Method of manufacturing a flare of infrared light emitter and from it

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、赤外線発光体組成物、ならびにそれらから製造され保護めがね（goggles）の如き夜間可視装置における用途を増すのに有用なフレア（flares）に関する。 本発明はまた、燃焼の際、発光体の圧入画分（pres
sing increments）で発光体の細片の粒状流出（chunkin
g out）を防ぐ赤外線発光体フレアの製造方法に関する。

〔従来の技術と課題〕

赤外線発光体フレアは、夜間可視保護めがねの如き夜間可視装置の使用を増加させるために提案されてきた。
一般に、このようなフレアは、ほとんどもしくは実質的に可視光を生じさせないで主としてまたはほとんど排他的に赤外線領域の光を生じるものが所望である。 このような赤外線発光体フレアは、陰になった（hidden）、防護された、マスクされた、もしくは隠れた（conceale
d）仕方で、すなわち他人に一般に可視でない仕方で操作をすることが所望である場合に非常に有用である。

今まで提案された赤外線発光体組成物およびフレアは、多くの欠点を有した。 欠点の中には、低い赤外線強度、遅い燃焼速度、ならびに燃焼時の副燃焼とそれに関連するフレア内の発光体組成物の圧入画分における発光体の大きな細片の粒状流出がある。 （なお、フレアを製造する際管などのケース内に発光体組成物をいくつかの画分に分け、その画分毎にケース内に圧力されるので、
本来発光体組成物はケース内で完全な一体物になるべきであるが、発光体組成物の各画分は画分ごとに１つの塊を形成する傾向がある。 この圧入の単位を圧入画分という。 ）上記提案された赤外線発光体の他の重大な欠点は、組成物の燃焼の際の所望でない可視光の存在である。

従って、増加されたもしくは促進された燃焼速度を示し、また低い可視光強度を維持して増加された赤外線強度を示す、赤外線発光体組成物およびそれから製造されるフレアに対する必要性が存在する。 また、燃焼中フレア内の圧入画分における副燃焼と関連する発光体の塊状流出を実質的になくすフレアの改良に需要がある。 可視光を全く増加させずに、増加された照明を生じさせることにより、赤外線保護めがねの如き夜間可視敏感装置の用途を増加させる、赤外線発光体組成物およびそれから製造したフレアが提供されることが望まれる。

本発明のさらなる目的は、約700〜約1100ナノメーターの波長の赤外線強度を高めた、赤外線発光体組成物およびそれにもとづくフレアを提供することである。 本発明のなお別の目的は、燃焼の際減少されたまたは実質的にまったくすすの形成のない、赤外線発光体組成物およびそれにもとづくフレアを提供することである。 最大の赤外線強度、最小の可視光強度、増加された燃焼速度、
および燃焼時に発光体の塊状流出がない、赤外線発光体が提供されることが、非常に望ましい。

〔課題解決の手段〕

赤外線発光体組成物およびそれから製造される赤外線発光体フレアは、硝酸カリウム、硝酸セシウム、ヘキサミン、シリコン、硼素、酸化第二鉄、および適当なバインダーを含む組成物により供給される。 フレア管内に発光体組成物を詰込むために多段型圧入部材（multi−ste
pped pressing foot）を使用することにより、副燃焼または燃焼の際の発光体の塊状流出が実質的にない赤外線発光体フレアが提供される。

〔発明の実施の形態〕

改良された燃焼速度、最小の可視光強度と増加された赤外線強度を有し、赤外線発光体フレアの燃焼の際、実質的に発光体の塊状流出がない赤外線発光体組成物が、
下記の組成： 成分 重量パーセント硝酸カリウム 約50〜70％、好ましくは約60％ 硝酸セシウム 約 9〜20％、好ましくは約９〜10％ ヘキサミン 約14〜18％、好ましくは約15〜16％ シリコン 約 5〜10％、好ましくは約６〜７％ 硼素 約 1〜 3％、好ましくは約２％ 酸化第二鉄 約1/2〜1 1/2％、好ましくは約１％ バインダー 約 4〜 8％、好ましくは約６％ （すべての成分の合計重量は100％を含む。） を含む組成物により提供される。

組成物のためのバインダーとして、赤外線発光体組成物またはそれから生じさせられるフレアの特性に逆影響を与えない、どんな適当なバインダーでも用いてよい。
好ましくは、ポリマーは、燃焼の際すす形成を減少させるもしくは除去するように、例えば主鎖中に短い炭素フラグメント（fragments）を含むポリエステルである。
適当なバインダーの例として、名をあげればWitco Chem
ical Corp.のFormrez F 17−80ポリエステル、より詳細には、重量で、約81〜約83％好ましくは約82.5％のForm
rez17−80ポリエステル樹脂、約15〜約17％好ましくは約16.5％のCiba−Geigy CorporationのERL 510の如きエポキシ、および約０〜約２％好ましくは１％のリノール酸鉄（iron Lino−leate）の如き触媒を含む硬化性ポリエステル樹脂組成物であることができる。 最も好ましくは、約82.5％のFormrez 17−80ポリエステル樹脂、約1
6.5％のERL 510エポキシ、および約１％のリノール酸鉄からなるバインダーが、本発明の好ましい赤外線発光体組成物中で約４重量部のバインダーとして用いられる。
上記バインダー組成物は、以下単にWITCO 1780として参照される。

本発明の好ましい赤外線組成物は、下記の組成物を含む： 成分 重量パーセント硝酸カリウム 約60％ 硝酸セシウム 約 9％ ヘキサミン 約15％ シリコン 約 7％ 硼素 約 2％ 酸化第二鉄 約１％ WITCO 1780 約 6％ 本発明の最も好ましい赤外線発光体組成物は下記を含む： 成分 重量パーセント硝酸カリウム 58.75％ 硝酸セシウム 9.79％ ヘキサミン 15.67％ シリコン 6.85％ 硼素 1.96％ 酸化第二鉄 0.98％ WITCO 1780 6.00％ 本発明の赤外線発光体組成物の他の例として、下記の例示の組成物が名をあげられてもよい：

％の、VITON AとしてEI duPontから手に入る弗化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンのコポリマーに基づくフルオルカーボンの如きフルオルカーボンバインダーを含むさきに提案された赤外線発光体に比較して、約

150％までの赤外線強度増加および約110％までの燃焼速度増加が、可視光を逆に増加させることなく、達成された。

赤外線発光体組成物は、燃焼時に観測される可視光に対する赤外線の比である、隠れ係数（con−cealment in
dex）に基づいて評価された。 この隠れ係数を測定するための試験装置は、シリコン光度検出器（photomctric
silicon detector）およびシリコン光電検出器（photov
oltaic silicon detector）からなった。 光度検出器は、人の目（可視光検出器）の応答に従うフィルターを有する。 光電検出器は、700ナノメーターより下のすべての光を妨げ、700ナノメーターを越える光のみを通させる、フィルターを使用する（赤外線検出器）。 光電検出器の上限は1,100ナノメーターであり、フィルター付検出器は700〜1,100ナノメーターの範囲になる。

本発明の組成物において、シリコンおよびヘキサミンは、それらの燃焼生成物が最小の可視光出力を有し、すなわち両者とも良好な隠れ係数を有するので、主要な燃料成分として用いられる。 硝酸カリウムは、本発明の組成物中で酸化剤として用いられる。 過塩素酸カリウムは、酸化剤として用いられたとき、赤外線発光体組成物の燃焼速度を増加させるが、それはまた、組成物中の減少された百分率レベルで用いても、不所望にかつ許容し得ないほど可視光を増加させることがわかった。 硝酸カリウムは非常に低い可視光出力を生じさせ、従って良好な隠れ係数を有したが、それによる燃焼速度は許容し得る赤外線発光体フレアを生じさせるのに十分なほど速くなかった。

燃焼速度を増加させるために、硼素およびマグネシウムの両者を、燃焼速度触媒として、組成物中で低いレベルで評価した。 しかし、マグネシウムは、許容し得ないほど大量の可視光を生じさせた。 他方硼素は、組成物中で約２〜３重量％で用いられたとき、可視光のわずかな増加のみで、約50％まで燃焼速度を増加させることがわかった。 酸化第二鉄は約１重量％で組成物中で用いられたとき、それは燃焼速度にまったく効果がなかった。 しかし、硼素および酸化第二鉄を組成物中で一緒に用いたとき、燃焼速度における劇的な増加が達成されることが、予期せずに発見された。 例えば、２％の硼素および１％の酸化第二鉄を組成物中で用いたとき、可視光におけるわずかな増加で、110％までの燃焼速度増加が観測された。 加えて、赤外線強度における150％の増加も観測された。

硝酸セシウムは、酸化剤として、また燃焼速度の促進を助けるために、本発明の組成物中に存在する。 しかし、より重要には、硝酸セシウムは赤外線スペクトルの出力範囲を広げ、かつ赤外線効率を改良することがわかった。 硝酸カリウムおよび硝酸セシウムは、互いの作用を増大させるようである。

すべてのこれらの成分は、可視光出力に逆影響を与えることなく、燃焼速度に著しく都合よく影響することがわかった。 酸化第二鉄、硼素、および硝酸セシウムは、
本発明の赤外線発光体組成物中で一緒に用いたとき、可視光強度を2,000燭光〜3,000燭光まで増加させるだけで、燃焼速度を0.025インチ／秒から0.055インチ／秒まで、および赤外線強度を400ワット／ステラジアンから
1,060ワット／ステラジアンまで２倍以上増加させる。

本発明の組成物は、例えば、すべての成分をアセトンスラリー中で次の方法で混合する如く、どんな適当な方法で製造されてよい。 バインダー、例えばWITCO 1780をアセトン中に20％溶液として溶解させ、この溶液の適当な重量をHobartミキサー中で硝酸カリウムに添加する。
追加のアセトンを混合物に添加してペーストを製造する。 他の成分を添加し、次に混合物が乾燥すなわち約４
％水分と思われるまで、空気流下で混合を続ける。

赤外線発光体フレアは、発光体組成物を例えば2.75インチ（69.85mm）径の適当にライニングを施したアルミニウムケースの如き適当なフレアケース内に圧入して製造する。 管もしくはフレアはどんな適当な長さでもあり得るが、好ましくは約９もしくは18インチ（228.6mmもしくは457.2mm）の長さである。 発光体組成物はケース内にどんな適当な方法で圧入してもよいが、この目的のために設計された新規な多段型圧入部材（multi−stepp
ed pressing foot）を用いることにより、塊の形成および副燃焼が減少したフレアを製造し得ることを発見した。 上記多段型圧力部材を第１図に開示する。 赤外線発光体組成物をフレアケース内に圧入するために上記多段型圧入部材を用いることにより、ケース壁近くの発光体密度を増加させて、発光体の塊状流出が実質的になく、
また発光体組成物の圧入画分（pressed increments）の放出および分離を実質的になくしたフレアが得られる。
これは副燃焼が起る低密度発光体領域を本質的に除去する。 従って、副燃焼を減少させることにより、関係する解砕粒の発生も減少される。 プレスは一般に、約8,000
〜約10,000psi（5.625×10 ⁶ 〜7.031×10 ⁶ kg/m ² ）の圧力で達成する。 プレスされた材料は非常に堅く、発光体の分解（cutback）をほとんど不可能にする。 ９インチ（2
28.6mm）の短いケースでは、発光体組成物をケース内に約６の画分（increments）で圧入し（すなわち６回に分けて圧入し）、生成物（グレイン）は約4.3インチ（10
9.22mm）長であるのに対して、18インチ（457.2mm）の長いケースでは、発光体組成物をケース内に約12の画分として圧入し、生成物は約13.3インチ（337.82mm）長である。

第１図を参照して、発光体フレアの製造に用いるのに適当な多段型圧入部材を説明する。 参照数字10により一般に示される多段型圧入部材は円柱状本体12を含む。 一端14で、本体12は、適当な圧力供給装置（示してない）
に部材10を取付けるための取付手段17を有する取付用ポスト（mounting post）16に結合されている、内側にテーパーの部分（円柱状本体12の軸の方へテーパーになっている）を有する。 前記円柱状本体12の他端18で、本体
12は内側にテーパーの第１の段部分を有し、それはさらに複数の好ましくは３個のしだいに小さくなる径の内側にテーパの台形（軸方向に平行）円形段20,22および24
に結合されている。 2.75インチ（59.85mm）径フレアケースに満たすときに用いるためのこの多段型圧力部材の好ましい実施例において、本体12の外径は2.34インチ（59.436mm）であり、端14および18でのテーパーの角度は本体12の軸から30゜であり、段20,22および24のテーパーの角度は本体12の軸から約20゜である。 段24のより小さい径は1.0インチ（25.4mm）であり、そのより大きい径は1.12インチ（28.45mm）である。 段22については、そのより小さい径は、1.264インチ（32.106mm）であり、より大きい径は1.384インチ（35.15mm）である。
段20については、そのより小さい径は1.528インチ（38.
81mm）であり、そのより大きい径は1.648インチ（41.86
mm）である。

図面で説明されたような多段型圧入部材は本発明の新規な組成物から赤外線発光体フレアを生じさせるときに用いるのに適当であるが、上記圧力部材は、減少された分解塊の発生および副燃焼を有するフレアを製造するために、他の発光体組成物にも用いられ得ることが認識される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、改良された赤外線発光体フレアを製造するために用いられる多段型圧入部材の平面図である。 第1A図は、段20,22および24のテーパーの角度図である。 10……多段型圧力部材、12……円柱状本体、 14……本体の一方の端、16……取付ポスト、 17……取付手段、18……本体の他方の端、 20,22,24……内側にテーパーの台形円形段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−91500（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−164789（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−13518（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許3733223（ＵＳ，Ａ) 西独国特許291891（ＤＥ，Ｃ２) 西独国特許840049（ＤＥ，Ｃ２) 西独国特許出願公開3506222（ＤＥ, Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl. ⁶ ，ＤＢ名) F21K 5/00 C09K 11/00 F42B 4/26 C06B 21/00