JPH0370546B2

JPH0370546B2 -

Info

Publication number: JPH0370546B2
Application number: JP62230862A
Authority: JP
Inventors: Kei Hamiruton Buraian
Original assignee: TEII AARU DABURYUU BEHIKURU SEEFUTEI SHISUTEMUZU Inc
Current assignee: TEII AARU DABURYUU BEHIKURU SEEFUTEI SHISUTEMUZU Inc
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1987-09-14
Publication date: 1991-11-08
Also published as: US4696705A; DE3727851A1; CA1286111C; JPS63166427A; DE3744750C2; DE3727851C2

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はガス発生材料に関し、特に、燃焼に際
してガスを発生するアジ化物基剤材料製のガス発
生グレインに関する。

従来の技術燃焼に際してガスを発生する各種のアジ化物基
剤材料が既知である。この材料を使用して車両乗
員抑止装置、例えばエアバツグを膨張させる。車
両の衝突等の際の急激な減速の時にガス発生材料
に点火してガスを発生させる。ガスはエアバツグ
に導入されてエアバツグを膨張させる。エアバツ
グは乗員の車両に対する運動を緩衝し、乗員が車
両部品に激突するのを防ぐ。

エアバツグ装置においては、ガス発生材料は毒
性のない、燃焼性のない、煙のないガスを広範囲
の温度等の環境条件で発生するのが好適である。
発生したガスは充分に低温とし、抑止装置を破損
し乗員を損傷しない必要がある。ガス発生材料は
大量のガスを極めて短時間で発生可能とする。

ガスを発生して膨張可能の乗員抑止装置を膨張
させる既知の材料はアジ化アルカリ金属を含む。
米国特許第4062708号、3931040号、3895098号は
この材料を使用してガスを発生してエアバツグを
膨張させる。米国特許第4062708号に記載する材
料はアジ化ナトリウムと酸化鉄を含む。この材料
をペレツトに形成する。ペレツトが燃焼した時に
窒素ガスが発生し、一部の燃焼生成物がほぼ固体
の焼結物として残り、充分に連結したセルと通路
とを有し燃焼生成物がエアバヅグに入るのを防
ぐ。

発明の概要本発明はアジ化物基剤材料製とし、グラフアイ
トフアイバー等のフアイバーを含むガス発生グレ
インを提供する。好適な例で、２−６％のグラフ
アイトフアイバーをグレイン材料に含む。グラフ
アイトフアイバーは直径３−15ミクロン、平均長
さ40−125mil（１−３mm）とする。フアイバーは
３種の機能を有する。第１は、フアイバーはグレ
インを補強し、グレインに亀裂の生ずる可能性を
最小にする。この亀裂はグレイン面積の不時の増
大となりグレインの燃焼速度を予測不能に加速す
る。第２に、グレインが燃焼後に生成する焼結物
を補強しこのため、グレインの燃焼に際して容易
に構造物の焼結物を形成する。第３に、フアイバ
ーは熱伝導率が高く、グレイン燃焼速度を増加
し、フアイバーの比熱が大きいため燃焼温度は低
下する。

更に、グレインを点火促進被覆で覆う。この被
覆は点火に際して火炎を発生しガス発生グレイン
の凡ての露出面にほぼ同時に伝播する。被覆は重
量％でアジ化ナトリウム20−50％、硝酸ナトリウ
ム25−35％、フルオロエラストマー10−15％、マ
グネシウム15−25％、ヒユームドシリカ１−３％
を含む。

実施例本発明を例示とした実施例並びに図面について
説明する。

本発明はガス発生のための構造物に関し、特に
アジ化物基剤材料製の燃焼に際してガスを発生す
るグレイン（固体燃料塊）に関する。グレインの
主用途は窒素ガスを発生して膨張可能の車両乗員
抑止装置即ちエアバツグを膨張させる。

第１図は車両乗員抑止装置を示し、エアバツグ
１０を含む。車両の衝突の際にエアバツグ１０は
第１図に示す収縮状態から膨張装置１６からのガ
スの急速な流れによつて膨張して伸長条件とな
る。エアバツグ１０が伸長条件となれば、車両乗
員の動きを抑止し、乗員が車両内部の構造部品に
激突するのを防ぐ。

エアバツグ１０は車両の種々な部分に取付可能
であるが、第１図に示す例は車両のダツジユボー
ド１７に取付ける。エアバツグ１０はダツシユボ
ード１７に固着した剛性金属の反応罐１８に固着
する。膨張装置組立体１６は反応罐１８内に取付
け、ガス流がエアバツグを車両に対して後方に乗
員室内に膨張させる。膨張装置１６の詳細は詳述
せず、本発明に無関係であり、出願人の米国特許
願第915266号に記載される。

エアバツグ１０が膨張すれば、車両乗員の胴体
に係合して車両乗員は衝突の誘起した力によつて
ダツシユボード１７に向けて前方に動くのを抑止
される。エアバツグ１０は急速に収縮し、乗員は
自由に車両から出る。エアバツグ１０を収縮させ
るには、エアバツグ１０を多孔性材料で形成し、
ガスは車両乗員室内に流出する。

衝突が生起すれば、図示しない慣性センサーが
信号を送り、膨張装置組立体１６の一端の点火組
立体即ち導火爆管２１を作動させる。点火組立体
２１からの高温ガスと火炎とは膨張装置組立体１
６に支持されたガス発生材料２２に点火する。ガ
ス発生材料２２は複数例えば２個の円筒形グレイ
ン２３が点火組立体２１を囲み、複数の同一軸線
の円筒形グレイン２４が点火組立体２１から離間
し、第２図に示す。グレイン２４の１個を第３図
に示す。点火組立体２１の作動とグレイン２３，
２４の点火は著しく急速でありグレイン２３，２
４の燃焼は急速であり、急速に比較的大量のガス
を発生する。特に、エアバツグ１０は20−40ミリ
秒で膨張する。

グレイン２３，２４の燃焼によつて発生したガ
スは第１図に示すグレイン２３，２４を囲む剛性
円筒管３０の開口から流出する。ガスは次に第
１，２図に線図で示すフイルター３１を通る。フ
イルター３１は複数層のワイヤメツシユ、スチー
ルウール、フアイバーグラス製とする。フイルタ
ー３１はスパーク及び又は高温材料の粒子がエア
バツグ１０に入るのを防ぐ。最後に、ガスは膨張
装置ハウジング３６の円筒側壁の後向きの開口３
２から反応罐とエアバツグ１０内に流入する。

各円筒グレイン２３は円筒点火装置２１を受け
る円形中央通路５０を有する。通路５０はグレイ
ンの軸線方向両端面間を廷長する。通路５０の中
央軸線は円筒グレイン２３の中央軸線に一致す
る。グレイン２３の燃焼速度とガス発生量とを最
大にするために、複数の円筒通路５１をグレイン
２３の両端面間を廷長させる。通路５１の軸線は
グレイン２３と中央通路５０の軸線に平行とす
る。

第３，４図に示す各グレイン２４は比較的小さ
な円筒中央通路６０を有し、軸線はグレインの中
央軸線に一致する。通路６０はグレイン２４の両
端面６１，６２間に廷長する。更に、各グレイン
２４は複数の円筒通路６５をグレイン２４内を両
端面６１，６２間に廷長させて形成する。通路６
５の中央軸線は通路６０及びグレイン２４の中央
軸線に平行である。通路６０，６５の断面は円形
であり、同じ直径であり、全長に亘つて均等であ
る。

通路６５の中心はグレイン２４の中央軸線を中
心とする同心円上に均等な間隔とする。外側同心
円上に18個の通路６５を有し、中間同心円上に12
個、内側同心円上に６個の通路６５を有する。各
グレイン２４の両端面間を廷長する通路の数はグ
レイン２４の中央の通路６０を合算して37個とな
る。この通路配置はグレイン２４の均等な燃焼を
促進する。

グレイン２３，２４の各通路内で発生したガス
は通路から出てフイルター３１、ハウジング３６
を経てエアバツグ１０に入りエアバツグ１０を膨
張させることを必要とする。この流通を行うため
に、隣接グレイン２３，２４の端面間にスペース
を形成する。グレイン軸線方向対向端面間のスペ
ースはグレインの中央通路５０，６０からグレイ
ンの円筒外側面に半径方向外方に廷長する。軸線
方向に突出する孤立パツト即ち突出部７０をグレ
インの軸線方向両端面に形成してスペースを生じ
る。各パツド７０は円形とする。１個のグレイン
の孤立パツド７０は隣接グレインの孤立パツド７
０に接触してグレイン間に等しい巾即ち軸線方向
寸法のスペースとなる。

好適な例で、グレイン２３，２４はアジ化アル
カリ金属化合物製とする。この化合物は式MN₃
によつて代表され、Ｍはアルカリ金属、好適な例
でナトリウム又はカリウム、最も好適な例でナト
リウムとする。各グレインは重量％でアジ化ナト
リウム61−68％、硝酸ナトリウム０−５％、ベン
トナイト０−５％酸化鉄23−28％、グラハイトフ
アイバー２−６％、ヒユームドシリカ、アルミ
ナ、チタニア１−２％を含む材料製とする。好適
な例で、グレインの組成は重量％でアジ化ナトリ
ウム63％、硝酸ナトリウム2.5％、ベントナイト
２％、酸化鉄26.5％、グラハイトフアイバー４
％、ヒユームドリシカ２％とする。ヒユームドリ
シカはカボツトマニユフアクチユアリング社から
商品名CAB−Ｏ−SILの製品EH5として市販す
る。グラハイトフアイバー直径３−15ミクロン、
平均長40−125mil（１−３mm）とする。

各グレインを製造する材料はほぼ既知であるが
本発明によつてグラフアイトフアイバーを含有さ
せる。グラフアイトフアイバーは著しい利点があ
る。グラフアイトフアイバーはグレインの燃焼速
度を増加し燃焼温度を低下させる。特にグラフア
イトフアイバーはグレインの燃焼速度を、グラフ
アイトフアイバーを含まないグレインに比較して
40％増加させる。グレインの燃焼速度の増加する
理由はグラフアイトフアイバーの熱伝導率の大き
いことによる。グレインは比較的低い燃焼温度約
1800〓（1000℃）である。グレインの燃焼温度の
低い理由は、添加したグラフアイトフアイバーの
比熱即ち熱容量の高い点にある。グレインの燃焼
はグラフアイトフアイバーに対して全く変化させ
ない。

グラフアイトフアイバーはグレインに対して機
械的補強となる。特に、グラフアイトフアイバー
は燃焼前のグレインの亀裂を最小にする。グレイ
ンの亀裂は燃焼に利用されるグレイン表面積を不
時に増加し、グレイン燃焼速度の予測不可能の加
速を生ずる。グラフアイトフアイバーは燃焼間及
び燃焼後のグレインを機械的に補強し、強固な構
造の焼結物を形成し、好適である。焼結物はグレ
インの燃焼生成物を制御し、フイルターの役割の
一部を行いフイルター構造を簡単にする。

グラフアイトフアイバーが好適であるが、他の
材料で、熱伝導率約200W／ｍ／〓以上、溶融温
度グレインの燃焼温度約2000〓（1100℃）以上の
材料を利用できる。例えば鉄フアイバー、グラス
フアイバーを使用できる。

グレインを製造する材料を所要の溶剤例えば水
でスラリー上に混合し、所要のプレスで円筒グレ
インに成形する。グレインを乾燥して点火促進剤
で被覆する。

点火促進剤の被覆の方法は容易である。好適な
例で、グレインの被覆のために、第１に液状被覆
混合物を準備する。被覆の各種成分を所要の容器
で所要の溶剤例えばアセトン、メチルアルコール
と共に混合する。次にグレインを鋼網のバスケツ
ト内に置く。グレインとバスケツトとを被覆液内
に浸漬し、被覆液から取出す。このグレインの被
覆に使用できる機器の例として、スプリングツー
ル社から市販されるＳ−10型バルク被覆装置を使
用できる。

グレインを被覆前後に秤量して被覆によるグレ
イン重量の増加を定める。被覆の重量を減少する
には混合物に溶剤を添加する。反対に被覆の重量
を増加するには、一部の溶剤を混合物から蒸発さ
せる。通常は被覆によつて被覆前のグレインの全
重量の１−４％の重量増加となる。

被覆の組成は重量％で、アジ化アルカリ金属、
好適な例でアジ化ナトリウム20−50％、無機酸化
剤好適な例で硝酸ナトリウム25−35％、ヒユーム
ドシリカ１−３％、フルオロエラストマー例えば
ビトン、テフロン（デユポン社）10−15％、マグ
ネシウム15−25％とする。好適な例で、被覆混合
物の組成は重量％で、アジ化ナトリウム43％、硝
酸ナトリウム28％、ヒユームドシリカ２％、テフ
ロン、ビトン等のフルオロエラストマー10％、マ
グネシウム16％とする。好適なフルオロエラスト
マーは主部分を弗化ビニリデン、小部分をヘキサ
フルオロプロピレンとする。弗化ビニリデンとヘ
キサフルオロプロピレンの重量％60：40としたビ
トンのフルオロエラストマーが最も好適である。
アセトン溶剤はフルオロエラストマーを溶解す
る。

ヒユームドシリカはキヤボツトマニユフアクチ
ヤリング社から商標CAB−Ｏ−SIL製品番号EH5
として市販される。ヒユームドシリカは粒子寸法
を0.01ミクロンとする。ヒユームドシリカに代え
てヒユームドアルミナ又はチタニアを使用でき
る。マグネシウムの粒子寸法は45ミクロンとし、
アジ化ナトリウム、硝酸ナトリウムの粒子寸法は
４ミクロンとする。

被覆内のアジ化ナトリウムは被覆の燃焼によつ
て発生する窒素ガスを生ずる。硝酸ナトリウムは
酸化剤の機能であり酸素を発生して燃焼を支持す
る。ヒユームドシリカは被覆用混合物内で懸濁剤
の機能であり特に各成分を混合物内で懸濁を保た
せ、グレインに均等な被覆を被着させる。フルオ
ロエラストマーは被覆内でバインダーの機能であ
り、ある程度防水となる。マグネシウムは熱を発
生して燃焼を開始させる。マグネシウムの粒子寸
法は点火を制御し、粒子寸法が大きい場合は点火
は遅くなる。

更に、１−６重量％のグラフアイトを被覆に添
加できる。グラフアイトは被覆内で粗面材として
の機能を有し、被覆を多少粗面として容易に点火
可能とする。

点火用爆管２１を作動させれば、グレイン２
３，２４の全表面はほぼ同時に点火する。被覆の
組成物は被覆の信頼性に高い点火を保証する。被
覆の組成物の燃焼は熱伝達によつてグレインの材
料を点火する。被覆はグレインとフイルター３１
との界面での熱発生を制御する。これはフイルタ
ーの過熱によるフイルターの損傷を防ぐために重
要である。被覆の燃焼速度を制御してグレインの
通路内に形成される圧力がグレインの破損又は亀
裂を生じない速度とする。

本発明を好適な実施例について説明したが実施
例並びに図面は例示であつて発明を限定するもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエアバツグ装置の断面
図、第２図は第１図のエアバツグ装置の一部の縦
断面図、第３図は第１図のエアバツグ装置に使用
するガス発生グレインの拡大平面図、第４図は第
３図の４−４線に沿う断面図である。１０……エアバツグ、１６……膨張装置、１８
……反応罐、２１……点火組立体、２２……ガス
発生材料、２３，２４……グレイン、３１……フ
イルター、３６……ハウジング、５０，５１，６
０，６５……通路、６１，６２……端面、７０…
…突出部。

Claims

【特許請求の範囲】１ガス発生用構造物であつて、燃焼に際してガスを発生し焼結物を形成するア
ジ化物基剤材料製のグレインを備え、該ガス発生材料は２−６重量％のグラフアイト
フアイバーを含み、該グラフアイトフアイバーは直径３−15ミクロ
ン平均長40−125mil（１−３mm）としてガス発生
材料の燃焼後に残る焼結物を補強することを特徴
とするガス発生用構造物。２特許請求の範囲第１項に記載の発明であつ
て、前記グレインが両端と、グレイン内を貫通し
て両端に延長する通路とを有する構造物。３特許請求の範囲第１項に記載の発明であつ
て、前記材料の組成を重量％で、 61−68％アジ化ナトリウム０−５％硝酸ナトリウム０−５％ベントナイト 23−28％酸化鉄１−２％ヒユームドシリカとする構造物。４ガス発生用構造物であつて、燃焼に際してガスを発生し焼結物を形成するグ
レインを備え、該グレインをアジ化アルカリ金属基剤材料製と
し、グレインの燃焼温度より高い融点とほぼ
200W／ｍ／〓以上の熱伝導率とを有するフアイ
バーを２−６％含む構造物。５特許請求の範囲第４項に記載の発明であつ
て、前記フアイバーをグラフアイトフアイバーと
し、直径３−15ミクロン、平均長40−125mil（１
−３mm）とする構造物。６特許請求の範囲第４項に記載の発明であつ
て、前記グレインが更に点火増強被覆を有する構
造物。７特許請求の範囲第５項に記載の発明であつ
て、前記材料の組成を重量％で、 61−68％アジ化ナトリウム０−５％硝酸ナトリウム０−５％ベントナイト 23−28％酸化鉄１−２％ヒユームドシリカとする構造物。