【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【発明の目的】[Object of the Invention]
（産業上の利用分野） この発明は、例えば、ガスの発生による圧力や推力を利
用する装置・機器類において使用されるガス発生剤に関
するものである。 （従来の技術） 従来、この種のガス発生剤としては、 硝酸アンモニウム系ガス発生剤（例えば、硝酸アンモ
ニウムとポリウレタンとの組み合わせからなるもの）、 ニトラミン系ガス発生剤（例えば、RDX（シクロトリ
メチレントリニトラミン）とポリエステルとの組み合わ
せからなるもの）、 アジ化ソーダ系ガス発生剤（例えば、NaN3（アジ化ナ
トリウム）と金属酸化物との組み合わせからなるも
の）、 過塩素酸アンモニウム系ガス発生剤（例えば、ポリブ
タジエンとAP（過塩素酸アンモニウム）とオキサロ（−
ヒドロキサム酸）との組み合わせとからなるもの）、 などがあった（例えば、「化学便覧」応用化学編 II 材
料編 昭和61年10月15日 丸善株式会社発行 第1476
頁〜第1479頁）。 （発明が解決しようとする問題点） この種のガス発生剤に要求される性能としては、発生ガ
スの温度が低いこと、カーボン等の固形分の発生が少な
いこと、広い圧力範囲で安定に燃焼すること、単位重量
あたりのガス発生量が多いこと、燃焼速度の調整が容易
なこと、などがあり、上記に例示したガス発生剤にあっ
てはそれぞれ一長一短がある。 すなわち、上記のに示した硝酸アンモニウム系ガス発
生剤では、燃焼温度が低く、清浄なクリーンガスを発生
させることが可能であるものの、主成分である硝酸アン
モニウムの吸湿性ならびに結晶転移点での急激な膨張・
収縮などに起因する使い勝手の悪さがあるといった問題
点があり、また、上記に示したニトラミン系ガス発生
剤では、高圧たとえば100Kgf/cm2以上の圧力での燃焼不
安定性ならびにニトラミンが高性能爆薬であることに起
因する取扱い上の安全性に問題点があり、上記に示し
たアジ化ソーダ系ガス発生剤では、低温できわめて清浄
度の高いクリーンガス(N2)が得られるといった利点があ
るものの、発生剤重量のうち約50％は燃焼残渣として残
るため、単位重量あたりのガス発生量が少ないといった
問題点があり、上記に示した過塩素酸アンモニウム系
ガス発生剤では使い勝手が良く燃焼安定性が良好で有効
ガス発生量が多いといった著しく優れた特性を有してい
るものの、燃焼温度が高く、耐熱材料に与える熱的損傷
が大きいといった問題点があった。 （発明の目的） この発明は、上述した従来のガス発生剤がもつ問題点に
かんがみてなされたもので、使い勝手が良く燃焼安定性
が良好で有効ガス発生量が多いといった著しく優れた特
性を有している過塩素酸アンモニウム系のガス発生剤に
おいて、発生ガス温度を従来の過塩素酸アンモニウム系
のものに比べてさらに低くすることが可能であるととも
に、発生ガス中の固形炭素をメタンや二酸化炭素などの
気体に変換して固形分の発生を少なくすることが可能で
ある過塩素酸アンモニウム系のガス発生剤を提供するこ
とを目的としているものである。(Field of industrial application) The present invention relates to a gas generating agent used in, for example, devices and equipment that utilize pressure or thrust generated by gas generation. (Prior Art) Conventionally, as a gas generating agent of this type, an ammonium nitrate-based gas generating agent (for example, a combination of ammonium nitrate and polyurethane), a nitramine-based gas generating agent (for example, RDX (cyclotrimethylene trinitrazine) is used. Min) and a polyester), a sodium azide-based gas generating agent (for example, a combination of NaN 3 (sodium azide) and a metal oxide), ammonium perchlorate-based gas generating agent ( For example, polybutadiene, AP (ammonium perchlorate) and oxalo (-
Hydroxamic acid)), etc. (for example, “Chemical Handbook”, Applied Chemistry, II, Materials, October 15, 1986, published by Maruzen Co., Ltd. 1476
Page to page 1479). (Problems to be Solved by the Invention) The performance required for this type of gas generating agent is that the temperature of the generated gas is low, the solid content of carbon and the like is small, and the combustion is stable in a wide pressure range. That is, the amount of gas generated per unit weight is large, the combustion speed can be easily adjusted, and the like, and each of the gas generating agents exemplified above has advantages and disadvantages. That is, with the ammonium nitrate-based gas generating agents shown in the above, although the combustion temperature is low and it is possible to generate a clean clean gas, the hygroscopicity of the main component ammonium nitrate and the rapid expansion at the crystal transition point・
There is a problem that it is inconvenient to use due to shrinkage, etc.In addition, in the above-mentioned nitramine-based gas generating agent, combustion instability at high pressure such as 100 Kgf / cm 2 or more and nitramine are high-performance explosives. However, there is a problem in safety in handling due to the fact that the soda azide-based gas generating agent described above has an advantage that a clean gas (N 2 ) having an extremely high cleanliness can be obtained at a low temperature. Approximately 50% of the weight of the generating agent remains as a combustion residue, so there is a problem that the amount of gas generated per unit weight is small. The above-mentioned ammonium perchlorate-based gas generating agent has good usability and combustion stability. Although it has excellent properties such as good heat generation and a large amount of effective gas generation, it has a problem that the combustion temperature is high and thermal damage to the heat resistant material is large. It was. (Object of the Invention) The present invention has been made in view of the problems of the above-described conventional gas generating agents, and has remarkably excellent properties such as ease of use, good combustion stability, and large effective gas generation amount. In addition, it is possible to lower the temperature of the generated gas in the ammonium perchlorate-based gas generating agent compared to that of the conventional ammonium perchlorate-based gas generating agent, and to reduce the solid carbon in the generated gas to methane or dioxide. It is an object of the present invention to provide an ammonium perchlorate-based gas generating agent which can be converted into a gas such as carbon to reduce the generation of solids.
【発明の構成】[Constitution of the invention]
（問題点を解決するための手段） この発明は、過塩素酸アンモニウム系のガス発生剤にお
いて、水入りマイクロカプセルを配合したことを特徴と
しているものである。 この発明に係るガス発生剤は、酸化剤としての過塩素酸
アンモニウムを主体とするものであり、そのほか、粘結
剤として液状合成ゴムを基本成分として含み、さらには
クーラント，燃焼触媒なども配合し、さらには水入りマ
イクロカプセルを配合してなるものである。 すなわち、この発明に係るガス発生剤は、粘結剤として
の液状合成ゴムと酸化剤としての過塩素酸アンモニウム
を基本成分としており、理論混合比（粘結剤として使用
するポリマーによって異なる）をとることによって、カ
ーボン等の固形分の発生を抑制することが可能である。 そして、上記粘結剤としての液状合成ゴムとしては、ポ
リブタジエン、ポリエステル，ポリウレタン等が使用さ
れる。 また、前記クーラントはそれ自体モノプロペラントであ
るが、これを前記基本成分に配合することによって燃焼
温度をある程度低下させることが可能であり、このクー
ラントとしてはオキサロヒドロキサム酸や、シュウ酸ヒ
ドロキシルアミンなどが使用される。 さらに、前記燃焼触媒は燃料兼用の触媒であり、使用目
的等に応じて燃焼速度（ガス発生速度）をコントロール
するために配合するものであって、この燃焼触媒として
はオキサミドや、カトセンなどが使用される。 さらにまた、前記水入りマイクロカプセルは、高分子系
もしくは無機系のマイクロカプセルの中に水を入れたも
のであり、粒径は数ミクロンから数十ミクロンのものと
するのが好ましいものであって、より望ましくは、燃焼
中断の発生を避けるために、前記基本成分である粘結剤
と酸化剤との合計:100重量部に対して水入りマイクロカ
プセル:30重量部を上限とする範囲で配合するのがよ
い。 （作用） 固体系のガス発生剤は、表面に垂直方向に燃焼するが、
燃焼表面上に露出した前記水入りマイクロカプセルは、
燃焼により生成した火炎より熱を受け取り、まず最初に
マイクロカプセルの容器が溶融もしくは分解する。次い
で、マイクロカプセルの中にある水が水蒸気となって火
炎中に拡散するが、このとき、水は蒸発潜熱として大量
の熱をうばうために、燃焼ガス（発生ガス）の温度が低
下する。 また、反応系に水を導入することによって、発生ガス中
に含まれる固形炭素はメタン(CH4)や二酸化炭素(CO2)と
なるため、固形分の少ないガスが得られる。 （実施例） この実施例においては、粘結剤として末端水酸基ポリブ
タジエンポリマー(HTPB)を27重量部、酸化剤として過塩
素酸アンモニウム(AP)を73重量部、クーラントとしてオ
キサロヒドロキサム酸（オキサロ）を40重量部、水入り
マイクロカプセルを０〜20重量部（すなわち、粘結剤＋
酸化剤100重量部に対して０〜20重量部）を配合して燃
焼実験を行ったところ、燃焼による発生ガス温度(゜K)お
よび固形炭素量（％）は第１図に示すとおりであった。 第１図に示したように、水入りマイクロカプセルの配合
量を増加することによって、燃焼による発生ガス温度が
低下するとともに、発生ガス中の固形分が少なくなり、
従来の過塩素酸アンモニウム系ガス発生剤に比べてより
低温でかつより清浄度の高いクリーンなガスを発生させ
ることができることが確かめられた。 しかし、水入りマイクロカプセルの配合量が多くなりす
ぎると燃焼中断が起きる可能性もあるため、基本成分す
なわち粘結剤＋酸化剤:100重量部に対して水入りマイク
ロカプセル:30重量部を配合量の上限とするのが望まし
いことも確かめられた。(Means for Solving Problems) The present invention is characterized in that water-containing microcapsules are blended in an ammonium perchlorate-based gas generating agent. The gas generating agent according to the present invention is mainly composed of ammonium perchlorate as an oxidant, and, in addition to this, contains liquid synthetic rubber as a binder as a basic component, and further contains a coolant, a combustion catalyst and the like. Further, it is prepared by blending water-containing microcapsules. That is, the gas generating agent according to the present invention has liquid synthetic rubber as a binder and ammonium perchlorate as an oxidizing agent as basic components, and has a theoretical mixing ratio (it varies depending on the polymer used as a binder). As a result, it is possible to suppress the generation of solids such as carbon. As the liquid synthetic rubber as the binder, polybutadiene, polyester, polyurethane or the like is used. Further, the coolant itself is a monopropellant, but it is possible to lower the combustion temperature to some extent by blending it with the basic component, and as the coolant, oxalohydroxamic acid, oxalic acid hydroxylamine, etc. Is used. Further, the combustion catalyst is a catalyst that also serves as a fuel, and is blended to control the combustion rate (gas generation rate) according to the purpose of use, etc. As this combustion catalyst, oxamide, catocene, etc. are used. To be done. Furthermore, the water-filled microcapsules are those in which water is placed in polymer-based or inorganic-based microcapsules, and it is preferable that the particle size is from several microns to several tens of microns. More preferably, in order to avoid the occurrence of combustion interruption, the total amount of the above-mentioned basic components, the binder and the oxidizing agent: 100 parts by weight of water-containing microcapsules: 30 parts by weight in the range of the upper limit. Good to do. (Function) The solid gas generating agent burns in a direction perpendicular to the surface,
The water-containing microcapsules exposed on the burning surface are
Upon receiving heat from the flame generated by combustion, the microcapsule container first melts or decomposes. Next, the water in the microcapsules becomes water vapor and diffuses into the flame. At this time, since the water dissipates a large amount of heat as latent heat of vaporization, the temperature of the combustion gas (generated gas) decreases. Further, by introducing water into the reaction system, the solid carbon contained in the generated gas becomes methane (CH 4 ) or carbon dioxide (CO 2 ), so that a gas having a low solid content can be obtained. (Example) In this example, 27 parts by weight of a terminal hydroxyl group polybutadiene polymer (HTPB) as a binder, 73 parts by weight of ammonium perchlorate (AP) as an oxidizing agent, and oxalohydroxamic acid (oxalo) as a coolant. 40 parts by weight, 0 to 20 parts by weight of water-containing microcapsules (that is, binder +
Combustion experiments were carried out by mixing 0 to 20 parts by weight with 100 parts by weight of the oxidizer, and the gas temperature (° K) and solid carbon amount (%) generated by combustion were as shown in Fig. 1. It was As shown in FIG. 1, by increasing the blending amount of the water-containing microcapsules, the temperature of the gas generated by combustion is lowered and the solid content in the gas is reduced.
It was confirmed that it was possible to generate a clean gas at a lower temperature and a higher degree of cleanliness than the conventional ammonium perchlorate-based gas generating agent. However, if the amount of water-containing microcapsules is too large, combustion may be interrupted. Therefore, 100 parts by weight of the basic component, ie, binder + oxidizer, is added to water-containing microcapsules: 30 parts by weight. It was also confirmed that it was desirable to set the upper limit of the amount.
【発明の効果】 以上説明してきたところから明らかなように、この発明
によれば、過塩素酸アンモニウム系のガス発生剤におい
て、水入りマイクロカプセルを配合したものとしたか
ら、使い勝手が良く広い圧力範囲で燃焼安定性が良好で
有効ガス発生量が多く、さらには従来の過塩素酸アンモ
ニウム系のガス発生剤に比べて発生ガス温度を低下させ
ることが可能であり、耐熱材料に与える熱的損傷を著し
く低減せることが可能であるとともに、発生ガス中の固
形炭素をメタンや二酸化炭素などの気体に変換して固形
分の発生を少ないものとすることが可能であり、清浄度
の高いクリーンな燃焼ガスを広い圧力範囲で安定した状
態で発生させることが可能であるという非常に優れた効
果がもたらされる。EFFECTS OF THE INVENTION As is apparent from the above description, according to the present invention, since the water-containing microcapsules are blended in the ammonium perchlorate-based gas generating agent, it is easy to use and has a wide pressure range. Combustion stability is good and the amount of effective gas generated is large in the range, and it is possible to lower the generated gas temperature compared to conventional ammonium perchlorate-based gas generating agents, which causes thermal damage to heat resistant materials. Can be significantly reduced, and it is possible to convert the solid carbon in the generated gas into a gas such as methane or carbon dioxide to reduce the generation of solid content, and to obtain a highly clean clean This has an extremely excellent effect that the combustion gas can be stably generated in a wide pressure range.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
第１図はこの発明の実施例において基本成分中への水入
りマイクロカプセル配合量と発生ガス温度および固形炭
素量との関連を調べた結果の一例を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing an example of the results of examining the relationship between the blending amount of water-containing microcapsules in the basic component, the generated gas temperature, and the solid carbon amount in Examples of the present invention.