的體積平均粒徑(D50)為70 μ m以下的情況下，如果冷卻劑中含有的小粒徑物質(zhì)的含量多(D50低于10 μ m、或DlO低于5 μ m的情況)，又會出現(xiàn)下述問題:燃燒時來源于冷卻劑的氧化物將金屬(成為燃燒殘渣的金屬)包圍起來，阻礙金屬間的聚集，因而不易形成熔渣(slag)。但由于本發(fā)明的冷卻劑中的小粒徑物質(zhì)的含量少(D50為IOym以上、且DlO為5 μ m以上)，因此，在燃燒時，與上述情況相反，金屬會將氧化物包圍起來，于是金屬間易發(fā)生凝集，易形成熔渣。此外，當(dāng)氣體發(fā)生劑組合物中含有少量玻璃粉、金屬磷酸鹽時，可使燃燒殘渣的造渣性得到進(jìn)一步提聞。
另外，本發(fā)明使用的冷卻劑(除氧化鐵以外)的10%體積累積粒徑(DlO)優(yōu)選為5 40 μ m、更優(yōu)選5.5 35 μ m、進(jìn)一步優(yōu)選6.0 30 μ m。
冷卻劑的體積平均粒徑(D50)優(yōu)選為10 μ m以上的理由如上所述，但即使在冷卻劑的體積平均粒徑(D50)為IOym以上的情況下，如果冷卻劑中含有的大粒徑的含量多(D10大于40 μ m)，例如，在冷卻劑的粒徑分布明顯偏向于粒徑大的一側(cè)等的情況下，將存在破壞著火性這樣的問題。但是，當(dāng)本發(fā)明的冷卻劑中大粒徑物質(zhì)的含量少(D10為40 μ m以下)時，可以避免這類問題的發(fā)生。
冷卻劑的粒徑可利用下述的各種粉碎機(jī)進(jìn)行調(diào)整，所述的各種粉碎機(jī)是按照例如《(日)化學(xué)工學(xué)協(xié)會編:“化學(xué)工學(xué)便覽”、修訂第五版、826 838頁、丸善》中的記載進(jìn)行分類的粉碎機(jī)。對于使用輥磨機(jī)的情況，對粉碎輥的間隔進(jìn)行調(diào)節(jié)之后進(jìn)行粉碎，以調(diào)整其粒徑。另外，還可以通過調(diào)整對冷卻劑的粗產(chǎn)品進(jìn)行純化時的結(jié)晶條件來調(diào)整粒徑。此外，還可以進(jìn)行分級處理來獲得指定 的體積平均粒徑。
作為在本發(fā)明中使用的冷卻劑(除氧化鐵以外)，可以列舉選自金屬氫氧化物、金屬碳酸鹽、金屬草酸鹽、金屬磷酸鹽及這些化合物的復(fù)鹽中的至少一種。
作為金屬氫氧化物，優(yōu)選選自氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、氫氧化鋯中的至少一種。
作為金屬碳酸鹽，優(yōu)選選自碳酸鎂、碳酸銅、碳酸鈣中的至少一種。
作為金屬草酸鹽，優(yōu)選選自草酸銅、草酸鎂、草酸鐵、草酸鈣中的至少一種。
作為復(fù)鹽，優(yōu)選選自堿式碳酸鎂、堿式碳酸銅中的至少一種。
本發(fā)明的組合物中燃料的含量優(yōu)選為10 60質(zhì)量％、更優(yōu)選15 55質(zhì)量％、進(jìn)一步優(yōu)選20 50質(zhì)量％。本發(fā)明的組合物中氧化劑的含量優(yōu)選為20 70質(zhì)量％、更優(yōu)選20 60質(zhì)量％、進(jìn)一步優(yōu)選25 55質(zhì)量％。本發(fā)明的組合物中冷卻劑的含量優(yōu)選為I 20質(zhì)量％、更優(yōu)選3 17質(zhì)量％、進(jìn)一步優(yōu)選5 12質(zhì)量％。
<粘合劑>
根據(jù)需要，本發(fā)明的組合物中可含有粘合劑。作為粘合劑，可以使用選自羧甲基纖維素(CMC)、羧甲基纖維素鈉鹽(CMCNa)、羧甲基纖維素鉀鹽、羧甲基纖維素銨鹽、乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素(CAB)、甲基纖維素(MC)、乙基纖維素(EC)、羥乙基纖維素(HEC)、乙基羥乙基纖維素(EHEC)、羥丙基纖維素(HPC)、羧甲基乙基纖維素(CMEC)、微晶性纖維素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺的氨基化物、聚丙烯酰肼、丙烯酰胺-丙烯酸金屬鹽共聚物、聚丙烯酰胺-聚丙烯酸酯化合物的共聚物、聚乙烯醇、丙烯酸橡膠、瓜耳膠(guargum)、淀粉、聚硅氧烷中的至少一種。
本發(fā)明的組合物中粘合劑的含量優(yōu)選為0.5 15質(zhì)量％、更優(yōu)選I 10質(zhì)量％、進(jìn)一步優(yōu)選3 7質(zhì)量％。
<玻璃粉>
根據(jù)需要，本發(fā)明的組合物中可含有玻璃粉。作為玻璃粉，優(yōu)選選自磷酸鹽玻璃粉末、硅酸鹽玻璃粉末中的至少一種。
本發(fā)明的組合物中玻璃粉的含量優(yōu)選為0.5 5質(zhì)量％、更優(yōu)選0.7 3質(zhì)量％、進(jìn)一步優(yōu)選0.9 2質(zhì)量％。
<金屬磷酸鹽>
根據(jù)需要，本發(fā)明的組合物中可含有至少一種金屬磷酸鹽。
作為金屬磷酸鹽，可以列舉:磷酸二氫鋁、磷酸氫鋁、磷酸鋁、偏磷酸鋁、磷酸二氫鎂、磷酸氫鎂、磷酸鎂、偏磷酸鎂、磷酸二氫鈣、磷酸氫鈣、磷酸三鈣、磷酸鈣和氫氧化鈣的復(fù)鹽、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸三鉀、偏磷酸鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸三鈉、偏磷酸鈉、金屬聚磷酸鹽、金屬磷酸氫鹽等。
優(yōu)選本發(fā)明的組合物中金屬磷酸鹽的含量為0.5 5質(zhì)量％、更優(yōu)選0.7 3質(zhì)量％、進(jìn)一步優(yōu)選0.9 2質(zhì)量％。
根據(jù)需要，本發(fā)明的組合物中還可含有選自下組中的物質(zhì):氧化銅、氧化鋅、氧化鈷、氧化錳、氧化鑰、氧化鎳、氧化鉍、二氧化硅、氧化鋁等金屬氧化物；碳酸鈷、堿式碳酸鋅、酸性白土、高嶺土、滑石、膨潤土、硅藻土、水滑石(hydrotalcite)、硅酸鈉、云母、鑰酸鹽(K力:e u 7' r >酸塩)、鑰酸鈷、鑰酸銨等金屬酸鹽；二硫化鑰、硬脂酸鈣、氮化硅、碳化硅。
下面給出本發(fā)明組合物的優(yōu)選配合例。
(配合例I)
燃料:硝酸胍35 45質(zhì)量％
氧化劑:堿式硝酸銅40 50質(zhì)量％
冷卻劑:氫氧化鋁I 10質(zhì)量％ (D50:10 50ym、D10:5 30μπι)
粘合劑:羧甲基纖維素鈉鹽(CMCNa) 2 8質(zhì)量％
(配合例2)
燃料:硝酸胍35 45質(zhì)量％
氧化劑:堿式硝酸銅40 50質(zhì)量％
冷卻劑:氫氧化鋁I 10 質(zhì)量％ (D50:10 50ym、D10:5μπι 30μπι)
粘合劑:羧甲基纖維素鈉鹽(CMCNa) 2 8質(zhì)量％
(配合例3)
燃料:硝酸胍35 45質(zhì)量％
氧化劑:堿式硝酸銅40 50質(zhì)量％[0069]冷卻劑:氫氧化鋁I 10 質(zhì)量％ (D50:10 50ym、D10:5μπι 30μπι)
粘合劑:羧甲基纖維素鈉鹽(CMCNa) 2 8質(zhì)量％
造渣提高劑:磷酸鹽玻璃或金屬磷酸鹽0.1 5質(zhì)量％
可將本發(fā)明的組合物成型為所期望的形狀，可制成單孔圓柱狀、多孔圓柱狀或片狀成型體。
這些成型體可通過下述方法制造:將水或有機(jī)溶劑添加到組合物中進(jìn)行混合，進(jìn)行擠出成型的方法(單孔圓柱狀、多孔圓柱狀的成型體)或使用制片機(jī)等進(jìn)行壓縮成型的方法(片狀的成型體)。單孔圓柱狀、多孔圓柱狀的成型體可以是孔貫穿長度方向的成型體，也可以是孔未貫穿、而形成有凹坑的成型體。
實施例
〔體積平均粒徑(D50)和10%體積累積粒徑(DlO)的測定方法〕
通過利用激光散射光的粒度分布法來進(jìn)行測定。測定如下所述地進(jìn)行:使用Leeds+Northrup Company 制造的 MICROTRAC, Model N0.9320-X100 粒度測定器,將樣品分散在離子交換水中，然后，以50瓦的超聲波照射60秒鐘，用于測定，求算粒子體積的50 %累積值及10%累積值，并分別以2次測定得到的平均值作為D50及D10。
〔燃燒殘渣的造渣性〕
將外徑4.7mm左右、內(nèi)徑1.2mm左右、長4.2mm左右的氣體發(fā)生劑組合物的成型體置于686kPa(70kg/cm2)的氮氣氛圍中，通過鎳鉻合金線使其著火燃燒。肉眼觀察燃燒后的殘渣，并按照下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了 評價。
◎:基本上為塊狀。
O:塊和粉末混合存在。
X:基本上為粉末狀。
〔著火性〕
將39.4g氣體發(fā)生劑組合物的成型體(平均外徑4.2mm、平均內(nèi)徑1.1mm、平均長度4mm的單孔藥品)填充在駕駛員氣囊側(cè)的氣體發(fā)生器(雙筒式,外徑70_、高33_、壁厚
1.6mm，擴(kuò)燃藥劑:1.4g的Β/ΚΝ03混合物，并將其在23°C時的最大內(nèi)壓調(diào)整為9±5MPa)中，在-40°C下放置2小時以上，進(jìn)行60升罐實驗。如果罐壓未在IOms以內(nèi)升高，則著火性不良(X)，如果罐壓在IOms以內(nèi)升高,貝U著火性良好(〇)。
〔實施例及比較例〕
得到由表I所示成分構(gòu)成的氣體發(fā)生劑組合物。針對所得組合物，對其造渣性進(jìn)行了考察。需要說明的是，燃燒溫度為基于理論計算得到的數(shù)值。
權(quán)利要求
1.氣體發(fā)生劑組合物，其含有燃料、氧化劑、除氧化鐵以外的冷卻劑，其中，所述冷卻劑的體積平均粒徑即D50為10 70 μ m、10%體積累積粒徑即DlO為5 μ m 40 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的氣體發(fā)生劑組合物，其中，所述冷卻劑為選自金屬氫氧化物、金屬碳酸鹽、及金屬草酸鹽中的至少I種。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的氣體發(fā)生劑組合物，其中，所述冷卻劑為選自堿式碳酸鎂、堿式碳酸銅中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的氣體發(fā)生劑組合物,其中，所述燃料的含量為10 60質(zhì)量％、所述氧化劑的含量為20 70質(zhì)量％、所述冷卻劑的含量為I 20質(zhì)量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的氣體發(fā)生劑組合物，其中，所述燃料的含量為10 60質(zhì)量％、所述氧化劑的含量 為20 70質(zhì)量％、所述冷卻劑的含量為I 20質(zhì)量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的氣體發(fā)生劑組合物，其中，所述燃料的含量為10 60質(zhì)量％、所述氧化劑的含量為20 70質(zhì)量％、所述冷卻劑的含量為I 20質(zhì)量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1 6中任一項所述的氣體發(fā)生劑組合物，該組合物中還含有0.5 15質(zhì)量％的粘合劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1 6中任一項所述的氣體發(fā)生劑組合物，該組合物中還含有0.1 5質(zhì)量％的玻璃粉。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的氣體發(fā)生劑組合物，該組合物中還含有0.1 5質(zhì)量％的玻璃粉。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1 6中任一項所述的氣體發(fā)生劑組合物，該組合物中還含有0.1 5質(zhì)量％的至少一種金屬磷酸鹽。
11.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的氣體發(fā)生劑組合物，該組合物中還含有0.1 5質(zhì)量％的至少一種金屬磷酸鹽。
12.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的氣體發(fā)生劑組合物，該組合物中還含有0.1 5質(zhì)量％的至少一種金屬磷酸鹽。
13.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的氣體發(fā)生劑組合物，該組合物中還含有0.1 5質(zhì)量％的至少一種金屬磷酸鹽。
專利摘要
本發(fā)明提供一種造渣性良好的氣體發(fā)生劑組合物。該氣體發(fā)生劑組合物含有燃料10～60質(zhì)量％、氧化劑10～70質(zhì)量％、除氧化鐵以外的冷卻劑1～20質(zhì)量％，其中，上述冷卻劑的體積平均粒徑(D50)為10～70μm、10％體積累積粒徑(D10)為5μm以上。通過冷卻劑的作用，不僅可以降低燃燒溫度，而且可以提高造渣性。
文檔編號C06B23/04GKCN101990526 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200980112586
公開日2013年7月10日 申請日期2009年4月8日
發(fā)明者吳建州, 富山升吾, 藤崎陽次 申請人:大賽璐化學(xué)工業(yè)株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (2),