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zoom RSS タカタ製のエアバッグ 使用火薬が湿度によりひび割れ爆発速度が速まる?

<<   作成日時 : 2014/12/04 21:29   >>

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タカタのエアバッグの不具合がアメリカで大きな問題となっている。エアバッグが作動した時に、金属片が飛び散り怪我に至る、あるいは死に至るという事例が実際にあり、アメリカおよび日本で現在リコールが進行中である。ただし、当事者のタカタとしては、おそらく費用発生を抑えるために、地域を特定して回収・交換に当たりたいところのようであるが、アメリカとしては【参照文献2】にあるように、すべてのエアバッグにリコールをリコールするよう圧力をかけている。

原因に関しては、高温説、多湿説、溶接不良説などがあるようである。高温説と多湿説は、この条件下でエアバッグ用の火薬が変質したとするもので、溶接不良説は火薬の爆破時に強度の不足により容器が壊れたとするものであると考えられる。いずれにしても、原因はいまだ特定されずとのことである。

原因はいまだ不明である【参照文献3】。
高温が影響している可能性【参照文献2、3、4】。
多湿が影響している可能性【参照文献3、6】。
溶接不良【参照文献5】。

さて、【参照文献5】によると、タカタはメキシコでエアバッグを製造しているが、製造工程で当初問題となっていた【参照文献6】に示された2000〜2002年製のみならず、〜2006年にかけても多くの不良が発生しているとある。

タカタの特許を調べてみたが、タカタは部品を寄せ集めてきて、それらをエアバッグにまで組み立てる仕事をしている。従ってエアバッグ用の火薬(発泡剤)は自ら製造していないと考えられる。この火薬がどこからどのような形態で供給されるかがわかれば問題解決の端緒となる。

エアバッグ用火薬組成【参照文献6】。

【参照文献1】はJAXAの文献だ。今回はここにある記述が問題解決に役立つと感じた。火薬にひび割れが生じると燃焼面積が広くなり、燃焼速度が速くなる。爆発力が強化される。ひび割れが起こる原因は、温度の変化や吸湿である。硝酸アンモニウムは吸湿しやすい。火薬メーカーからの火薬ユニット中の火薬が、外気から完全に遮断される形であれば吸湿は考えなくても良くなる。残るは、高温による火薬の劣化(ひび割れ)か溶接不良によるエアバッグそのものの強度不足ということになる。ただし、タカタは湿度が関係していると考えているフシがあるので、火薬ユニットは湿度にさらされると何らかの異常をきたすのかもしれない。

数あるエアバッグの中からこれが欠陥商品ですよと選び出す方法があれば、原因究明および問題解決は直ぐであるが、問題は欠陥エアバッグがどこにあるかわからないことである。作り込みの重要さがここにあり、シックス・シグマの意味がここにある。問題解決までの道はまだ遠そうである。

結局は、現在使われているエアバッグのすべてを、作りこまれたエアバッグに交換しなければこの問題は解決しそうにない。

【参照文献5】より
2002年には、出荷したインフレーター100万個の中に60から80ほどの欠陥品がみつかった。それはタカタが品質管理上の上限としている数量の6倍から8倍にもなる水準だった。





【参照文献1】

微粒相安定化硝酸アンモニウムの試製と燃焼性に関する検討(JAXA、2011年)

硝酸アンモニウム(AN、NH4NO3) の固相間相転移

充填後の環境温度の変化により体積変化を伴う構造変化が発生した場合,成型物,粒塊のひび割れや空隙を生成する危険性を伴う.例えばエアバッグの展開においては,展開ガスの発生速度はガス発生剤の燃焼速度(1 次元方向へのガス発生速度)と燃焼表面積の積で表されるが,ガス発生剤成型物にひび割れ等の形状変化が見られる場合,これらの内,燃焼表面積が想定と異なる事態が発生するため,バッグの展開挙動が想定される挙動からのずれを伴い,乗員保護に最適なタイミングでのバッグ展開が阻害されるリスクを伴う

AN の固相間相転移については,硝酸カリウム(potassium nitrate,KNO3)を10wt.%添加し,複塩化させた相安定化硝酸アンモニウム(Phase Stabilized Ammonium Nitrate:PSAN)を用いる事によって安定化されることが知られている。

AN の有する高い吸湿性は,固相間相転移と同様に,AN を用いた火工品デヴァイスの貯蔵安定性,熱分解特性,燃焼特性に影響を及ぼす事が報告されている6).また,吸湿固化により凝集したAN は,凝集度合いの低いものに比べ,弾性が低下するため,固相間相転移によるひび割れを誘発する原因となるものとものと考えられる.AN をガス発生剤組成物として使用する場合,吸湿は主に製造プロセスと貯蔵プロセスにおいて発生すると考えられることから,これらのプロセスにおける環境整備が求められる。



【参照文献2】

YOMIURI ONLINE 12月4日

タカタエアバッグ、米当局が強制リコール表明

 【ワシントン=越前谷知子、安江邦彦】自動車部品大手タカタの欠陥エアバッグ問題を巡り3日(日本時間4日未明)、米下院エネルギー・商業委員会の公聴会が行われた。

 タカタが全米規模での即時リコール(回収・無償修理)を拒否したのに対し、米高速道路交通安全局(NHTSA)は強制リコールの手続きを開始することを表明した。

 公聴会には、タカタ品質保証部門の清水博シニアバイスプレジデントのほか、ホンダやトヨタ自動車、独BMWの各米子会社幹部、NHTSA高官が出席した。

 清水氏は、フロリダ州など多湿地域で進めているリコールが優先されるべきだと改めて主張した。全米でのリコールは「(欠陥を示す)データの裏付けがない」と拒否した。

 これに対し、NHTSAのフリードマン局長代行は、強制リコールの手続きを始める考えを示した。NHTSAは今後、タカタから提出を受けた書類の精査やヒアリングなどを経て、タカタのエアバッグの欠陥を明らかにできれば、強制リコールの命令を出す。タカタが命令に従わない場合、NHTSAは訴訟に踏み切る。フリードマン氏は「拒否し続ければ裁判に持ち込まなくてはいけない」と厳しい姿勢を見せた。



【参照文献3】

ロイター 12月4日

エアバッグ問題の根本原因、依然つかめず=タカタ幹部

タカタの東京本社品質本部の清水博シニア・バイス・プレジデントは、同社はまだ根本原因を特定できていないと指摘。ただ、高湿度、温度、製品寿命が欠陥の要因という強い見方を持っていると述べた。

複数の議員は、タカタ製エアバッグのガス発生剤として硝酸アンモニウムが採用されていることに疑問を呈したが、清水氏はこの化合物は安定しており安全だと述べた。

NHTSAのデービッド・フリードマン局長代行は3日、1週間以内に外部の専門家を起用し、硝酸アンモニウムが要因かどうかも含め、エアバッグ破裂の原因を究明すると明らかにした。

清水氏はまた、多湿気候が事故を引き起こす恐れがあると指摘、プエルトリコやバージン諸島、フロリダ州でリコールを行う理由について説明した。



【参照文献4】

The Wall Street Journal  11月21日

タカタのエアバッグ問題、解決遅れる5つの要因

2. 根本原因が誰にもわかっていない
 タカタと自動車メーカー各社はこれまで、欠陥は製造工程に関連していると述べてきたが、今になって一部の温暖地域でエアバッグが破裂する原因を調査している。タカタの最大の部品供給先であるホンダが米運輸省道路交通安全局(NHTSA)に提出した書類によると、タカタが実施中の調査には冶金(やきん)学的分析、漏えい試験、衝突試験が含まれる。



【参照文献5】

ロイター 10月22日

焦点:タカタのエアバッグ問題、影落とす海外工場の安全管理

<「欠陥」指摘する内部文書>

テキサスからメキシコ国境を越えて車で3時間あまり。同国北部のモンクローバ近郊には、タカタが主として北米市場向け製品に搭載するインフレータ―のほぼ全量を生産する自社工場がある。この工場では2001年以降、溶接やさびなどの欠陥も含め、製品の不良につながる危険がある様々な問題が記録されていた。

ロイターが入手した「潜在的な欠陥」と題された内部文書によると、この工場では2001年から2003年の間に少なくとも45件のインフレーター製造上の問題が起きている。2002年には、出荷したインフレーター100万個の中に60から80ほどの欠陥品がみつかった。それはタカタが品質管理上の上限としている数量の6倍から8倍にもなる水準だった。

2005年と2006年の間には少なくとも3回、同工場で製造したインフレーターに「リーク(漏れ)」と呼ばれる問題が見つかり、作業員が解決しようとしていたことが工程記録に残っている。2005年には、米国のエンジニアリングコンサルティング会社「シャイニン」が溶接の不良があったことを見つけた。ロイターの取材に対し、シャイニン側は顧客あるいは特定の案件について話すことはできないとの立場を示したが、タカタ製品に関する同社の指摘は文書で残っている。

さらに、同工場から溶接が不十分なインフレーターが誤って出荷されたことも明らかになった。工場の指導役(スーパーバイザー)であるギラルモ・アプド(Guillermo Apud)氏は、2011年3月、一部従業員向けに「欠陥、欠陥、欠陥」と題したスペイン語のメールを送り、「溶接されていない部品は、ひとつの命が失われることを意味する。つまり、ミッションは達成されていない」と強い言葉で指摘した。タカタはこの後、溶接の検査手順を厳しくしたという。



【参照文献6】

ロイター 6月25日

〔焦点〕幕引き遠い欠陥エアバッグ問題 タカタに追加リコールの可能性も 

これらのリコールとは別に、ホンダ、トヨタ、米フォード・モーター 、独BMW など7社は、タカタ製エアバッグの不具合に関連し、米国内の「湿度が高い4地域」に限定したリコールを実施すると明らかにした。その中には、これまでリコール対象となっていた時期よりも後に製造されたエアバッグを搭載した車も数多く含まれている。

<高湿度地域を対象にリコール拡大>

これまでの不具合の原因として、タカタとホンダは、米国のモーゼス・レイク工場とメキシコのモンクローバ工場で2000─02年、インフレーター(エアバッグを膨張させるガス発生装置)の中に用いる火薬の製造工程や管理に問題があったと米当局に説明している。

トヨタは、タカタの記録保持が不完全で問題を複雑にしたと指摘している。タカタの広報担当者はロイターの取材に対し、メキシコのモンクローバ工場での記録の保管状態に問題があったことを認めた。

米当局は今月11日、2002年以降に製造されたタカタ製エアバッグのインフレーターに問題がある可能性や湿度の高い地域においてエアバッグが破裂するリスクを調査していると発表した。タカタやホンダなどメーカー側はこれまで製造工程や品質管理の不具合を指摘してきたが、その中には、湿度の高い地域に関連した問題点は入っていない。




【参照文献7】

エアバッグを膨らすための火薬についての特許

タカタ×硝酸アンモニウム×エアバッグ×出願特許で13件ヒットしてきます。このなかで特許になったものに絞り込むと次の4件が残ります。ただし、発明者にも出願者にもタカタ株式会社の名前は入っていませんので、スッキリはしません。この4件のPDFファイルは、4件を一連でこちらに保存しています。

出願の特許13件および権利化されたこれら4件の特許は、すべてオートモーティブ・システムズ・ラボラトリーというアメリカのミシガン州にある会社です。タカタの米国本社もミシガン州にありますので、その関係を調べてみたのですが、はっきりはしませんでした。

   タカタの米国本社  2500 Takata Drive, Auburn Hills, MI 48326
   オートモーティブ                        MI 48331

特許4件の内容は、いずれも相安定化硝酸アンモニウムと窒素含有有機発泡剤を組み合わせたエアバッグ用火薬に関するものです。硝酸アンモニウムの化学式はNH4NO3です。相安定化硝酸アンモニウムとは、硝酸アンモニウムは多くの結晶形を取ることができ、温度が変化した時に別の結晶形へと変化してしまい、火薬の品質(機能)を安定化することができません。そこで、硝酸アンモニウムに硝酸カリウムを加えてこの結晶形が変化するのを抑えたものです。

(11)【特許番号】特許第3913786号(P3913786)
(24)【登録日】平成19年2月9日(2007.2.9)
(45)【発行日】平成19年5月9日(2007.5.9)
(54)【発明の名称】非アジドガス発生組成
(57)【要約】乗車人の制止ガス膨張バッグを膨らませることに有用な高窒素非アジドガス組成物が、トリアゾールまたはテトラゾールのアミン塩燃料、および酸化剤として相安定化硝酸アンモニウム(PSAN)を含む。アミンアゾール塩と相安定化硝酸アンモニウムとの組み合わせは、比較的より安定で且つ爆発性がより少なくて、改善された点火性と燃焼速度を有し、そして知られているガス発生組成物よりもより多くのガスとより少ない固体を発生するガス発生剤を生じる

(11)【特許番号】特許第3940557号(P3940557)
(24)【登録日】平成19年4月6日(2007.4.6)
(45)【発行日】平成19年7月4日(2007.7.4)
(54)【発明の名称】高ガス収率非アジドガ
(57)【要約】乗員の安全ガス膨張バッグを膨らませることに有用な、高窒素非アジドガス組成物が、トリアゾールまたはテトラゾールの非金属塩燃料、第1の酸化剤として相安定化硝酸アンモニウム(PSAN)、金属性の第2の酸化剤、および粘土または雲母のような不活性成分を含有する。これらの構成成分を組み合わせた結果、比較的より安定で且つ爆発性がより少ないガス発生剤となり、改善された点火性と満足な燃焼速度を有し、膨張器レベルで種々の燃焼圧力を通して持続した燃焼を有し、且つ既知のガス発生組成物よりもより多くのガスとより少ない固体を発生するガス発生剤になる。

(11)【特許番号】特許第4021476号(P4021476)
(24)【登録日】平成19年10月5日(2007.10.5)
(45)【発行日】平成19年12月12日(2007.12.12)
(54)【発明の名称】熱安定性ガス
(57)【要約】本質的にニトログアニジンと相安定化硝酸アンモニウムの混合物からなるガス発生組成物が提供される。任意的には、エラストマー結合剤も含有される。硝酸アンモニウムが重量で約7%〜約20%のカリウム塩で相安定化されているときには、混合物は典型的な自動車操作温度にわたって構造的および体積的に安定であり、かつ100℃を超す融解温度を有する。混合物は点火された時に大容量の窒素と二酸化炭素を発生し固体または有毒ガスの生成を最小にし、そして自動車のエアバッグのための膨張媒体として特に有効である。

(11)【特許番号】特許第4034355号(P4034355)
(24)【登録日】平成19年11月2日(2007.11.2)
(45)【発行日】平成20年1月16日(2008.1.16)
(54)【発明の名称】熱安定な非アジド系の、自動車用エアバッグ用の推進剤
(57)【要約】熱安定なガス生成組成物は、ニトログアニジンと一種以上の非アジド系高窒素含有燃料と相を安定させた硝酸アンモニウムあるいは類似の非金属酸化剤との組み合せを組み込んでおり、燃焼時には、ガス発生物質の体積単位あたりで大量の気体産物と固体燃焼産物の量が減少するとともに、許容できる燃焼速度と熱安定性と衝撃性能とを生じる。これらの組成物は、とくに乗員拘束装置内のエアーバッグを膨張させるために適している。




追加資料

 12月6日 5件目のコメントに関する

書籍 宇宙工学概論 斎履利生著(昭和42年、地人書館) p97より

 固体ロケットエンジンを軸と垂直方向に切った固体燃料の断面図です。燃料の燃焼はこの断面に対して垂直方向に進み、燃焼が進むにつれて燃焼表面積が変化していきます。表面積が大きくなれば圧力が高くなり、圧力が高くなるほど燃焼速度が速くなります。結果、燃焼の進行につれてこの図に示すような圧力曲線となります。

画像




日本経済新聞 2014年12月18日

火薬管理「不備あった」 タカタCEO「思い伝わらず」
「従来品に比べて成形・管理が難しかった」
 タカタ製エアバッグは膨らませる火薬に問題があり、異常破裂する事例が発生している。
 硝酸アンモニウム(NH4NO3)を使用。硝酸アンモニウムはタカタしか使用していない。

(※参考 硝酸アンモニウムはアンホ爆薬(http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%83%B3%E3%83%9B%E7%88%86%E8%96%AC)に使用する酸化剤)







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コメント(9件)

内 容 ニックネーム/日時
かつてはブリジストンタイヤが破裂するという自己がありアメリカでタイヤ数百万個がリコールされました。 最近では亜トヨタがアクセルペダルから足を離してもアクセルが戻らないという事故?で裁判に成りました。

ついでに、
日本経済新聞

米当局「GSユアサ製電池に欠陥」 日航787出火で
2014/12/2 13:50
http://www.nikkei.com/article/DGXLZO80385360S4A201C1CC0000/

 【ニューヨーク=共同】米運輸安全委員会(NTSB)は1日、米ボストンで昨年1月上旬に起きた日本航空の中型機ボーイング787のバッテリーから出火したトラブルについて最終報告を発表した。ジーエス・ユアサコーポレーション(GSユアサ)製のリチウムイオン電池の設計に欠陥があり、ボーイングなどによる安全性確保のための認証検査が不十分だったとした。 

 NTSBの2年近くに及ぶ調査は終了した。NTSBはGSユアサに対し、電池の安全性が確保されるよう製造工程を検証し、従業員への適切な訓練の徹底を勧告。米連邦航空局(FAA)には、新技術を伴う設計に関する安全性評価を改善するよう勧告した。以下省略
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
★ リチウム電池が入ったパソコンや携帯電話が使用中に発火する事故?は充電しながらそれら機器を使用しすると電池が高温になり発火することが知られています。

ユアサの電池もそのような使用状態になったのではないでしょうか?
匿名
2014/12/05 09:03
エアバッグ
http://www.nissan.co.jp/COMPASS/ISF/3rd/PAPER/
ーーーーーーーーーーーーーーーー
★ 原発事故報道と同じでエアバッグのどの部品が問題の根源なのかが解りませんね。

「溶接」が問題だとすれば火薬容器製造に問題があり、火薬そのものが原因であれば火薬の管理(湿度)や充填作業環境に問題があることに成りますね。

事故は二つの要因が連続して起きることですが、この事件では「容器の不良」か「火薬の不良」か.....これら部品のタカタの調達先も含めて検証すべきでしょう。

NTSBの強制リコールはエアバッグ事故の原因究明とは程遠いことです。

匿名
2014/12/05 09:15
匿名様

日本企業の品質管理や設計ミスが問題化し、課徴金を取られる例はよく出てきます。反対に、海外製品(食品以外)の品質に問題があり、日本が海外企業を訴えるケースはあまりないように感じています。海外から製品を取り寄せるときに、日本企業がその機能や安全性を十分に吟味しているということでしょうか。あるいは日本人は多少のことには目をつぶる結果ということでしょうか。
畑啓之
2014/12/05 18:53
自動車がコンピューター制御による燃料噴射方式に変わって間もない頃にBMW車が急発進して事故が頻発したことがありました。その後自動車の電子回路は誤作動防止のノイズ防護やソフト改良の結果そのような事故は無くなりました。 これは裁判に成りました。

アメリカ車は日本では燃費や乗り心地など評判が悪く現在では全て撤退し日本仕様のドイツやフランス車のみになりました。

日本市場は外観や様々な点で「注文が多い」とか「気に入らなければ買わない」市場のようで評判が悪いのが理由でしょう。
匿名
2014/12/06 08:51
蛇足ですが

爆薬の亀裂などのより表面積が大きくなり燃焼速度に違いが出ても爆薬そのものの量は変わらないので発生するガス総量も圧力も変わらないのでこれが原因で金属容器破片が飛び散るほどの爆発(ガス圧力増)が起きることはあり得ない。
匿名
2014/12/06 10:27
匿名様

参考までに火薬表面積と圧力の関係の一例を本文最後尾に加えました。(12月6日)

畑啓之
2014/12/06 23:49
爆薬容積と重量は同じで断面形状のみが異なるものと思います。

縦軸の相対燃焼室圧力%が高くなる(漸増型)理由はは燃焼室内に燃焼ガスが滞留する(換言すれば燃焼室内の空隙が大きい)からだと思います。つまり燃焼室の爆薬充填率若しくは空隙率が相対燃焼室圧力の原因になる。

仮に容器充填時の爆薬湿度が高くその後乾燥して爆薬にヒビ割れが起きて空隙が増したとしても密封されている筈の容器の何処から蒸発した水分は漏れ出たのでしょうか?

若しも爆薬容器が外気と通じているならば容器内の爆薬は湿気を吸い空隙も減るのではないでしょうか?
匿名
2014/12/07 11:27
タカタの沿革より
1991 米国ミシガン州に研究開発拠点として、Automotive Systems Laboratory, Inc.を設立。

ttp://www.takata.com/about/history.html
taiwanese
2014/12/25 03:52
日本経済新聞12月18日の記事です。このブログの本文にこの新聞の見出しを記しました。
タカタが使用しているガス発生火薬の酸化剤は「従来品に比べて成形・管理が難しかった」とあります。
ガス発生火薬に問題があるということをタカタは特定しているようです。
畑啓之
2014/12/27 06:35

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タカタ製のエアバッグ 使用火薬が湿度によりひび割れ爆発速度が速まる? アルケミストは考えた/BIGLOBEウェブリブログ
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