(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムフラージュのための火煙術用煙幕組成物において、連続的に燃焼する火煙術用煙幕組成物に熱によって膨張可能なグラファイト化合物が配合されており、このグラファイト化合物は火煙術用組成物の反応領域に放出されて膨張し、その際にグラファイト化合物の膨張が格子面に対して直角なＣ軸方向に起こることを特徴とする火煙術用煙幕組成物。
【請求項２】
連続的に燃焼する火煙術用煙幕組成物が電磁放射スペクトルの可視レンジのカムフラージュ用煙幕を形成する反応生成物を生じる請求項１に記載の煙組成物。
【請求項３】
グラファイト化合物が火煙術用煙幕組成物中に40〜65重量％、好ましくは約50重量％の割合で存在する請求項１または２に記載の煙組成物。
【請求項４】
火煙術用組成物の反応領域で膨張した粒子が実質的にロープ形状を有し、寸法が0.001〜10mm、好ましくは0.001〜5mmである請求項１〜３のいずれか一項に記載の煙組成物。
【請求項５】
火煙術用煙幕組成物もグラファイト粉末をさらに混合する請求項１〜４のいずれか一項に記載の煙組成物。
【請求項６】
膨張グラファイト化合物がグラファイト硫酸水素塩である請求項１〜５のいずれか一項に記載の煙組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の煙幕組成物を用いたことを特徴とする火煙術用組成物の反応生成物と膨張したグラファイト粒子とが通過する出口オリフィスを有する煙幕エレメント。
【発明の詳細な説明】
本発明は、カムフラージュのための火煙術用（pyrotechnic）煙幕組成物と、煙幕要素（smoke element）におけるその利用とに関するものである。
人工の煙を使用することは、偵察、標的認識および追跡への対抗手段として、戦場での目標隠蔽作戦として、あるいは軍事目標の妨害またはシングリング（singling）のためとして、一般に知られている。火煙術用の煙幕組成物を用いて煙を発生させる場合には、組成物を例えば煙幕シェル、大砲の弾薬またはロケット弾の弾頭充填物の形で使用する。
昔しのカムフラージュ用煙幕は空気中の水分で水滴霧を発生させる吸湿性が極めて高い塩または酸をベースとしてものであった。現在知られている煙幕組成物は例えばヘキサクロロエタンと亜鉛とをベースとした煙幕、白リンの燃焼をベースとしたリン酸煙幕、赤リンをベースとした火煙術用煙幕組成物、これらの変形物またはこれらと同じ原理に基づくカムフラージュ用煙幕である。
昔の偵察は波長0.4〜0.7μｍの電磁スペクトルの可視範囲で光学的に行うのが普通であったが、現在ではそれより長波長のスペクトルレンジを利用しており、波長0.9〜14μｍの近赤外線および遠赤外線と、波長１〜30mmのミリメートル波RADAR（MMW−RADAR）レンジ（約300〜10GHzに相当）とが使用されている。
昔のカムフラージュ用煙幕には上記スペクトルレンジでの偵察を妨害する効果はない。
金属粉末またはグラファイト粉末等の導電性粒子のエアーゾルを用いたものは赤外線レンジでの偵察に対して優れたカムフラージュ効果が得られることは知られている。一般にこの粉末煙霧は予め圧縮した粉末材料を爆発させて発生させるもので、光学レンジもカバーする。高濃度の芳香族炭化水素、過ハロゲン化炭化水素またはそのポリマーを火煙術的に分解する反応によって分散させたカーボンブラック状態の炭素を十分な量発生させたものはIR煙幕として知られている。
これら煙幕の例としては欧州特許第0299835号と第0210082号とを参照する。欧州特許第0299835号ではグラファイト粒子または銅、アルミニウム、シリコンおよびこれらの混合物からなる金属粒子を約500〜700℃で所定粒径で用いている。欧州特許第0210082号では微細な金属粉末を含む混合物中で粒径が１〜14μｍの微細な炭素粒子を化学的に作っている。
これらの煙霧も光学レンジもカバーしているが、これらIR煙幕もMMWレンジでは効果がない。
MMW−RADERの周波数に対しては、金属被覆したガラス繊維または炭素繊維からなる所定寸法のダイポール（dipole）によって効果的なおとり標的を作り出す方法が知られている。この場合には繊維材料を例えばシェル、ロケット弾または航空機のコンテナによって使用場所へ送り、そこで噴射または爆発拡散されて用いる。MMW−RADAR波はこの繊維材料の煙霧で減衰、反射および分散されるので、レーダ受信器に対する見せかけの標的物体を作るか、カムフラージュすべき標的、例えば船舶、航空機または軍事施設などを広範囲に覆うことができる。しかし、この粒子エアゾールによる煙霧はロケット弾の追尾ヘッド（seeker head）のMMW−センサで電子的に簡単に削除され、場所が突き止められてしまう。また、量が不十分なため、光学およびIRレンジでは効果がない。しかも、コンテナからの噴射によって固体を分散させる方法や予め圧縮した粉末材料を補助弾薬（subammunition）の爆発で分解させる方法に基づく粒子エアゾールにはさらに別の重大な欠点がある。すなわち、カムフラージュ作戦が行われる場所にこれらのエアゾールが留まる時間が風の影響を非常に受け易く、長時間効果を持続させるには重ねてエアゾールを発生させるか、相当量の弾薬を再度打ち込むしかない。しかし、これは非常にコストがかかることであり、広範囲を長時間に渡ってカムフラージュするのは非効率的である。
本発明が解決しようとする課題は、バーンオフ（burn−off）中に発生する煙が広範囲の波長スペクトルの電磁放射を吸収、反射または分散させるように火煙術による煙幕組成物を改良することにある。
この課題は本発明の請求項１に記載の特徴で解決される。
本発明の基本的考えは、火煙術用の煙幕組成物中のＣ軸方向に膨張可能なグラファイト化合物を埋め込むことにある。このＣ軸方向に膨張可能なグラファイト化合物は、火煙術用組成物がその反応領域で燃焼した時に膨張し、火煙術用煙幕組成物の燃焼反応生成物と一緒に放出される。すなわち、火煙術用煙幕組成物の反応領域でグラファイト化合物が熱によって膨張し、火煙術用組成物の燃焼で生じるガス状副生成物と一緒に導電性で非対称かつ不規則な長い捩じれた粒子として放出される。
火煙術用煙幕組成物を例えば煙幕シェルに詰めた場合には、グラファイト粒子と反応ガスとが煙幕シェルの出口オリフィスから吹き出す。膨張したグラファイト粒子は熱膨張によって寸法が0.001〜10mmとなり、長さが長くなる（幅は元の粒径に相当する）ので、火煙術用組成物が燃焼して生じるカムフラージュ用煙霧の濃度は膨張したグラファイト粒子に起因して濃くなる。このグラファイト粒子は赤外線およびMMW領域の両方の広帯域で有効に分散、反射および吸収を行う。また、寸法および密度が小さいので、発生した煙幕からの脱落率は低く、火煙術用組成物の燃焼で生じる生成物の煙霧と一緒に風によって運ばれ、目に見えて分離することもない。
本発明の火煙術用煙幕組成物では上記スペクトルレンジの全てで吸収、反射および分散によるカムフラージュ効果が得られる。また、煙幕は長時間、例えば通常の煙幕エレメントを用いた場合には１分以上にわたって発生する。従って、可視スペクトルレンジで使われる昔の火煙術による煙幕の利点、特に長時間燃焼効果すなわち発生した煙幕に煙が補充（refeeding）されるという利点と、赤外線およびMMWレーダの範囲でカムフラージュ効果を有するという粒子煙幕の利点とを併せた効果を有している。
グラファイト化合物が高温で分解し、Ｃ軸方向に膨張するという性質自体は公知である（Rompps Chemie−Lexikon、Franckh'sche Verlagshandlung,Stuttgart,1990,p1643〜1644参照）。
米国特許第3,404,061号ではこの材料を用いて異方性または強い配向性を有するストリップまたはシートを作製している。この材料の密度はインターカレーション（intercalation）物質（substance）と温度とによって広範囲で変化する。
英国特許第GB−Ｃ−588 876号には、燃えている金属表面をグラファイト化合物で覆い、グラファイド化合物を広げて表面を周囲から遮断することによって火を覆い消す金属製品の消化方法が記載されている。
膨張したグラファイトの別の応用はS.H.Anderson et al.,“Exfoliation of Intercalated Graphite"Carbon,Vol.22,No.3 pp253〜263,1984に記載されている。
火煙術用煙組成物は、例えば、過塩化カリウムと、マグネシウムと、燃焼調節剤と、必要に応じて添加される接着剤（バインダー）とで構成することができる。燃焼によって発生する塩化カリウムとマグネシアは、煙幕組成物から放出された後に空気中の水蒸気を含んで光学的効果を有するカムフラージュ用煙幕を形成する。
膨張したグラファイト粒子は赤外線およびMMWレンジを強く減衰させるが、グラファイト粒子は寸法および形状が雑多であるため、この減衰は非常に広帯域に及ぶ。
赤外線領域でのカムフラージュ効果を向上させるために、火煙術用煙幕組成物に金属粉末またはグラファイト粉末を添加することもできる。
カムフラージュ効果に必要な煙幕中の粒子濃度を得るためには火煙術用煙幕組成物中での膨張性物質の比率は40〜65％にする。赤外線カムフラージュ効果を向上させるために必要に応じて添加する金属粉末またはグラファイト粉末の比率は３〜15％付近、好ましくは約５％である。
燃焼調節剤としては、例えば、火薬またはアゾジカルボナミドを火煙術用煙幕組成物中に１〜10％の割合で使用する。
接着剤を使用する場合には、ニトロセルロースまたはノボラックなどを１〜５％の割合で使用する。
膨張グラファイト化合物の粒度分布は出発材料の粒径でほぼ決まる。しかし、通常の火煙術用煙幕組成物は煙幕エレメント中に配置されて火煙術用組成物の燃焼中に出口オリフィスから吹き出るので、煙幕エレメントの出口オリフィスの流出面積によって膨張するグラファイトの粒度分布を制御することも可能である。膨張したグラファイトの粒径は上記のように0.001〜10mm、好ましくは１μｍ〜5mmである。グラファイト用に使用される介在（interstitial）物質またはインターカレーション物質にはハロゲン、金属ハロゲン化物、金属酸化物、無機酸、その他の化合物があり、例えばグラファイト硫酸水素塩が有利であることが分かっている。このグラファイト化合物は例えば下記の組成（％の値は全て重量％）を有する煙幕を生成するのに使用される：
マグネシウム      48％
グラファイト粉末  ６％
燃焼調節剤        ４％
接着剤            ３％