JPH08501268A

JPH08501268A - キャスタブル赤外線発光組成物

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Publication number: JPH08501268A
Application number: JP6503992A
Authority: JP
Inventors: ニールソン，ダニエル・ビー
Original assignee: サイオコル・コーポレーション
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1993-06-14
Publication date: 1996-02-13
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: EP0708749B1; DE69329205T2; KR100265094B1; EP0708749A4; AU4634693A; DE69329205D1; WO1994002435A1; JP3542354B2; EP0708749A1; ATE195310T1; US6123789A; US6190475B1; CA2140004A1

Abstract

(57)【要約】燃焼した時に有意の水準の赤外線を発生するが、可視光線の水準は極く限られている組成物が提供される。この組成物の基本成分は結合剤、酸化剤および燃料を含み、その結合剤は燃料としても作用する。望ましい酸化剤は照明弾組成物が燃焼した時に大量の赤外線を発生する化合物を含んでいる。このような酸化剤は硝酸カリウム、硝酸セシウムおよび硝酸ルビジウム並びにこれら化合物の組合わせである。上に規定した望ましい特性を有する組成物を提供するためには、結合剤の選択が重要である。本発明の結合剤は有意量の煤を発生しない。同時に、この結合剤は加工可能で、チャンキングを起こさず、そして使用する酸化剤と相溶性である組成物を作るのに役立つ。比較的短い炭素鎖（１〜６個の連続炭素原子）を含んだ重合体結合剤が望ましいことが分かった。このような重合体の例としてはポリエステル類、ポリエーテル類、ポリアミド類およびポリアミン類がある。

Description

【発明の詳細な説明】キャスタブル赤外線発光組成物発明の背景１．産業上の利用分野この発明は有意量の赤外線を放出する発光組成物に関する。さらに特定すれば、本発明は初期燃焼速度が大きく、清浄に燃焼し、且つ放出される赤外線に比べて放出される可視光線の量が相対的に少ないキャスタブル赤外線発光組成物に関する。２．従来技術の説明夜間または太陽光が実質的に減っている期間での様々な状況の中ではっきり見る能力が必要になることがある。この様な状況は、例えば捜索および救出作業、警察監視および軍事作戦である。このような状況下では、キーパーソンが限られた太陽光の中でもはっきり見る能力を持つことがしばしば重要になる。夜間または太陽光が実質的に減っている期間での視認性の問題を解決するために、可視光線よりはむしろ利用し易い赤外線放射光をベースにした、人が見ることができるようにする装置が開発されている。赤外線視察装置には各種の構造のものがあるが、最も普通のタイプの赤外線視察装置は、恐らく、夜間視察眼鏡である。これら装置は、個々の利用者に、夜間に、非常に明瞭に見る能力を与え、その割りに個々の利用者の運動性を余り制約しない。赤外線視察装置の使用を容易にするために、関心のある区域で利用できる赤外線を強めるのが好都合なことが見いだされている。これに関連して、赤外線放出照明弾装置が開発された。このような装置は様々な構造をしているが、最も広く用いられる装置は発生する可能性のある可視光線に加えて、比較的多量の赤外線を放出する照明弾である。赤外線放出照明弾は、普通、可視光放出照明弾と殆ど同じ構造をしている。このような照明弾は地面の一つの地点で赤外線を放出するか、または上空で赤外線を放出する。空中操作の場合、この照明弾系は使用者が望む方向に照明弾を発射することができる内部または外部推進手段を有している。加えて、照明弾自身が燃焼時に有意量の赤外線を発生する材料を含んでいる。通常の操作では、照明弾は問題の領域の上を進み、点火される。そのとき放出される赤外線は夜間視察眼鏡のような赤外線視察装置の有用性を非常に向上させる。かかる照明弾に使用するのに適した赤外線放出組成物の開発に際して、多くの問題に遭遇してきた。例えば、認められるであろうように、過度の量の可視光線を放出しない赤外線放出照明弾を提供することが望まれることが多い。秘密裡、夜陰に乗じて作戦することが望まれる状況では、この性能が絶対に必要である。照明弾から過度の可視光線が放出されると、その区域の人間に照明弾の存在の警報を出すことになり、それが全作戦の有効性をかなり減退させることがあるのである。既存の赤外線照明弾組成物では、事実、過度の可視光線が放出されることが分かっている。かくして、赤外線放射装置の実用性能は放出される可視光線の量に対する放出される赤外線の量の比によって判断することができる。この比は多くの通常の赤外線放射組成物では小さいことが知られており、このことは照明弾から放出される可視光線の比率が高いことを示している。赤外線放射組成物の利用に際して遭遇するもう一つの問題は到達される燃焼速度に関係する。多くの既存の組成物は望まれるより小さい燃焼速度を有し、その結果望まれるより少ない赤外線を放射することになる。効率の良い照明弾を提供するためには、相対的に大きい燃焼速度が要求される。照明弾組成物の燃焼（表面積）は一定時間が過ぎて劇的に増大することがしばしば観測される。この特性も一般的には望ましくない。空中に発射される赤外線放出照明弾の場合、これは、照明弾が地上高くにあるときには、放射される赤外線がより少く、その照明弾が地表に近くなってより多くの赤外線が放射されることを意味する。事実、照明弾が地面に衝突した後も燃え続けていることがよく見られる。認められるであろうように、この燃焼曲線は普通望まれる曲線の正反対である。地面の良好な照明を提供するためには、照明弾はその最高高度で大きい強さの赤外線出力を持つことが望ましい。照明弾が地面に近ずくと、地面と照明弾との距離が大きくないという理由だけで、大きい赤外線出力を持つことは余り重要ではなくなる［照度は次式で表すことができる：照度＝（Ｉ×４π）／（４πＲ² ）：式中、Ｉはワット／ステラジアンで表される強さであり、Ｒはフィートで表される照明弾と照らされる対象との間の距離であり、そして照度はワット／ｍ²の単位で表わされる］。結局、見付かるのを減らすため、また燃えている照明弾が地面に衝突するときに起こる可能性のある火事のような自明の問題を減らすために、照明弾は地面に衝突する前に作動を止めることが望ましい。既存の赤外線放射材料でしばしば遭遇するもう一つの問題は“チャンキングアウト”（“ｃｈｕｎｋｉｎｇｏｕｔ”：欠け落ち）である。この現象は作動中に照明弾推進剤の破裂または結合がはずれることによる分離に関係する。この状況では、赤外線放射組成物の大きな砕片が照明弾から突然取れて、地面に落ちる可能性があることが判明している。赤外線発生組成物の大きい砕片が無くなると、照明弾が設計通りに作動せず、必要な場所の上での赤外線の発生量が減り、そして燃えている照明弾材料の落下片は安全上の問題を誘き起こすので問題である。従来の照明弾組成物を用いると、煤が生成することも知られている。煤の生成は放射される可視光線の増加を誘き起こすことを含めて、幾つかの点で照明弾装置の作動に不利な効果を及ぼす可能性がある。煤または炭素が加熱されると、黒体放射が起こる可能性がある。煤の生成は、主として、赤外線発生組成物に用いられる燃料および結合剤に因り起こる。従来の赤外線発生組成物は、普通、煤の生成の問題に対して対応が十分にできていない。更なる問題は赤外線（ＩＲ）放射組成物の熟成に関係する。既存の組成物は時間が経つと実質的に分解することが良く見られる。これは、貯蔵温度が高いと特に見られる。幾つかの状況下では、これらの材料を５０℃またはそれ以上の温度で長期間貯蔵する必要があるだろう。これは、既存の組成物では容易には達成されなかった。以上要約すれば、既存の赤外線放射組成物は理想に遠い物であることが分かった。現存する材料に関する制約から、その有効さが低下されているのである。遭遇する問題分野の幾つかに含まれるものは、小さい全燃焼速度、好ましくない燃焼速度曲線、チャンキングアウト、低い熟成性および望ましくない水準の可視光放出である。それ故、既存の組成物で遭遇する重大な制約の幾つかを克服した赤外線放出組成物を提供することはこの技術分野で有意な進歩となるであろう。高水準の赤外線を放出する一方、可視光線の出力水準を押えた組成物を提供することはこの技術分野の進歩となるであろう。許容できる高い燃焼速度を有するそのような組成物を提供することはこの技術分野にもう一つの進歩をもたらすであろう。また、煤の生成を実質的に除き、且つチャンキングも実質的に起こさない赤外線放出組成物を提供することもこの技術分野での進歩となるであろう。また、比較的高い温度で貯蔵されても、熟成で容易には分解しない組成物を提供することもこの技術分野での進歩となるであろう。このような組成物および方法が本明細書に開示され、そして特許請求されるものである。発明の簡単な要約この発明は、燃焼時に有意量の赤外線を発生する新規で進歩性のある組成物に関する。同時に、この組成物は現存技術の制約の多くを受けない。この組成物は大きい燃焼速度を有し、発生する赤外線に比べて可視光線の発生が相対的に少ない（この場合、これら組成物は実質的に煤を生成しない）。この組成物は、また、チャンキングや劣った高温熟成性のような共通の問題を回避いている。最後に、この組成物はキャスタブル（注型可能）である。即ち、この組成物は液状で型に注入することが可能で、過度の圧力を加えなくても型の形状をとることができる。この組成物の基本成分は結合剤、酸化剤および燃料である。本発明に開示されるこのキャスタブル組成物では、結合剤は燃料としても作用し得る。また特定の用途に対して注文に応じて組成物の特性を合わせるために、他の任意の成分を添加することもできる。そのような任意添加成分に含まれるものは燃焼速度触媒および熱生成材料である。上述のように、発生する可視光線を減らすことが重要である。これは使用できる燃料を厳格に制限する。ホウ素とケイ素を少量使用しているが、これらは熱源および燃焼速度触媒として十分によく作用する。炭化水素燃料を評価したが、これには可視光の出力を大きくする煤の生成を多くする傾向が認められる。それ故、使用される炭化水素燃料／結合剤は、清浄に燃焼し、熱の生成と発光表面の大きさを増大させるために、そのプルーム（ｐｌｕｍｅ：燃焼でできる柱状ガス体）中の空気により燃焼することが可能な非発光性フラグメントを与えなくてはならない。同時に、この材料は加工可能で、注型成形することができ、チャンキングを起こさず、そして使用する酸化剤と相溶性の組成物を生成させるように作用しなければならない。煤の生成が少いことが分かっている炭化水素系結合剤（重合体）にはポリエステル類、ポリエーテル類、ポリアミン類、ポリアミド類が含まれ、特に骨格中に酸素または窒素原子と交互に並んでいる短い炭素連鎖を有するそのような重合体が含まれる。比較的短い炭素鎖（約１〜６個の連続炭素原子）を含む高分子結合剤が望ましいことが見いだされた。これら分子は、一般に、有意量の煤を生成しない。更に、これらの材料を用いれば、本発明のその他の望ましい特徴を達成することができる。望ましい酸化剤は照明弾組成物が燃焼した時に大量の赤外線を生ぜしめる化合物である。かかる酸化剤に含まれるのは硝酸カリウム、硝酸セシウム、硝酸ルビジウムおよびこれら化合物の組み合せである。これら酸化剤は近赤外領域（０．７００から０．９００ミクロン）に特性発光波長を有する金属を含むように選ばれる。一次放射光はこのラインから出て来て、その幅はプルーム内の熱エネルギーにより非常に広がる。有意水準の赤外線を発生させるためには、照明弾組成物の燃焼中に遊離の金属（カリウム、セシウムまたはルビジウム）が生じることが重要であると考えられる。これらの金属は特定の組み合せで用いられると、お互いを強化すると考えられる。この組成物中の硝酸セシウムの水準が有意に高いと、性能が非常に向上することが分かった。硝酸セシウムは幾つかの有意な利点を提供することが分かった。硝酸セシウムは燃焼速度を大きくすることが見いだされた。加えて、硝酸セシウムは赤外線スペクトルの出力範囲を広げ、赤外線効率を向上させる。従って、硝酸セシウムは全組成物の重量の約１０％から約９０％を構成することが望ましい。特に、組成物の約３０％から約９０％になるように硝酸セシウムを加えると、素晴らしい結果が得られる。本発明の組成物は相対的に大きい燃焼速度を有する材料を提供することが分かった。常圧で約０．０７５から約０．４ｃｍ／秒（０．０３０から約０．１５インチ／秒）およびそれより幾分大きい燃焼速度でも、本発明を用いれば容易に達成することができる。より望ましい速度範囲は０．１５ｃｍ／秒（０．０６０インチ／秒）以上である。従来は、この範囲の燃焼速度は容易には達成できなかったことが知られている。本発明は燃料、酸化剤および結合剤の特定の組み合せを選ぶことにより希望の要求特性に合わせる能力を有している。かくして、特定の燃焼速度と燃焼速度曲線が得られ、可視光線に対する赤外線の比を最適にし、一般的な物理的性質および化学的性質を注意深く選択することができる。かくして、本発明によれば、融通性のある発光材料が提供される。図面の簡単な説明本発明の前記利点およびその他の利点と目的を達成するように、前記で簡単に説明した本発明を添付図面を引用してさらに特定的に説明する。これらの図面は、単に、本発明の典型的な態様を説明するものであり、従って、それらは本発明の範囲を限定すると考えるべきではないという理解に立って、本発明を添付図面を用いてより特定的且つ詳細に記述し、説明する。添付図面において：図１は本発明の範囲内にある組成物の赤外線および可視光線の出力を示したグラフである。図２は本発明の範囲内にある組成物の赤外線出力を示したグラフである。図３は図２の組成物の可視光線出力を示したグラフである。図４は本発明の範囲内にある組成物の赤外線および可視光線の出力を示したグラフである。図５は本発明の範囲内にある組成物の赤外線および可視光線の出力を示したグラフである。図６は本発明の範囲内にある組成物の赤外線および可視光線の出力を示したグラフである。推奨される態様の詳細な説明上述のように、本発明は有意量の赤外線を放射する発光組成物に関する。本発明は、また、初期燃焼速度が大きく、清浄に燃焼し、そして放射される赤外線に対して相対的に少量の可視光線を放射する赤外線光源組成物を提供する。本発明の組成物は“キャスタブル”組成物である。この名称が意味するように、キャスタブル組成物は過度の圧力を加える必要なしに適当な型に注入することができる。かくして、この材料は加工し、照明弾装置に使用するのが容易である。本発明の範囲内の典型的キャスタブル組成物は次の成分を大体次のような重量パーセントで含んでいる：材料成分パーセント酸化性の塩類（例えば、硝酸４０〜９０カリウムおよび硝酸セシウム）ホウ素０〜２０ケイ素０〜３０高分子結合剤プレミックス１０〜５０本発明のある特定の態様では、酸化剤は最大で全組成の９５％を占めることができる。全組成の少くとも２５％が硝酸セシウムであることが推奨されることが多く、このように高水準の硝酸セシウムが含まれていると、有意量の可視光を放射せずに強い赤外線を発生する。この組成物中での適した結合剤の特定例はウィトコケミカル社（ＷｉｔｃｏＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｒｐ．）のポリエステルであるフォームレッズ（Ｆｏｒｍｒｅｚ）１７-８０であり、さらに特定すれば約８１から約８３重量％、望ましくは約８２．５重量％のフォームレッズ１７-８０ポリエステル樹脂、約１５から約１７重量％、望ましくは約１６．５重量％のチバ・ガイギー社（ＣｉｂａＧｅｉｇｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のＥＲＬ５１０等のエポキシ樹脂および約０から約２重量％、望ましくは約１重量％のリノレイン酸鉄のような触媒からなる硬化性ポリエステル樹脂組成物である。より望ましくは、この結合剤は約８２．５％のフォームレッズ１７-８０ポリエステル樹脂、約１６．５％のＥＲＬ５１０エポキシ樹脂および約１重量％のリノレイン酸鉄からなる。かかる結合剤組成物は本明細書ではウィトコ（ＷＩＴＣＯ）１７８０と呼ばれる。素晴らしい実用性能を示す本発明の態様の一例は次の処方のものである：材料成分パーセント硝酸カリ３７．０硝酸セシウム３５．０ケイ素１０．０ウィトコ１７８０結合剤プレミックス１８．０この例において、ウィトコ１７８０結合剤プレミックスはトリエチレングリコールとコハク酸をベースとした、上記で説明されたエポキシ樹脂硬化剤をブレンドした市販のポリエステル樹脂である。特に、硝酸セシウムの含有量は２５％以上であり、この組成物は素晴らしい実用性能を示す。上記で指定した材料は同等の材料で置き換え得ることは認められるであろう。具体的には、硝酸塩は所望の特定の特性に応じて相互に置き換えることができる。１つのこのような例は硝酸ルビジユウムであって、それは組成物に添加してもよいし、あるいは指定の酸化剤の一部または全部に代えて用いてもよい。これに関する究極の目標は、組成物の燃焼時の赤外線の発生にも実質的に寄与し得る強い酸化剤を提供することである。この指定された化合物はこれらの特性を有している。前記のように、高水準の（硝酸セシウムのような）セシウム塩を使用すると、燃焼速度が４００％までも増大し、しかも可視光の発生が最大５０％までも減少する。これは、同時に７００から１１００ｎｍ領域での赤外線の水準を高く維持したまま起こる。かくして、特定注文の調合処方は、特定の実用性能規準を達成するために、高水準の硝酸セシウムを含んでいることができる。現在のところ、この組成物は約１０％から約９０％、そして多くの場合約２５％から約９０％の硝酸セシウムを含んでいることが望ましい。この硝酸セシウムがその組成物に添加される全酸化剤の一部を構成するものであることは分かるであろう。上記で考察したように、この組成物は、また、エポキシまたはイソシアネート系硬化剤との反応で橋架けされる液状の高分子結合剤も含んでいる。この結合剤は、最終組成物の調合、加工および利用を容易にする。同時に、この結合剤はその組成物の燃料源となる。本発明における適切な結合剤は、また、煤の生成を実質的に減らことにより組成物の清浄な燃焼を保証する。本発明で推奨される結合剤はエーテル、アミン、エステルまたはアミド結合で共に連結されている比較的短い炭素鎖（１〜６個の連続炭素原子）を有する重合体（ポリエーテル類、ポリアミン類、ポリエステル類またはポリアミド類）である。このような重合体の例はポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレンオキシド、ポリエステル類およびポリアミド類である。前記のように、そのような重合体の一つはウィトコ社で製造されているウィトコ１７８０である。その他の同様の材料が当業者に良く知られており、商業的に入手可能である。組成物全体に対して燃焼速度触媒および熱源を添加することも容易に可能である。これら材料は得られる組成物の実用性能特性を一層注文に近づけるために与えられる。これら材料は、しかし、可視光線を殆ど発生しないとか、ここで特定したその他の望ましくない特性に寄与しないなどの、許容できる組成物の他のパラメーターにも適合しなければならない。このような望ましい材料の二つの例はケイ素とホウ素であり、一方マグネシウムのような材料は大量の可視光線を放射する傾向があるので望ましくない。本明細書で説明されるキャスタブル組成物では、ホウ素は全組成物の重量で約０％から約２０％を構成するように添加されることが望ましい。ケイ素は全組成の約０％から約２５％を構成するのが望ましい。望ましい組成の尺度の一つはその組成物の燃焼時に発生する可視光線に対する赤外線の比である。組成物は少くとも３．５０のＩＲ（赤外線）／Ｖｉｓ（可視光）比を有することが望ましく、６．０より大であることが更に望ましい。事実、本発明では１０から２０の比が達成され得る。単位可視光出力当たりの赤外線出力のこのような水準は従来の組成物を用いたのでは到達が容易できなかった。本発明の範囲内にある組成物は大きい燃焼速度を与えることも認められる。約０．０７５から約０．４ｃｍ／秒（０．０３０から約０．１５インチ／秒）の範囲の燃焼速度が本発明の組成物の特徴である。前記のように、望ましい燃焼速度は０．１５ｃｍ／秒（０．０６０インチ／秒）以上である。本発明の範囲内の組成物は熟成および貯蔵もうまくできる。これは既存の組成物では一般に得られていない更なる特徴である。本発明の範囲にある組成物は高い温度［例えば、５７℃（１３５゜Ｆ）］で有意の分解なしに最大一年間貯蔵できる。本発明の範囲内の組成物は既知の従来の方法で調合、調製することができる。推進薬、爆薬および花火組成物を混合し、調製する際に普通用いられるような調合法を用いて本発明の範囲内の組成物を製造することが推奨される。実施例以下の実施例は本発明に従って作られた、または作ることができる各種態様を例示するために与えられるものである。これらの実施例は単に例示のためのものであって、本発明に従って調製される多くのタイプの本発明の態様を包括または網羅するものではないことを理解すべきである。実施例１この実施例では、本発明の範囲内の組成物を調合し、試験した。キャスタブル組成物が調合された。この調合物には比較的高水準のＣｓＮＯ₃が含まれていた。材料成分パーセント（重量）ＣｓＮＯ₃ ７０．０ケイ素１０．０ウィトコ結合剤プレミックス２０．０ウィトコ結合剤プレミックスはウィトコ社で製造されている、液状ポリエステル（トリエチレングリコール・スクシネート）であるウィトコ１７８０に十分硬化させるのに適した量のエポキシ系硬化剤を混合した混合物から成るものであった。この材料を燃焼させ、燃焼速度、可視光線の出力および赤外線の出力を測定した。可視光線は明所応答（ｐｈｏｔｏｐｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ）を有するシリコン光ダイオードを用いて測定した。赤外線は６９５ｎｍカット・オン・フィルターを備えたシリコン・セルを用いて測定した。この組成物での試験で次のデータが得られた：ＷＥＢ１．３１ｃｍ燃焼速度０．１１７ｃｍ／秒燃焼時間１１．１９秒平均赤外線出力７４１．２ｍＶ平均可視光線出力４５．３４ｍＶＩＲ／Ｖｉｓ１６．１９全てのデータは二回の試験の平均値である。上に示したデータから分るように、この組成物は有用な赤外線発光組成物を提供する。この組成物は燃焼速度が速いとともに、赤外線出力が大きく、しかも可視光線出力が極端に低い。実施例２この実施例では、本発明の範囲内の組成物を調合し、試験した。次の成分を混合し、赤外線発光組成物を製造した：材料成分パーセント（重量）ＣｓＮＯ₃ ７０．０ケイ素１０．０ウィトコプレミックス（結合剤）２０．０この組成物はキャスタブル組成物であった。これを直径７．０ｃｍ（２．７５インチ）、長さ３３．３ｃｍ（１３．１インチ）および重さ約２．５ｋｇ（５．５ポンド）の照明弾として燃焼させた。４回の独立の試験の平均値である次の結果が得られた：燃焼時間１６１．４秒燃焼速度０．１４７ｃｍ／秒平均赤外線出力１．９７０ボルト平均可視光線出力１６１．５ｍＶ面積赤外線出力２１６．ＩＶ・秒面積可視光線出力１７．７Ｖ・秒ＩＲ／Ｖｉｓ１２．２０図１はこの組成物の赤外線およ可視光線出力を時間に対してプロットしたものである。燃焼が始まってから短い時間で赤外線出力が高い水準に達したことが分かる。この水準はこの試料の作動中の殆どの時間保持され、燃焼の終りに下がった。この燃焼速度曲線は望ましい曲線である。同時に、可視光線に対する赤外線の比も素晴らしかった。この達成された結果から、許容できる赤外線放出組成物が造られたこと、および可視光線放射の水準が赤外線の放射水準より有意に低いことが分かる。実施例３この実施例では、本発明の範囲内の組成物を調合し、試験した。次の成分を混合し、赤外線発光組成物を製造した：材料成分パーセント（重量）ＣｓＮＯ₃ ３５．０ＫＮＯ₃ ３５．０Ｓｉ１０．０ウィトコプレミックス２０．０このキャスタブル組成物を燃焼させ、４回の独立の試験の平均値である次の結果を得た：燃焼時間２６０．０秒燃焼速度０．１２８ｃｍ／秒平均赤外線出力１．８７５Ｖ平均可視光線出力１５５．８ｍＶＩＲ／Ｖｉｓ１１．９図２は、この組成物の赤外線出力を時間に対しプロットしたものである。図３はこの組成物の可視光線の出力を時間に対しプロットしたものである。燃焼が始まってから短い時間で赤外線出力が高い水準に達したことが分かる。この水準は、この試料の作動中の殆どの時間保持され、燃焼の終りに下がった。この燃焼速度曲線は望ましい曲線である。同時に、可視光線に対する赤外線の比も素晴らしかった。この達成された結果から、許容できる赤外線放出組成物が造られたこと、および可視光線の放射水準が赤外線の放射水準より有意に低いことが分かる。実施例４この実施例では、本発明の範囲内の組成物を調合し、試験した。次の成分を混合し、赤外線発光組成物を製造した：材料成分パーセント（重量）ＣｓＮＯ₃ ７０．０Ｓｉ１０．０ウィトコプレミックス２０．０この組成物を燃焼させ、４回の独立の試験の平均値である次の結果を得た：燃焼時間１４．７９秒燃焼速度０．０９７ｃｍ／秒平均赤外線出力６０６．９ｍＶ平均可視光線出力３８．６５ｍＶ面積赤外線出力９．０５Ｖ・秒面積可視光線出力０．５８４Ｖ・秒ＩＲ／Ｖｉｓ１５．５０図４はこの組成物の赤外線出力の時間に対するプロットおよびこの組成物の可視光線出力の時間に対するプロットである。燃焼が始まってから短い時間で赤外線出力が高い水準に達したことが分かる。この水準はこの試料の作動中の殆どの時間保持され、燃焼の終りに下がった。この燃焼速度曲線は望ましい曲線である。同時に、可視光線に対する赤外線の比も素晴らしかった。この達成された結果から、許容できる赤外線放出組成物が造られたこと、および可視光線の放射水準が赤外線の放射水準より有意に低いことが分かる。実施例５この実施例では、本発明の範囲内の組成物を調合し、試験した。次の成分を混合し、赤外線発光組成物を製造した：材料成分パーセント（重量）ＫＮＯ₃ ３５．０ＣｓＮＯ₃ ３５．０Ｓｉ１０．０ウィトコプレミックス２０．０この組成物を燃焼させ、４回の独立の試験の平均値である次の結果を得た：燃焼時間２４．１５秒燃焼速度０．０５９ｃｍ／秒平均赤外線出力３９３．１０ｍＶ平均可視光線出力３１．６３ｍＶ面積赤外線出力９．５７Ｖ・秒面積可視光線出力０．７８１Ｖ・秒ＩＲ／Ｖｉｓ１２．２４図５はこの組成物の赤外線出力の時間に対するプロットおよびこの組成物の可視光線出力の時間に対するプロットを含めて二つのプロットを示したものである。燃焼が始まってから短い時間で赤外線出力が高い水準に達したことが分かる。この水準はこの試料の作動の殆どの時間保持され、燃焼の終りに下がった。この燃焼速度曲線は望ましい曲線である。同時に、可視光線に対する赤外線の比も素晴らしかった。この達成された結果から、許容できる赤外線放出組成物が造られたこと、および可視光線の放射水準が赤外線の放射水準より有意に低いことが分かる。実施例６この実施例では、本発明の範囲内の組成物を調合し、試験した。次の成分を混合し、赤外線発光組成物を製造した：材料成分パーセント（重量）ＣｓＮＯ₃ ５２．５ＫＮＯ₃ １７．５Ｓｉ２０．０ウィトコプレミックス２０．０この組成物を燃焼させ、４回の独立の試験の平均値である次の結果を得た：燃焼時間１９．１２秒燃焼速度０．０７４９ｃｍ／秒平均赤外線出力５０３．１５ｍＶ平均可視光線出力３５．５４ｍＶ面積赤外線出力９．７０Ｖ・秒面積可視光線出力０．６９４Ｖ・秒ＩＲ／Ｖｉｓ１３．９７図６はこの組成物の赤外線出力の時間に対するプロットおよびこの組成物の可視光線出力の時間に対するプロットを含めて二つのプロットを示したものである。燃焼が始まってから短い時間で赤外線出力が高い水準に達したことが分かる。この水準はこの試料の作動中の殆どの時間保持され、燃焼の終りに下がった。この燃焼速度曲線は望ましい曲線である。同時に、可視光線に対する赤外線の比も素晴らしかった。この達成された結果から、許容できる赤外線放出組成物が造られたこと、および可視光線の放射水準が赤外線の放射水準より有意に低いことが分かる。実施例７この実施例では、本発明の範囲内の組成物を調合し、試験した。次の成分を混合し、赤外線発光組成物を製造した：材料成分パーセント（重量）ＣｓＮＯ₃ ３５．０ＫＮＯ₃ ３７．０Ｓｉ１０．０ウィトコプレミックス１８．０この組成物を燃焼させた。発生する可視光線に対する赤外線の比は約１２．０であった。実施例８この実施例では、本発明の範囲内の組成物を熟成の期間に関して試験し、ヘキサミンを含有する対照調合物と比較した。標準温度と湿度で熟成試験を行った。本発明の範囲内のこの組成物はウィトコ結合剤とＫＮＯ₃を含んでいた。対照組成物はウィトコ結合剤、ヘキサミンおよびＫＮＯ₃を含んでいた。組成物を成形して標準照明弾を作り、軍規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−３３１ＢＮ温度・湿度サイクル・単一チャンバー法（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈｕｍｉｄｉｔｙｃｙｃｌｅｓｉｎｇｌｅｃｈａｍｂｅｒｍｅｔｈｏｄ）に従って熟成した。これら照明弾を二回連続の１４日サイクルで計２８日間コンディショニングした。飛行試験法および塔上試験法（ｆｌｉｇｈｔａｎｄｔｏｗｅｒｔｅｓｔｓ）で試験した。対照試料では数箇所にクラックが発生したが、本発明の範囲内の組成物は外見上の物理的変化や実用性能の劣化を示さなかった。各タイプ三個づつの照明弾を試験し、可視光線エネルギー、赤外線エネルギーおよび燃焼速度のデータを求めた。最初の１４日サイクルの試験後、各調合試料から一個の照明弾を解体して調べ、二個の照明弾を燃焼させた。最も顕著な変化は、対照試料でのチャンキングの増加であった。全２８日サイクル後、各調合試料から一個の照明弾を解体して調べた。対照試料では、４つの粒状クラックが見られたが、本発明の試験調合試料では全く見られなかった。二個の照明弾を燃焼させて、実用性能を測定した。ベース・ライン、１４日サイクルおよび２８日サイクルの各試験データを以下に示す。従って、本発明の範囲内の組成物は有意に改善された熟成特性を示すことが分かる。本発明の組成物を用いた場合、チャンキングまたはクラックの生成は認められなかった。しかし、ヘキサミン含有対照試料を用いた場合、試験期間中にクラックおよびチャンキングが観測された。以上を要約すると、本発明は多量の赤外線を発生するが、可視光線の発生は相対的に少ない新規で有用な発光調合物を提供する。従って、既知の赤外線発生材料の主要な欠点の幾つかが避けられる。本発明の組成物は大きい燃焼速度を有する。この組成物は赤外線を発光する一方、限られた煤しか生成せず、従って、可視光線の発生も限定される。本発明の組成物は、また、実質的にチャンキングを起こさない。この組成物は比較的高い温度で貯蔵されても、熟成により有意に分解しない。かくして、本発明の組成物はこの技術分野で有意な進歩を提供する。本発明は、その精神と本質的な特徴から逸脱することなしに、他の特定の形で実施することが可能である。ここで説明した態様は、全ての点で、例示のためのものであって、制限するためのものではないと理解すべきである。それ故に、本発明の範囲はこれまでになされた説明によってではなく、付記した請求の範囲によって指定されるものである。請求の範囲と等価の意味と範囲に入る全ての変更が本発明の中に包含されるべきものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年９月１４日【補正内容】差し替え（補正）用紙第１９〜２３頁（請求の範囲）の翻訳文：原翻訳文第１９〜２１頁と差し替える請求の範囲１．硝酸カリウム、硝酸セシウム、硝酸ルビジウムまたはそれらの組み合せから成る群より選ばれる酸化剤約４０％から約９０％；およびポリエステル類、ポリエーテル類、ポリアミン類およびポリアミド類から成る群より選ばれる材料からなる結合剤約１０％から約５０％；を含んでなる組成物であって、その酸化剤と結合剤が燃焼時の可視光線に対する赤外線の比が約６以上で、かつその組成物の燃焼速度が約０．０３０インチ／秒以上となり、しかもその組成物がキャスタブルとなるように選ばれている、燃焼時に赤外線を発生する発光組成物。２．組成物が燃焼する時に発生する可視光線に対する赤外線の比が約１０．０から約２０．０の範囲である、請求の範囲第１項に定義の発光組成物。３．酸化剤が硝酸カリウム、硝酸セシウムおよび硝酸ルビジウムからなる群より選ばれる、請求の範囲第１項に定義の発光組成物。４．約１０％から約８０％の硝酸セシウムを含んでいる、請求の範囲第３項に定義の発光組成物。５．約２５％から約８０％の硝酸セシウムを含んでいる、請求の範囲第３項に定義の発光組成物。６．発光組成物が約０．０３０から約０．１５０インチ／秒の範囲の燃焼速度を有している、請求の範囲第１項に定義の発光組成物。７．約０％から約２０％のケイ素を更に含んでいる、請求の範囲第１項に定義の発光組成物。８．約０％から約１０％のホウ素を更に含んでいる、請求の範囲第１項に定義の発光組成物。９．結合剤がエーテル、アミン、エステルおよびアミド結合から成る群より選ばれる結合によって連結されている１〜６炭素原子の連続炭素鎖を有する重合体から成る群より選ばれる、請求の範囲第１項に定義の発光組成物。１０．硝酸カリウム、硝酸セシウム、硝酸ルビジウムまたはそれらの組み合せから成る群より選ばれる酸化剤約４０％から約９０％；エーテル、アミン、エステルおよびアミド結合から成る群より選ばれる結合によって連結されている１〜６炭素原子の連続炭素鎖を有する重合体から成る群より選ばれる材料からなる結合剤約１０％から約５０％；および燃焼速度触媒；を含んでなる組成物であって、その組成物は少くとも２５％の硝酸セシウムを含み；そしてそれら酸化剤、結合剤および燃焼速度触媒はその組成物がキャスタブルとなるように選択されている、燃焼すると赤外線を発生する組成物。１１．燃焼速度触媒がホウ素とケイ素から成る群より選ばれる、請求の範囲第１０項に定義の組成物。１２．約２５％から約９０％の硝酸セシウムを含んでいる、請求の範囲第１０項に定義の組成物。１３．組成物が約０．０３０から約０．１５０インチ／秒の範囲の燃焼速度を有している、請求の範囲第１０項に定義の組成物。１４．硝酸セシウム、硝酸カリウム、硝酸ルビジウムおよびそれらの組み合せからなる群より選ばれる酸化性塩約４０％から約９０％；結合剤約１０％から約５０％；およびケイ素最大約３０％；を含んでなる組成物であって；その組成物は最大３０％の硝酸セシウムを含み；その酸化剤と結合剤はその組成物がヒキサミンを含まないように選択されている、赤外線発光組成物。１５．約３７％の硝酸カリウム、約３５％の硝酸セシウムおよび約１０％のケイ素を含んでなる、請求の範囲第１４項に定義の赤外線発光組成物。１６．約７０％の硝酸セシウムと約１０％のケイ素を含んでなる、請求の範囲第１４項に定義の赤外線発光組成物。１７．約３５％の硝酸カリウム、約３５％の硝酸セシウムおよび約１０％のケイ素を含んでなる、請求の範囲第１４項に定義の赤外線発光組成物。１８．約１７．５％の硝酸カリウム、約５２．５％の硝酸セシウムおよび約２０％のケイ素を含んでなる、請求の範囲第１４項に定義の赤外線発光組成物。１９．組成物が約０．０２０から約０．１５０インチ／秒の範囲の燃焼速度を有している、請求の範囲第１４項に定義の赤外線発光組成物。２０．燃焼時に赤外線を発生する酸化剤から成る群より選ばれる酸化剤約４０％から９０％；結合剤約１０％から５０％；および燃焼速度触媒として役立つ、ホウ素およびケイ素から成る群より選ばれる少くとも一種の材料最大約２５％；を含んでなる組成物であって；その組成物は少くとも約２５％の硝酸セシウムを酸化剤として含んでおり；そしてその組成物はキャスタブルである、赤外線を発生する組成物。２１．酸化剤、結合剤および燃焼速度触媒が燃焼時の可視光線に対する赤外線の比が約６．０以上となるように選ばれている、請求の範囲第２０項に定義の赤外線を発生する組成物。２２．可視光に対する赤外線の比が約１０から約２０の範囲にある、請求の範囲第２１項に定義の赤外線を発生する組成物。２３．組成物の燃焼速度が常圧下で約０．０６００インチ／秒以上である、請求の範囲第２１項に定義の赤外線を発生する組成物。２４．酸化剤が硝酸カリウム、硝酸セシウムおよび硝酸ルビジウムから成る群より選ばれる、請求の範囲第２１項に定義の赤外線を発生する組成物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．燃焼時に赤外線を発生する酸化剤から成る群より選ばれる酸化剤約４０％から約８０％；およびポリエステル類、ポリエーテル類、ポリアミン類およびポリアミド類から成る群より選ばれる材料からなる結合剤約１０％から約５０％；を含んでなる組成物であって、その酸化剤と結合剤が燃焼時の可視光線に対する赤外線の比が約６以上で、かつその組成物の燃焼速度が約０．０７５ｃｍ／秒以上となるように選ばれている、燃焼時に赤外線を発生する発光組成物。２．組成物が燃焼する時に発生する可視光線に対する赤外線の比が約１０．０から約２０．０の範囲である、請求の範囲第１項に定義の発光組成物。３．酸化剤が硝酸カリウム、硝酸セシウムおよび硝酸ルビジウムからなる群より選ばれる、請求の範囲第１項に定義の発光組成物。４．約１０％から約８０％の硝酸セシウムを含んでいる、請求の範囲第３項に定義の発光組成物。５．約２５％から約８０％の硝酸セシウムを含んでいる、請求の範囲第３項に定義の発光組成物。６．発光組成物が約０．０７５から約０．４ｃｍ／秒の範囲の燃焼速度を有している、請求の範囲第１項に定義の発光組成物。７．約０％から約２０％のケイ素を更に含んでいる、請求の範囲第１項に定義の発光組成物。８．約０％から約１０％のホウ素を更に含んでいる、請求の範囲第１項に定義の発光組成物。９．結合剤がエーテル、アミン、エステルおよびアミド結合から成る群より選ばれる結合によって連結されている１から６分子の連続炭素鎖を有する重合体から成る群より選ばれる、請求の範囲第１項に定義の発光組成物。１０．燃焼時に赤外線を発生する酸化剤から成る群より選ばれる酸化剤約４０％から約９０％：エーテル、アミン、エステルおよびアミド結合から成る群より選ばれる結合によって連結されている１から６分子の連続炭素鎖を有する重合体から成る群より選ばれる材料からなる結合剤約１０％から約５０％；および燃焼速度触媒；を含んでなる組成物であって、その組成物は少くとも２５％の硝酸セシウムを含み；そしてそれら酸化剤、結合剤および燃焼速度触媒は、燃焼時にその組成物が煤を殆ど発生せず、可視光線に対する赤外線の比が約６．０以上で、且つその組成物の燃焼速度が約０．１５ｃｍ／秒以上となるように選択されている、燃焼すると赤外線を発生する組成物。１１．燃焼速度触媒がホウ素とケイ素から成る群より選ばれる、請求の範囲第１０項に定義の組成物。１２．約２５％から約９０％の硝酸セシウムを含んでいる、請求の範囲第１０項に定義の組成物。１３．組成物が約０．０７５から約０．４ｃｍ／秒の範囲の燃焼速度を有している、請求の範囲第１０項に定義の組成物。１４．硝酸セシウム、硝酸カリウムおよび硝酸ルビジウムからなる群より選ばれる酸化性塩約４０％から約９０％；結合剤約１０％から約５０％；およびケイ素最大約３０％；を含んでなる組成物であって；その組成物は最大３０％の硝酸セシウムを含み；その酸化剤と結合剤は燃焼時の可視光線に対する赤外線の比が約１０．０より大きくなるように選択されている、赤外線発光組成物。１５．約３７％の硝酸カリウム、約３５％の硝酸セシウムおよび約１０％のケイ素を含んでなる、請求の範囲第１４項に定義の赤外線発光組成物。１６．約７０％の硝酸セシウムと約１０％のケイ素を含んでなる、請求の範囲第１４項に定義の赤外線発光組成物。１７．約３５％の硝酸カリウム、約３５％の硝酸セシウムおよび約１０％のケイ素を含んでなる、請求の範囲第１４項に定義の赤外線発光組成物。１８．約１７．５％の硝酸カリウム、約５２．５％の硝酸セシウムおよび約２０％のケイ素を含んでなる、請求の範囲第１４項に定義の赤外線発光組成物。１９．組成物が約０．０７５から約０．４ｃｍ／秒の範囲の燃焼速度を有している、請求の範囲第１４項に定義の赤外線発光組成物。２０．燃焼時に赤外線を発生する酸化剤から成る群より選ばれる酸化剤約４０％から９０％；結合剤約１０％から５０％；および燃焼速度触媒として役立つ、ホウ素およびケイ素から成る群より選ばれる少くとも一種の材料最大約２５％；を含んでなり；そして少くとも約２５％の硝酸セシウムを酸化剤として含んでいる、赤外線を発生する組成物。２１．酸化剤、結合剤および燃焼速度触媒が燃焼時の可視光線に対する赤外線の比が約６．０以上となるように選ばれている、請求の範囲第２０項に定義の赤外線を発生する組成物。２２．可視光に対する赤外線の比が約１０から約２０の範囲にある、請求の範囲第２１項に定義の赤外線を発生する組成物。２３．組成物の燃焼速度が常圧下で約０．１５ｃｍ／秒以上である、請求の範囲第２１項に定義の赤外線を発生する組成物。２４．酸化剤が硝酸カリウム、硝酸セシウムおよび硝酸ルビジウムから成る群より選ばれる、請求の範囲第２１項に定義の赤外線を発生する組成物。