Flare composition decoy extrudable black body and methods of use thereof

【発明の詳細な説明】 押出成形可能な黒体おとり照明弾組成物およびその使用法発明の分野本発明は、加工性が劇的に改善され、同時に従来のおとり照明弾組成物の赤外線強度が維持されている押出成形可能な黒体おとり照明弾（black body decoyfl are）組成物に関する。 さらに詳しくは、本発明は、航空機、戦車およびトラック用熱探査ミサイルのおとりとして役立てることもできるそのような組成物に関する。 発明の背景色々なタイプの航空機発射照明弾が多くの目的に使用されてきた。 例えば、夜間に特定の領域を照らすことが望ましいことが往々にしてある。 捜索、救助活動、或いは色々な軍事目的で光を出すために、照明弾を使用することができる。 おとり戦術として照明弾を使用することも、よく知られている。 即ち、照明弾は航空機が特定の領域を通って入る経路をカバーするように使用することができる。 １つの一般的な状況は、航空機が対空砲火を受けるときである。 照明弾の使用は対空砲火を十分に狂わせて航空機がそのコースを安全に進むのを可能にする。 現代の戦争では対空ミサイルが普通に使用される。 このようなミサイルは地上から発射することもできるし、別の航空機から発射することもできる。 この種ミサイルの多くは、航空機が持つ特定のタイプの放射特性を探査するように設計されている。 そのような放射は熱や赤外線の形を取ることが多い。 しかして、「熱探査」型ミサイルが対航空機用に用いられることが多い。 この関係では、ミサイルを現に飛んでいる航空機から逸らすためには、ミサイルが求めるタイプの放射を出す照明弾を提供することが望ましい。 しかして、熱および赤外線を放射する照明弾がよく知られ、多年にわたって使用されてきた。 常用のおとり照明弾材料は、マグネシウムとポリテトラフルオロエチレン（

配合物はジェットエンジン用のおとりとして使用されている黒体放射スペクトル生み出す。 マグネシウム−PTFE照明弾組成物を製造する現在の方法は、オゾン減少性または可燃性の溶媒の使用を必要とする。 現在使用されている１つの方法では、この組成物は、例えばアセトンまたはメチル−エチルケトンを用いる溶媒損失法（so lvent loss）で花火混合物にバインダーを沈着させることによって製造されている。 この混合物は乾燥され、その後プレス成形操作または押出成形操作により固められる。 第二の方法では、デュポン社（DuPont）の販売に係るフッ素化エ 、ヘキサンとアセトンを使用する重合体沈殿法により花火混合物に沈着せしめられる。 乾燥されたその花火粉体は、次いで、プレス成形操作または押出成形操作 可燃性である大量のアセトンとヘキサンを必要とする。 これらの方法で使用される溶媒はおとり混合物の加工時に多くの着火源となっていた。 常用のマグネシウム−PTFE組成物に関する１つの追加の問題は、それら組成物が非常に敏感なことである。 さらに、この組成物では、ミキサーへの投入、オーブンへの装填、材料の粉砕などの操作中に作業員がその組成物に曝されることが広範に必要になる。 常用照明弾組成物の加工と取り扱いには危険があって、多くの傷害事故が発生し、死亡事故さえ出ているように、従来の方法には不利な点が明らかになっている。 常用のマグネシウム−PTFE組成物に関するもう１つの追加の問題は、特製バインダーや球状マグネシウムのような高価な成分が、一般に必要になることである。 従って、常用照明弾の製造に伴われる上記の諸問題を克服したおとり照明弾を製造する組成物と方法を提供することは、この技術分野で著しい進歩となる。 特に、固められていない花火粉体を取り扱うことに関連している安全性を脅かす危険を取り除いた照明弾組成物を提供することは、１つの進歩となろう。 また、製造の際に伴われるオゾン減少性または可燃性溶媒の放出を無くする照明弾組成物とその製造法を提供することも、この技術分野で進歩となろう。 さらに、従来のプレス成形／押出成形技術を用いるか、または二軸スクリュー押出機を用いて製造することができるそのような照明弾組成物を提供すれば、それもこの技術分野で１つの進歩であろう。 また、常用のマグネシウム−PTFE赤外線おとり照明弾組成物の放射性能（radi ometric performance）を越えるそのような組成物を提供することも、１つの進歩となろう。 さらに、常用の照明弾組成物より製造コストが低いそのような組成物を提供することも、この技術分野でさらなる進歩となろう。 おとり照明弾を製造するそのような組成物とその製造法が、本明細書に開示され、かつ特許請求される。

発明の目的および概要本発明は、発火時に黒体放射する新規な組成物に関する。 黒体放射体は、一般に、次式： Ｍ＝εσＴ

⁴ Ｗｃｍ

^-2

式中、ε＝放射率 Ｔ＝絶対温度 σ＝シュテファン‐ボルツマン定数 Ｍ＝発散度で記述されるように、広いスペクトルにわたって放射する材料と定義される。 本発明で定義される、新規な、押出成形可能な黒体おとり照明弾組成物は、従来のマグネシウム−PTFE赤外線おとり照明弾と同じように機能する。 即ち、この照明弾により生成せしめられた熱が、熱探査ミサイルを欺いてそのミサイルを標的からそらす。 従来のマグネシウム−PTFE照明弾組成物とこの新規な照明弾組成物との本質的な相違は、本発明の組成物は、バインダー成分として、溶媒を フィンではなく、ポリ芳香族系熱可塑性樹脂を利用していることである。 ポリ芳香族系熱可塑性樹脂は、溶媒を使用せずとも照明弾材料を押出法で容易に加工できるようにする。 従来のマグネシウム−PTFE照明弾の主たる反応生成物は固体の炭素と液体のフッ化マグネシウムである。 これらの反応生成物は、その放射率が大きい結果、黒体放射上昇流（black body radiating plume）が効率的に形成される。 これに対して、本発明のポリ芳香族系熱可塑性樹脂は照明弾の燃焼中に熱分解して炭素粒子を生成させる。 本発明バインダーのこの熱分解は、排出上昇流中に効率のよい黒体放射体をもたらす。 本発明は、黒体おとり照明弾における、ポリスチレンのようなポリ芳香族系熱可塑性化合物とジメチルフタレートの、バインダーとしての使用に関する。 この熱可塑性化合物は、マグネシウム−PTFE照明弾組成物を溶媒を使用せずとも押出成形することができるようにする。 加えて、その芳香族環はその燃料リッチの組成物中で炭素に還元され、その標識（signature）を増加させる理想的な白熱光発生種を生成させる。 花火技術は、従来の照明弾配合物の放射出力（radiometric output）が照明弾のバインダー含有量と直接相関することを教示している。 低バインダーレベル（ ４％）で最大の放射出力が生み出され、高バインダーレベル（８％）でより小さい放射出力が生み出される。 さらに高バインダーレベルが必要とされる場合に、 ）フルオロカーボンまたは高エネルギーバインダー（例えば、BAMO/AMMOのようなポリオキセタン系バインダー）を使用するものである。 これらの使用でバインダー成分の酸化ポテンシャルが高められる。 従って、高含有量（１６％）のポリ芳香族系バインダーに基づく照明弾が、標準的なマグネシウム−PTFE照明弾と比較して発生出力が高められることは予想外なことであった。 本発明の主たる利点の幾つかは、加工性の向上、性能の向上、溶媒の排除および材料コストと労働コストの低減である。 ポリ芳香族系熱可塑性樹脂バインダーを含む照明弾の押出成形は、オーブン硬化時間を省くことで加工性を従来のプレス成形照明弾より良好なものにし、それにより加工ラインの速度が上がり、労働コストが下がり、また作業員が固められていない花火に曝露される危険が著しく少なくなる。 本発明照明弾の放射出力は、プレス成形マグネシウム−PTFE照明弾以上に改善されている。 熱可塑性樹脂バインダーの使用は、照明弾組成物を処理するのに、溶媒を使用する必要を無くする。 従来使用された溶媒はオゾン減少性でかつ可燃性である。 溶媒の排除は、この方法の環境に対する優しさと作業員に対する安全性を高める。 ポリ芳香族系熱可塑性樹脂は、一般に、コーヒーカップから子供の玩具まで及ぶ、広範囲の様々な製品の製造に使用される。 これらの のようなハロカーボンよりはるかに安価である。 本発明の組成物を用いて製造される照明弾は、常用の組成物を用いて製造される照明弾より容易に民需用に転換される。 ポリ芳香族系熱可塑性樹脂バインダーを使用している組成物は、加熱によりその照明弾のケーシングから除去することができるのである。 これは、複雑かつ高価な機械的または化学的方法でしか民需転換できない従来の照明弾材料とは対照的な点である。 本発明のこれらのおよび他の目的と利点は、次の詳細な説明と添付請求の範囲を読めば、また添付図面を参照すれば明らかになるだろう。

図面の簡単な説明図１は、基準組成物としてのプレス成形マグネシウム−PTFEおとり照明弾組成物を燃焼させることにより得られた放射分析データーを説明しているグラフである。 図２は、本発明の範囲に入る１つの組成物を燃焼させることにより得られた放射分析データーを説明しているグラフである。

好ましい態様の詳細な説明本発明は、改良された、押出成形可能な黒体おとり照明弾組成物とその使用法を提供するものである。 この本発明組成物は有意量の黒体放射を生み出すことができる。 同時に、この組成物によれば、固められていない花火粉体を取り扱わなければならないと言う問題や、溶媒が放出されると言う問題を含めて、従来の照明弾組成物で遭遇する諸問題の幾つかが回避される。 さらに、本発明の方法により製造される照明弾は従来の照明弾より製造コストが低い。 従って、本発明の組成物は、金属燃料、主酸化剤としてのPTFE、およびポリ芳香族系熱可塑性樹脂バインダーを含んで成る。 硬化剤や燃焼速度調節剤を含めて他の添加剤は、照明弾組成物の他の特性を目的に合わせて調整すべく、この技術分野で知られているように使用される。 要約すると、本発明は、新規かつ有用な、押出成形可能な黒体照明弾組成物を提供するものである。 本発明による１つの典型的な照明弾組成物は、次の成分を次の重量パーセントで含む： マグネシウムは格別に優れた燃料であるが、アルミニウムや、アルミニウムとマグネシウムとの混合物のような他の金属も使用することができるだろう。 マグネシウムは容易に着火し、また照明弾を後にした上昇流の中であと燃えを起こす大きな能力を有する。 このあと燃えは、燃焼室の内部温度を高めずに上昇流の赤外線標識を増加させるのに重要である。 本発明の組成物で使用されるマグネシウムは、チップ状でも、球状でも、或いはそれらの混合物でもよい。 チップ状マグネシウムの方が球状マグネシウムより安価である。 金属は約４０〜約７０重量％の範囲内であるのが現在のところ好ましい。 本発明の範囲に入るほとんどの配合物は、金属を約４５〜約６５重量％の範囲内の量で含む。 一般的に言えば、マグネシウムが約６４〜約６６重量％の量で存在する配合物で良好な結果が得られた。 従来のマグネシウム−PTFE照明弾組成物におけるように、PTFE（「テフロ の範囲内の量で存在するのが現在のところ好ましい。 本発明の範囲に入るほとんどの配合物は、PTFEを約２０〜約３５重量％の範囲内の量で含む。 一般的に言えば、PTFEが約２５重量％の量で存在する配合物で良好な結果が得られた。 この照明弾配合物はポリ芳香族系熱可塑性樹脂バインダーも含む。 現在のところ好ましいある特定の態様では、ポリ芳香族系熱可塑性樹脂バインダーは、例えばアモコ社（Amoco）から商業的に入手できるポリスチレンから成る。 ポリスチレンの代わりにアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ABS）を用いることもできる。 ポリスチレンまたはABSは、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ポリテレフタレートおよびポリエチルテレフタレートを含めてフタレート類を用いて可塑化することができる。 パラまたはオルト置換クロロポリスチレン類、ニトロポリスチレン類、ポリアセナフタレン、ポリビニルカルボゾール、ポリビニルフルオレン、他のポリビニル芳香族化合物、α−メチルポリスチレン類、α−クロロポリスチレン類、α−アルキルポリスチレン類およびポリスチレンと、例えばブタジエン−アクリロニトリルおよびアクリル酸との共重合体も使用可能である。 現在のところ好ましいある特定の態様では、ポリ芳香族系熱可塑性樹脂は、ジメチルフタレートで可塑化されたポリスチレンである。 可塑剤の量と含有量は照明弾組成物の融点を調整すべく変えることができる。 照明弾組成物の融点は、製造の容易さを高めるように、或いは作戦上の特定環境の必要条件を満たすように選ぶことができる(例えば、組成物は暖かい気候の中で長期間貯蔵すべく設計することができる)。 一般的に言えば、組成物の融点は、可塑剤の量が増加するにつれて低下する。 融点が低い組成物はそれより融点の高い組成物より取り扱いが容易である。 しかし、低融点組成物も高融点組成物も、（約１６５°Ｆまでの）高温度で貯蔵しているうちに、それらの機械的性質を維持しなくなる。 可塑剤は、ポリ芳香族系熱可塑性樹脂バインダーに対して約８ ０重量パーセントまでの量で存在するのが現在のところ好ましい。 さらに特定の態様では、可塑剤は同バインダーに対して約５０重量％の量で存在する。 ポリ芳香族系熱可塑性樹脂バインダーは、約８〜約３０重量％の量で存在するのが現在のところ好ましい。 さらに特定の態様では、このバインダーは約１０〜 約２０重量％の範囲の量で存在する。 一般的に言えば、バインダーが約１４〜１ ６重量％の量で存在する配合物で良好な結果が得られた。 本発明の組成物は導電性の炭素フィブリルを含んでいることもできる。 その炭素フィブリルは組成物の静電気放電の感受性を低下させる。

実施例次の実施例は、本発明に従って調製された、または調製することができる色々な組成物の態様を例証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として与えられるものであって、次の実施例が本発明に従って調製することができる本発明態様の多くのタイプを包括的または網羅的に示すものではないことを理解すべきである。

実施例１ この組成物は、戦場配備されるマグネシウム−PTFEおとり照明弾の放射性能を越えている。 図１は基準組成物としてのプレス成形マグネシウム−PTFEおとり照明弾組成物を燃焼させることにより得られた放射分析データーを説明するものである。 図２は、本実施例の組成物を燃焼させることにより得られた放射分析データーを説明するものである。 これら図の比較は、本実施例の組成物の放射出力は従来組成物の放射出力を越えていることを証明している。

実施例２ この組成物をラム押出機を用いて押出成形した。 ただし、この組成物は一軸または二軸スクリュー押出機を用いても押出成形すことができた。

まとめ要約すると、本発明は、新規かつ有用な黒体おとり組成物とその使用法を提供する。 これらの組成物は溶媒を使用せずに押出成形することができる。 このような組成物は、おとり照明弾組成物の主要な欠点の幾つかを克服する。 しかして、 本発明の照明弾組成物はこの技術分野に１つの著しい進歩をもたらす。 本発明は、その精神と本質的な特徴から逸脱しない限り、他の特定の形で具体化することができる。 本明細書に記載された態様は、あらゆる点で、例示説明のためのものに過ぎず、限定するためのものではないと考えるべきである。 本発明の範囲は、従って、上記の説明により示されるものではなく、添付請求の範囲により示されるものである。 請求の範囲に認められる意味の範囲内と同請求の範囲と均等な範囲内に入る変更は全て請求の範囲に包含されるべきである。

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