(57)【要約】  フォトルミネセンスリン光材料とフォトルミネセンス蛍光材料とを含み、その放射シグネチャーが、部分的または完全に電磁スペクトルの赤外領域内にあるフォトルミネセンス繊維が開示される。本発明の繊維、それより製造した布、およびその繊維を含有する物体の使用もまた開示される。
2011524474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料と、
ｂ）１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料と
を含むフォトルミネセンス繊維であって、
前記１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料は、組成物上に入射する励起源からの電磁放射線、または別のフォトルミネセンス材料の放射、またはその両方のいずれかによってチャージまたは活性された場合に電磁エネルギーを吸収し放射するように選択され、前記１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料は、前記１種類以上のフォトルミネセンス材料からの前記放射を吸収し、電磁エネルギーを放射することで、選択された放射シグネチャーが得られ、それによって前記放射シグネチャーの一部またはすべてが、電磁スペクトルの赤外部分にあるように選択され、前記フォトルミネセンス材料は、１つの前記フォトルミネセンス材料の放射が別の前記フォトルミネセンス材料の吸光度と重なり合うように選択され、前記選択された放射シグネチャーは、１種類以上の前記選択されたフォトルミネセンス蛍光材料からの放射であり、このような放射は、他のいずれのフォトルミネセンス材料によっても実質的に吸収されない、前記繊維。
【請求項２】
コアと第１のシースとを含み、前記コアが、１種類以上の前記フォトルミネセンスリン光材料と、場合により１種類以上の前記蛍光材料とで構成され、前記シースが１種類以上の前記フォトルミネセンス蛍光材料で構成される、請求項１に記載の繊維。
【請求項３】
１種類以上の前記フォトルミネセンス蛍光材料で構成される第２のシースをさらに含む、請求項２に記載の繊維。
【請求項４】
外側シースをさらに含み、前記外側シースが、色を変える成分、色をマスクする成分、繊維を保護する成分、光分解防止成分、赤外放射信号の日光可視性を増加させる成分、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維。
【請求項５】
請求項４に記載の繊維から製造された布。
【請求項６】
前記布がステルス検出および識別に使用される、請求項５に記載の布の使用方法。
【請求項７】
ａ）１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料と、
ｂ）１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料と
を含むフォトルミネセンス繊維であって、
前記１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料は、組成物上に入射する励起源からの電磁放射線、または別のフォトルミネセンス材料の放射、またはその両方のいずれかによってチャージまたは活性された場合に電磁エネルギーを吸収し放射するように選択され、前記１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料は、前記１種類以上のフォトルミネセンス材料からの前記放射を吸収し、電磁エネルギーを放射することで、選択された放射シグネチャーが得られ、それによって前記放射シグネチャーの一部またはすべてが、電磁スペクトルの赤外部分にあるように選択され、前記フォトルミネセンス材料は、１つの前記フォトルミネセンス材料の放射が別の前記フォトルミネセンス材料の吸光度と重なり合うように選択され、前記選択された放射シグネチャーは、１種類以上の前記選択されたフォトルミネセンス蛍光材料からの放射であり、このような放射は、他のいずれのフォトルミネセンス材料によっても実質的に吸収されず、コアが、前記フォトルミネセンス放射に対して反射性、強化繊維、導電性繊維、または光ファイバーである、前記繊維。
【請求項８】
第２のシースをさらに含み、第１のシースが、１種類以上の前記フォトルミネセンスリン光材料と、場合により１種類以上の前記蛍光材料とで構成され、前記第２のシースが１種類以上の前記フォトルミネセンス蛍光材料で構成される、請求項７に記載の繊維。
【請求項９】
１種類以上の前記フォトルミネセンス蛍光材料で構成される第３のシースをさらに含む、請求項８に記載の繊維。
【請求項１０】
外側シースをさらに含み、前記外側シースが、色を変える成分、マスクする成分、繊維を保護する成分、またはそれらの組み合わせを含む、請求項７〜９のいずれか１項に記載の繊維。
【請求項１１】
請求項１０に記載の繊維から製造された布。
【請求項１２】
前記布がステルス検出および識別に使用される、請求項１１に記載の布の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、35 U.S.C. §120および§363に基づき、２００８年６月５日に出願された米国仮特許出願第61/129,126号明細書の優先権を主張し、この文献の記載内容全体があらゆる目的で本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、一般にフォトルミネセンス繊維の分野に関する。特に、本発明は、放射シグネチャー（ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）が部分的にまたは完全に電磁スペクトルの赤外領域内にあるフォトルミネセンスリン光繊維に関する。本発明は、本発明の繊維の使用、それより製造された布、および本発明の繊維を含有する物体にもまた関する。
【背景技術】
【０００３】
電磁スペクトルの可視領域内で放射するフォトルミネセンスリン光材料を含有するフォトルミネセンス材料および組成物は既に開示されている。たとえば、種々の元素活性化剤、共活性化剤、および補償剤（compensator）を含有し、３８０〜４００ｎｍを吸収し、４５０〜５２０ｎｍの発光スペクトルを有する金属硫化物顔料が調製されている。
【０００４】
最近、最長１２〜１６時間の顕著に長い残光を有するリン光材料が報告されている。このようなリン光体は、一般にアルカリ土類アルミン酸塩のホストマトリックスを含み、たとえばＭＡｌ２Ｏ３またはＭＡｌ２Ｏ４と表すことができ、式中のＭは複数の金属を含むことができ、その少なくとも１つはカルシウム、ストロンチウム、バリウム、およびマグネシウムなどのアルカリ土類金属である。これらの材料では、一般にユウロピウムを活性化剤として採用しており、さらに１種類以上の希土類材料を共活性化剤として含有するともできる。このような高強度および長残光リン光体の例は、たとえば、米国特許第5,424,006号明細書、米国特許第5,885,483号明細書、米国特許第6,117,362号明細書、および米国特許第6,267,911B1号明細書にみることができる。
【０００５】
赤外領域で発光するリン光材料のみを含むフォトルミネセンス組成物が報告されている。このようなリン光材料はドープされたＺｎＣｄＳからなる。これらの材料は、可視領域中に観測可能なテール発光を有することが示されており、したがって秘密マーキングに関しては有用ではない。これらの材料は、秘密検出、および活性化と検出と空間的および時間的に分離することができる検出用途の両方に使用されていない。
【０００６】
ＺｎＳリン光材料と蛍光材料との組み合わせを含有するフォトルミネセンス組成物も開示されている。しかしこれらの蛍光材料の使用は、チャージング（活性化）放射線を変更すること、あるいは可視日光または可視発光色を変更することのいずれかに限定されている。ＺｎＳと蛍光材料との併用は、日光中で観察される色を変更することに一般に限定されている。
【０００７】
フォトルミネセンス組成物は、一連の複数の蛍光材料を含有することも考慮されている。蛍光材料の１つが放射線を吸収および放射し、次にその放射線を併用される蛍光材料が吸収し、次に放射線を放出して、最終的に赤外線を放射する。理解できるように、蛍光材料を使用すると、吸収可能な放射線がなくなると、連続した放射が得られない。これらの組成物では、未来の時点、すなわち活性化を停止した後で検出可能となる赤外線の連続放射が行われない。検出の直前に材料を活性化させる必要があるため、活性化装置を検出場所に有する必要もあり、そのため自由度および／または携帯性が限定され、したがってステルス検出が行えない。
【０００８】
フォトルミネセンス繊維の分野における従来技術は、米国特許第5,674,437号明細書；米国特許第6,162,539号明細書、米国特許第7,338,877号明細書、および米国特許第6,307,207B1号明細書などの可視発光に全体的に集中している。部分的または完全に電磁スペクトルの赤外領域で発光するフォトルミネセンス繊維の開発を報告する研究は存在しない。
【０００９】
物体を独自にマーキングおよび識別する方法が考慮され、注目されてきたが、そのような方法ではステルス検出が不可能である。戦域における友軍の識別などの多くの場合では、識別マーキングは、敵要員によって観測できない必要があり、またはたとえば、偽造防止用途では、識別マーキングを隠蔽することで、偽造者がそのようなマーキングを検出できないようにする必要がある。フォトルミネセンスマーキングからの発光が、人間の観察者によっては（特殊な検出装置なしで）通常は観察されないが、友軍による検出は可能であり、検出中に活性化が不要である（このような活性化は他者により検出可能となる可能性がある）秘密またはステルス識別は、戦闘装備または要員のステルス検出のための戦域での価値が高くなる。このようなマーキングは、ステルス戦闘活動、追跡または排除のための敵標的の密かなマーキングの場合にも価値がある。
【００１０】
完全にまたは部分的に電磁スペクトルの赤外領域内でフォトルミネセンスを示す繊維は文献中に全く言及されていない。したがって、秘密またはステルス識別に使用できるこれらの繊維を含有する布、およびこれらの繊維を認証の目的で使用できる布は存在しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上の説明から分かるように、物体の識別および検出に有用な電磁スペクトルの部分的または完全に赤外領域内で発光するフォトルミネセンス繊維、それより製造した布、およびその繊維を含有する物体が必要とされている。さらに、物体を検出する行為を、物体および／またはその活性化源から空間的に分離することができる、すなわち、検出を、物体および／またはその活性化源から離れて行うことができ、検出を、活性化から時間的に分離することもでき、すなわち、検出を、活性化の後の時間に行うことができる、フォトルミネセンス繊維、それより製造した布、およびその繊維を含有する物体もまた必要とされている。活性化と検出とを分離することで、検出行為の自由度および携帯性も高まり、秘密またはステルス識別および検出が可能となることに留意すべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、放射シグネチャーが部分的または完全に電磁スペクトルの赤外領域内にあるフォトルミネセンスリン光材料およびフォトルミネセンス蛍光材料を含有するフォトルミネセンス繊維を提供する。さらに、本発明は、放射シグネチャーが部分的または完全に電磁スペクトルの赤外領域内にあり、高強度で残光が長いフォトルミネセンスリン光材料およびフォトルミネセンス蛍光材料を含有するフォトルミネセンス繊維を提供する。本発明は、単独の繊維として、または非フォトルミネセンス繊維と織り合わされるかのいずれかでこれらの繊維が組み込まれた布もまた提供する。
【００１３】
後述するようなこれらのフォトルミネセンス繊維の重要な利点の１つは、これらの繊維が、特殊な供給源なしに活性化または励起することが可能なことである。すなわち、フォトルミネセンス繊維は、午前、正午、または夕方、ならびに曇りの日の間の一日の実質的に大部分の間の自然の照明でチャージすることができる。したがって本発明によって、識別または検出の場所において活性化装置の必要性が解消される。さらに、後述するような高い放射強度および残光のフォトルミネセンス組成物を使用することで、物体を識別または検出する方法が、夜間、すなわち活性化を停止してから長時間の後、および長距離離れたところで実施することもできる。
【００１４】
第１の態様においては、本発明は、１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料と１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料とを含有するフォトルミネセンス繊維であって、１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料は、組成物上に入射する励起源からの電磁放射線、または別のフォトルミネセンス材料の放射、またはその両方のいずれかによってチャージまたは活性化された場合に電磁エネルギーを吸収および放射するように選択され、１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料は、１種類以上のフォトルミネセンス材料からの放射を吸収し、電磁エネルギーを放射して、選択された放射シグネチャーが得られ、その放射シグネチャーの一部またはすべてが電磁スペクトルの赤外部分にあるように選択され、フォトルミネセンス材料は、１つのフォトルミネセンス材料の放射が別のフォトルミネセンス材料の吸光度と重なり合うように選択され、選択された放射シグネチャーは、１種類以上の選択されたフォトルミネセンス蛍光材料の放射であり、このような放射は、他のいずれのフォトルミネセンス材料によっても実質的に吸収されない、フォトルミネセンス繊維を提供する。
【００１５】
第２の態様においては、本発明は、コアと、シースとを含有する繊維であって、コアがフォトルミネセンスリン光材料と、場合によりフォトルミネセンス蛍光材料とを含有し、シースがフォトルミネセンス蛍光材料を含有する、繊維を提供する。
【００１６】
第３の態様においては、本発明は、コアと、シースとを含有する繊維であって、コアがフォトルミネセンスリン光材料とフォトルミネセンス蛍光材料との両方を含有し、シースが、繊維の色を変える、繊維をマスクする、繊維を保護する、またはそれらの組み合わせである材料を含有する、繊維を提供する。
【００１７】
第４の態様においては、本発明は、コアと、シースと、第２のシースとを含有する繊維であって、コアがフォトルミネセンスリン光材料と、場合によりフォトルミネセンス蛍光材料とを含有し、シースがフォトルミネセンス蛍光材料を含有し、第２のシースがフォトルミネセンス蛍光材料を含有する、繊維を提供する。
【００１８】
第５の態様においては、本発明は、コアと、シースと、第２のシースとを含有する繊維であって、コアがフォトルミネセンスリン光材料と、場合によりフォトルミネセンス蛍光材料とを含有し、シースがフォトルミネセンス蛍光材料を含有し、第２のシースが、繊維の色を変える、繊維をマスクする、繊維を保護する、またはそれらの組み合わせである材料を含有する、繊維を提供する。
【００１９】
第６の態様においては、本発明は、コアと、シースと、第２のシースとを含有する繊維であって、コアが、フォトルミネセンス放射に対して反射性、強化繊維、導電性繊維、または光ファイバーであり、シースがフォトルミネセンスリン光材料と、場合によりフォトルミネセンス蛍光材料とを含有し、第２のシースがフォトルミネセンス蛍光材料を含有する、繊維を提供する。
【００２０】
第７の態様においては、本発明は、コアと、シースと、第２のシースと、第３のシースとを含有する繊維であって、コアがフォトルミネセンスリン光材料と、場合によりフォトルミネセンス蛍光材料とを含有し、シースがフォトルミネセンス蛍光材料を含有し、第２のシースがフォトルミネセンス蛍光材料を含有し、第３のシースがフォトルミネセンス蛍光材料を含有する、繊維を提供する。
【００２１】
第８の態様においては、本発明は、コアと、シースと、第２のシースと、第３のシースとを含有する繊維であって、コアがフォトルミネセンスリン光材料と、場合によりフォトルミネセンス蛍光材料とを含有し、シースがフォトルミネセンス蛍光材料を含有し、第２のシースがフォトルミネセンス蛍光材料を含有し、第３のシースが、繊維の色を変える、繊維をマスクする、繊維を保護する、またはそれらの組み合わせである材料を含有する、繊維を提供する。
【００２２】
第９の態様においては、本発明は、コアと、シースと、第２のシースと、第３のシースとを含有する繊維であって、コアが、フォトルミネセンス放射に対して反射性、強化繊維、導電性繊維、または光ファイバーであり、シースがフォトルミネセンスリン光材料と、場合によりフォトルミネセンス蛍光材料とを含有し、第２のシースがフォトルミネセンス蛍光材料を含有し、第３のシースが、繊維の色を変える、繊維をマスクする、繊維を保護する、またはそれらの組み合わせである材料を含有する、繊維を提供する。
【００２３】
第１０の態様においては、本発明は、上記態様から製造された布を提供する。
【００２４】
第１１の態様においては、本発明は、上記態様の繊維および布を使用したステルス検出および識別方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】フォトルミネセンスリン光染料およびフォトルミネセンス蛍光染料を混入することで得られた放射スペクトルのシフトを示している。チャートａ）は代表的な吸光度スペクトルであり、ｂ）は代表的な放射スペクトルであり、ｃ）は本発明の組成物から得られる代表的な正味の放射スペクトルである。図示されるように、フォトルミネセンスリン光材料は、励起源からＡ１で放射線を吸収する。フォトルミネセンスリン光体は、放射線Ｅ１を連続的に放射することができ、これはＥ２で放射線を放射する吸収スペクトルＡ２と重なり合っている。再び、Ｅ２は、放射線Ｅ３を放射する吸光度Ａ３と重なり合うよう計画されている。この場合はＥ５である最終的な所望の放射が得られるまで、このプロセスを続けることができる。チャートｃ）から分かるように、本発明の組成物は約７８０ｎｍの放射線を放射するように計画されている。
【図２】フォトルミネセンスリン光材料およびフォトルミネセンス蛍光材料を含有する本発明の単一ストランド繊維を示している。
【図３】コア（１０）とシース（１２）とを有する本発明の繊維を示している。
【図４】コア（１０）と、シース（１２）と、第２のシース（１４）とを有する本発明の繊維を示している。
【図５】コア（１０）と、シース（１２）と、第２のシース（１４）と、第３のシース（１６）とを有する本発明の繊維を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
放射シグネチャーが部分的または完全に電磁スペクトルの赤外領域内にあるフォトルミネセンスリン光材料およびフォトルミネセンス蛍光材料を含むフォトルミネセンス組成物から繊維、その繊維から製造された布、またはその繊維が組み込まれた物体を製造することで、識別または検出が可能となることが分かった。フォトルミネセンスリン光繊維を使用することの重要な利点の１つは、特殊な供給源を使用せずにそれらの繊維の活性化または励起が可能であることである。すなわち、これらの繊維は、メタルハライドランプなどの人工光源に加えて、午前、正午、または夕方、ならびに曇りの日の間の一日の実質的に大部分の間の自然の照明でチャージすることができる。自然または人工の照明のいずれで活性化されても、本発明によって、識別または検出の場所において活性化装置の必要性が解消され、日中または夜間において、繊維、および／またはその検出源から離れた位置で検出を行うことができ、繊維の活性化を停止した後で検出を行うこともできる。さらに、後述のような高い光度および残光のフォトルミネセンスリン光組成物を使用することで、に中または夜間における繊維の識別または検出は、繊維および／またはその活性化源から大きく離れた距離、ならびに活性化を停止した長時間後に実施することができる。
【００２７】
特に言及しない限り、本明細書において使用されるパーセント値は重量パーセントとして表される。
【００２８】
本明細書において使用される場合、「ルミネセンス」材料は、励起状態まで励起した後で電磁放射線を放射することができる材料である。
【００２９】
本明細書において使用される場合、「フォトルミネセンス組成物」は、電磁放射線によって励起またはチャージまたは活性化されると、電子的励起状態から電磁放射線を放射することができる材料の混合物として定義される。
【００３０】
本明細書において使用される場合、「蛍光」材料は、電磁放射線によって励起して励起状態になる能力を有し、励起後、電磁放射線の形態でエネルギーを急速に放出する材料である。蛍光材料からの放射は残光を有さず、すなわち、励起源を除去した後には放射が実質的に停止する。放出されるエネルギーはＵＶ線、可視光線、または赤外線の形態となることができる。
【００３１】
本明細書において使用される場合、「リン光」材料は電磁放射線によって励起して励起状態になる能力を有する材料であるが、蓄積されたエネルギーは徐々に放出される。リン光材料からの放射は残光を有し、すなわち、このような材料からの放射は、励起源が除去された後に数秒、数分、またはさらには数時間の間持続することができる。放出されるエネルギーはＵＶ線、可視光線、または赤外線の形態となることができる。
【００３２】
「ルミネセンス」、「リン光」、または「蛍光」は、それぞれルミネセンス材料、リン光材料、または蛍光材料からの実際の電磁放射線の放出である。
【００３３】
本明細書において使用される場合「光度」は、「標準観察者」によって感知される、放出された電磁放射線の尺度の１つとして定義され（たとえば、参照により本明細書に援用される、C.J.Bartelson and F.Grum,Optical Radiation Measurements, Volume 5 - Visual Measurements (1984) 参照）、標準観察者は、MassachusettsnoInternational Light Coによる、高利得輝度検出器を有するIL 1700 Radiometer/Photometerなどの明所視の検出器によって模倣される。
【００３４】
本明細書において使用される場合「発光強度」は、フォトルミネセンス物体からのフォトルミネセンス発光の尺度の１つとして定義され、このような測定は、測光的または放射分析的のいずれかで発光強度を測定することができるあらゆる装置を使用して行われ、このような発光は可視、赤外、またはその両方のいずれかである。
【００３５】
本明細書において使用される場合「残光」は、照射を中断した後に、フォトルミネセンス物体から発するフォトルミネセンス発光が、好適な検出装置を使用した閾値検出能まで減少するのに要する時間として定義される。
【００３６】
本明細書において使用される場合「長残光」は、照射を中断した後に、フォトルミネセンス物体から発するフォトルミネセンス発光が、好適な検出装置を使用した閾値検出能まで減少するのに要する時間が５時間を超えることを意味すると定義される。
【００３７】
本明細書において使用される場合、「電磁放射線」は、電波成分と磁気波成分との両方を含有し、紫外（ＵＶ）線、可視光、および赤外（ＩＲ）線を含むエネルギー形態を意味する。
【００３８】
本明細書において使用される場合、「放射シグネチャー」は、活性化の結果としてのフォトルミネセンス組成物の特有の発光スペクトルを意味し、このような発光は波長および振幅によって特徴付けることができる。
【００３９】
本明細書において使用される場合「フォトルミネセンス組成物上に入射する放射線」は、活性化またはチャージング電磁放射線を意味し、入射する電磁放射線の少なくとも一部は、１種類以上のフォトルミネセンス材料を最初に励起する。
【００４０】
本明細書において使用される場合、「ストークスシフト」は、励起または活性化波長とフォトルミネセンス材料の発光波長との間の波長の差を意味する。
【００４１】
本明細書において使用される場合、「液体担体媒体」は、固体状態および／またはそれに溶解して分散する材料の担体として機能する液体である。
【００４２】
本明細書において使用される場合、「安定化添加剤」は、粒子として存在する材料を均一に分散させるため、凝集を防止するため、および／または固体材料の液体担体媒体中への沈殿を防止するために組成物に加えられる材料である。このような安定化添加剤は、分散剤および／またはレオロジー調節剤を一般に含む。
【００４３】
本明細書において使用される場合、「レオロジー調節剤」は、液体分散体組成物中、すなわち、液体担体中に分散する粒子状物質を含有する組成物中の粘度を全体的に構成する物質であり、それによってそのような粒子状材料の沈殿を遅らせながら、同時に、剪断が加わる前に粘度を顕著に低下させることで、物体上にそのような組成物を滑らかに塗布しやすくなる。
【００４４】
本明細書において使用される場合、「分散剤」は、沈殿および凝集を遅らせるために組成物中の懸濁液中に分散した粒子を維持するために使用される物質である。
【００４５】
本明細書において使用される場合、「光安定剤」は、電磁放射線の作用の結果としての劣化、分解、あるいは組成および／または視覚的性質の望ましくない変化を遅らせることが意図された組成物の成分を意味する。
【００４６】
本明細書において使用される場合「秘密またはステルス識別」は、繊維、それより製造された布、またはその繊維を含有する物体を識別または検出する行為を意味し、このような識別または検出に使用されるフォトルミネセンスマーキングからの発光は、日中または夜間のいずれにおいても人間の観察者は通常は見ることができず、このようなフォトルミネセンスマーキングからの発光は、識別または検出の目的で観察するために特殊な検出装置を必要とし、活性化またはチャージングは検出中には不要である。
【００４７】
本明細書において使用される場合「ステルスマーキング」は、繊維、それより製造した布、その繊維を含有する物体などのフォトルミネセンスマーキングを意味し、周辺領域から区別できないようにこのマーキングには昼光色が処方されている。
【００４８】
本明細書において使用される場合「空間的および時間的に分離した」は、検出が、活性化を停止した後（時間的）で実施することができ、検出が、繊維、それより製造された布、またはその繊維を含有する物体、および／またはその活性化源から離れて（空間的）に行うことができることを意味する。
【００４９】
本明細書において使用される場合「CAS #」は、American Chemical Societyの一部門であるChemical Abstracts Service (CAS)に登録されたあらゆる化合物、ポリマー、生物学的配列、混合物、および合金に割り当てられた独自の数値識別子である。
【００５０】
本明細書において使用される場合「繊維」は、有限長さまたは連続構造のフィラメントを意味し、このようなものとしては、コア／シース、偏心性コア／シース、三葉コア／シース、サイドバイサイド、混合粘度サイドバイサイド、ＡＢＡサイドバイサイド、三葉サイドバイサイド、先端が切り取られた三葉、先端が切り取られた十字型、パイの一片型マイクロデニール、海島型マイクロデニール、縞状マイクロデニール、および中空構造を含めたそれらの組み合わせなどの多成分組成物が挙げられる。
【００５１】
理論に固執しようとするものではないが、選択されたフォトルミネセンスリン光材料は、入射する活性化電磁放射線、たとえば電磁スペクトルの紫外および／または可視部分を吸収し、電子は基底状態から励起状態に励起すると考えられる。リン光材料の励起状態電子は項間交差と呼ばれる変化が進行し、それにおいて電子は励起状態で捕捉され、後に電磁放射線、たとえば、電磁スペクトルの可視領域の放射を伴って基底状態にゆっくりとのみ基底状態に戻る。リン光材料の励起状態から放射までの時間は１０−３秒から数時間およびさらには数日間の程度となりうる。この方法では、励起したリン光材料から放射される放射線は、入射放射線が停止後に長時間持続しうる。
【００５２】
フォトルミネセンス材料から放射される放射線のエネルギーは、入射する活性化放射線のエネルギーよりも一般に低いエネルギーである。このエネルギー差は「ストークスシフト」と呼ばれる。
【００５３】
本発明に好適なリン光材料としては、たとえば、米国特許第3,595,804号明細書に記載されるようなＺｎＣｄＳ：Ｃｕ：Ａｌ、ＺｎＣｄＳ：Ａｇ：Ａｌ、ＺｎＳ：Ａｇ：Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ：Ａｌなどの周知の金属硫化物リン光体、および米国特許第3,957,678号明細書に記載されるような希土類元素と同時活性化する金属硫化物、ならびにユウロピウムでドープされたアルカリ土類アルミン酸塩リン光体が挙げられ、ランタニド系列（たとえばランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびルテチウム）、スズ、マンガン、イットリウム、またはビスマスの元素などの１種類以上の共活性化剤を含むことが多い。このようなフォトルミネセンスリン光体の例は米国特許第5,424,006号明細書に記載されている。
【００５４】
本発明において有用な他のリン光材料としては、式ＭＯ・ｍＡｌ２Ｏ３：Ｅｕ２＋，Ｒ３＋（式中、ｍは１．６〜約２．２の範囲の数であり、Ｍはアルカリ土類金属（ストロンチウム、カルシウム、またはバリウム）であり、Ｅｕ２＋は活性化剤であり、Ｒは、１種類以上のランタニド系列の３価の希土類材料（たとえばランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム）、イットリウム、またはビスマス共活性化剤である）を有するアルカリ土類アルミン酸塩酸化物が挙げられる。このようなリン光体の例は、米国特許第6,117,362号明細書に記載されるもの、および式ＭｋＡｌ２Ｏ４：２ｘＥｕ２＋，２ｙＲ３＋（式中、ｋ＝１−２ｘ−２ｙであり、ｘは約０．０００１〜約０．０５の数であり、ｙは約ｘ〜３ｘの範囲の数であり、Ｍは、アルカリ土類金属（ストロンチウム、カルシウムまたはバリウム）であり、Ｅｕ２＋は活性化剤であり、Ｒは、１種類以上の３価の希土類材料（たとえばランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム）、イットリウム、またはビスマスの共活性化剤である）を有するアルカリ土類アルミン酸塩酸化物である。このようなリン光体の例は米国特許第6,267,911B1号明細書に記載されている。
【００５５】
本発明に好適な他のリン光材料は、式ＭＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｂ２Ｏ３：Ｒ（式中、Ｍは２種類以上のアルカリ土類金属（ストロンチウム、カルシウムまたはバリウム、またはそれらの組み合わせ）の組み合わせであり、Ｒは、Ｅｕ２＋活性化剤と、少なくとも１種類の３価希土類材料の共活性化剤、（たとえばランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム）、ビスマス、またはマンガンと組み合わせである）のアルカリ土類アルミン酸塩である。このようなリン光体の例は、米国特許第5,885,483号明細書に見ることができる。
【００５６】
上記のリン光材料は、一般に、電磁スペクトルのＵＶまたは均ＵＶ／可視領域を吸収し、後に３９０〜７００ｎｍを放射する。
【００５７】
理解できるように、多くの他のリン光体も本発明に有用である。このような有用なリン光体は、Yen and Weber,Inorganic phosphors:compositions, preparation and optical properties, CRC Press, 2004に記載されている。
【００５８】
理論に固執使用とするものではないが、選択されたフォトルミネセンス蛍光材料は、入射する活性化電磁放射線、たとえば、電磁スペクトルの紫外、可視、および／または赤外部分を吸収し、電子が基底状態から励起状態に励起する。このようなフォトルミネセンス蛍光材料の場合、電子は急速に基底状態に戻り、続いて電磁放射線、たとえば、紫外線、可視光、および／または赤外線を放射する。フォトルミネセンス蛍光材料の励起状態から放射が起こるまでの時間は、１０−８秒程度となりうる。フォトルミネセンス蛍光材料からの連続した放射は、活性化エネルギーが停止すると停止する。放射エネルギーは、入射する活性化放射線エネルギーよりも一般に低い。
【００５９】
本発明に有用な選択されたフォトルミネセンス蛍光材料としては、可視光および／または赤外線の範囲で吸収し、可視光および／または赤外線の範囲で放射するフォトルミネセンス蛍光材料が挙げられる。たとえば、可視光範囲で吸収し、可視光範囲で放射するフォトルミネセンス蛍光材料としては、たとえば、クマリン４、クマリン６、およびクマリン３３７などのクマリン類；ローダミン６Ｇ、ローダミンＢ、ローダミン１０１、ローダミン１９、ローダミン１１０、およびスルホローダミンＢなどのローダミン類；ナイルレッド（Ｎｉｌｅ  ｒｅｄ）およびクレシルバイオレットなどのフェノキサゾン類；スチリル類；カルボスチリル類；スチルベン類；ならびにフルオレセイン類が挙げられる。電磁スペクトルの可視領域を吸収し、遠可視および赤外領域で放射するフォトルミネセンス蛍光材料の例としては、たとえば、ナイルブルー、ＩＲ  １４０（CAS# 53655-17-7）、ＩＲ  １２５（CAS# 3599-32-4）、およびＤＴＴＣＩ（CAS# 3071-70-3）が挙げられる。以下の表１は、本発明に好適な一部のフォトルミネセンス蛍光材料の吸収および放射特性である。
【００６０】
【表１】
2011524474.tif 000003
【００６１】
フォトルミネセンスリン光材料が、選択されたフォトルミネセンス蛍光材料と混合されると、フォトルミネセンスリン光材料の放射を、フォトルミネセンス蛍光材料が吸収することができ、続いて放射が起こり、これは、フォトルミネセンスリン光体の励起に使用したエネルギーよりも低いエネルギーに下方ストークスシフトを示す。フォトルミネセンス蛍光材料からの放射エネルギーは、このような放射線を吸収する能力のため選択された第２のフォトルミネセンス蛍光材料によって吸収することができる。第２のフォトルミネセンス蛍光材料は、第１のフォトルミネセンス蛍光材料から放射されたエネルギーよりも低いエネルギーに下方ストークスシフトを示す。選択された放射が実現されるまでさらなるストークスシフトを示すため、追加のフォトルミネセンス蛍光材料を選択することができる。選択された放射は、電磁スペクトルの部分的または完全に赤外領域内となるように選択することができる。一般に、１つのフォトルミネセンスリン光材料またはフォトルミネセンス蛍光材料のストークスシフトは２０〜１００ｎｍの範囲である。より長いストークスシフトを得るために、複数のフォトルミネセンス蛍光材料を使用して、カスケーディングストークスシフトを発生させることができる。カスケーディングストークスシフトは、あるフォトルミネセンス材料の放射を別のフォトルミネセンス蛍光材料が連続的に吸収し、より長波長で再放射することによって発生する。複数回起こると、５０ｎｍを大きく超えるストークスシフトを得ることができる。
【００６２】
フォトルミネセンスリン光材料およびフォトルミネセンス蛍光材料は混合することができるし、これらの材料は、観察者に向かって外側に配置された蛍光材料含有層を有する異なる層中で別々にすることもできる。活性化エネルギーは外部蛍光面を透過して、下にあるリン光材料を活性化し、その放射が外層中の蛍光材料を活性化する。
【００６３】
フォトルミネセンスリン光材料および／またはフォトルミネセンス蛍光材料を含む組成物の量子効率は、一方のフォトルミネセンス材料の発光スペクトルともう一方のフォトルミネセンス材料の吸収スペクトルとの重なり合う程度、およびフォトルミネセンス蛍光材料が結合マトリックスを含むポリマー中に分子的に分散する程度などの多数の要因に依存しうる。フォトルミネセンス蛍光材料がポリマー中に分子的に分散するため、または選択された１種類以上のポリマー中の固溶体として存在するために、フォトルミネセンス蛍光材料が液体担体媒体中の溶液となること、および選択されたポリマーと相溶性となることが重要である。
【００６４】
フォトルミネセンスリン光材料とフォトルミネセンス蛍光材料との選択された混合、またはそれより作製された層によって、入射電磁エネルギー、たとえば、紫外、可視、またはそれらの組み合わせによってチャージまたは活性化することができ、部分的または完全に赤外で放射することができる組成物が得られる。活性化されたフォトルミネセンスリン光材料は活性化放射線を除去した後も長時間放射線を放射し続けるため、フォトルミネセンス組成物は部分的または完全に電磁スペクトルの赤外領域内の放射線を放射し続ける。
【００６５】
本発明の繊維の活性化、およびそれらの後の放射の検出は、異なる時間および離れた場所で行うことが可能なことが容易に分かる。したがって、本発明の繊維、それより製造した布、その繊維を含有する物体は、電磁放射線でチャージすることができる。放射線は、遮断することができ、本発明の繊維、それより製造した布、およびその繊維を含有する物体を異なる場所に移動させながら、活性化を停止して長時間後でも検出可能な放射を続けることができる。
【００６６】
選択されたフォトルミネセンス蛍光材料を、前述のフォトルミネセンスリン光材料およびフォトルミネセンス蛍光材料を含有するフォトルミネセンス組成物中にさらに混入させることによって、励起源と外部の電磁放射線源から最初に活性化される選択されたフォトルミネセンス材料の吸光度スペクトルとの組み合わせを最適にすることができる。
【００６７】
この性質を示す本発明のフォトルミネセンス蛍光材料は、リン光材料を含むフォトルミネセンス組成物中に混入することができるし、前述または後述のいずれかのこのようなフォトルミネセンス組成物、またはその両方をコーティングする繊維シース中に存在することもできる。
【００６８】
高強度および残光に関してルミネセンス材料の性能を最適化するために、個別のフォトルミネセンス材料およびこのような材料の混合物を、種々の条件、たとえば、励起条件または環境的配慮において使用するよう適合させる必要がある。フォトルミネセンスリン光粒子および組成物の保護に適した光分解を最小限にする耐水性組成物が求められている。性能を向上させるために使用されるフォトルミネセンスリン光材料および／またはあらゆる追加のフォトルミネセンス蛍光材料の選択以外に、フォトルミネセンス組成物の発光強度および／または残光は、フォトルミネセンスリン光材料が分散される方法および使用される添加剤の両方、並びに組成物が塗布される方法の影響を大きく受けることに留意すべきである。
【００６９】
バインダー、分散剤、湿潤剤、レオロジー調節剤、光安定剤などの組成物材料の選択および使用が不適切であると、組成物から放射される発光強度が低下することがある。これは、たとえばフォトルミネセンスリン光粒子の凝集または沈殿のために、配合した材料の取り扱い中、または配合した材料の後のいずれかで生じうる。発光強度および／または残光の低下は、不完全な励起および／または放出される放射線の散乱が原因である場合がある。フォトルミネセンス発光の散乱は、フォトルミネセンスリン光材料の凝集のため、またはフォトルミネセンスリン光顔料分散体を安定化させるために選択された１種類以上の添加剤によって電磁放射線が散乱されたためのいずれかによって生じうる。最終的な結果として発光強度および残光が低下する。
【００７０】
フォトルミネセンス組成物に昼光色を付与するために、可視電磁放射線を吸収する顔料の形態の着色剤を使用すると、このような顔料がフォトルミネセンス発光を吸収しない場合でさえも、フォトルミネセンス発光の散乱、またはフォトルミネセンスリン光材料の不十分なチャージングのいずれかが理由となって、フォトルミネセンス強度および残光が低下することがある。したがって、発光強度を最大にするためには、吸収性顔料の使用を回避すべきである。しかし留意すべきこととして、マーキングの昼光色を調節するために吸収性顔料を選択的に使用することによってステルスマーキングの作製を補助することができ、それによってフォトルミネセンスマーキングは周辺領域と溶け合って、そのため通常条件下では知覚できなくなる。使用する顔料の量を少なく維持することによって、放射シグネチャーの発光強度および残光に対する悪影響を最小限にすることができる。
【００７１】
前述したように、ステルス識別の場合には、発光は、人間の観察者には通常は観察できない。しかし、可視光の感知に関する人間の能力は広範囲にわたることに留意すべきである。したがって、夜間条件に長時間順応して、フォトルミネセンスマーキングを有する物体の非常に近くに立っている場合でさえも、鋭い視力を有する人間の観察者でさえも全く発光を感知できない状況が存在しないことが望ましい、高感度の用途で、フォトルミネセンス繊維のコア中またはフォトルミネセンス繊維のコア上のシース層中のいずれかに可視光吸収性顔料を混入することによって高度なステルス検出を確実に実現することができる。
【００７２】
選択されたフォトルミネセンス材料の励起スペクトル内の電磁放射線を吸収せず、選択されたフォトルミネセンス材料と相溶性でもある、フォトルミネセンス材料用のポリマーバインダー樹脂のみを選択することが重要である。そうでなければ、フォトルミネセンス材料の励起が抑制されるので、このことは重要である。選択されたポリマー材料の発光強度に対する影響が最小限となること、すなわち、フォトルミネセンスの顕著な消光を示さないこともまた望ましい。本発明の組成物に好適なバインダー樹脂としては、アクリレート類、たとえばＮｅｏＣｒｙｌ（登録商標）Ｂ−８１８、ＮｅｏＣｒｙｌ（登録商標）Ｂ−７３５、ＮｅｏＣｒｙｌ（登録商標）Ｂ−８１３、およびそれらの組み合わせ（これらすべてはＤＳＭ  ＮｅｏＲｅｓｉｎｓ（登録商標）より入手可能な溶媒溶解性のアクリル樹脂である）、ポリ塩化ビニル類、ポリウレタン類、ポリカーボネート類、ポリエステル類、ならびにナイロン６またはナイロン６，６などのナイロン類、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。
【００７３】
フォトルミネセンス材料は、ガラス繊維および／またはポリシロキサン構造中にブレンドとして、ならびにコア／シースまたはその他の繊維用途の両方として含めることもできる。
【００７４】
液体担体は、フォトルミネセンス材料に悪影響を与えず、フォトルミネセンス組成物用に選択されたフォトルミネセンス蛍光材料を溶解させることができるあらゆる溶媒であってよい。液体担体の選択において、ポリマーが液体担体に対して可溶性である場合、そのポリマー溶液は透明となるべきであり、わずかな曇りも示すべきではなく、そうでなければ、発光強度の透過に悪影響が生じる。一般に、高極性溶媒は、発光を消光する可能性が増加し、そのため一般には回避すべきである。好適な液体担体としては、グリコール類、グリコールエーテル類、グリコールアセテート類、ケトン類、トルエンおよびキシレンなどの炭化水素類が挙げられる。
【００７５】
本発明の組成物中に有用な光安定剤としては、ＵＶ吸収剤、一重項酸素捕捉剤、酸化防止剤、およびまたは混合物、たとえば、Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）２９２、Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）４０５、Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ（登録商標）２０２０２、Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）３２８、またはそれらの組み合わせ（これらすべてはＣｉｂａ（登録商標）Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ製である）。
【００７６】
好適なレオロジー調節剤としては、ポリマー尿素ウレタン類、および変性尿素類、たとえば、ＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉｅ（登録商標）のＢＹＫ（登録商標）４１０およびＢＹＫ（登録商標）４１１が挙げられる。
【００７７】
本発明の組成物に好適な分散剤としては、顔料親和性基を有するアクリル酸−アクリルアミドポリマー類、アミン官能性化合物および酸の塩、ヒドロキシル官能性カルボン酸エステル類、ならびにそれらの組み合わせ、たとえば、すべてＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉｅ（登録商標）のＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）−１８０、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）−１８１、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）−１０８、およびＤｅｇｕｓｓａ  ＧｍｂＨのＴＥＧＯ（登録商標）Ｄｉｓｐｅｒｓ  ７１０が挙げられる。
【００７８】
ポリエーテルシロキサンコポリマー類、たとえば、ＴＥＧＯ（登録商標）Ｗｅｔ  ２７０および非イオン性有機界面活性剤、たとえばＴＥＧＯ（登録商標）Ｗｅｔ  ５００、およびそれらの組み合わせなどの湿潤剤；ならびに有機変性ポリシロキサン類、たとえば、ＴＥＧＯ（登録商標）Ａｉｒｅｘ  ９００などの脱気剤および消泡剤などの他の展開剤を本発明の組成物中に混入することができる。
【００７９】
本発明のフォトルミネセンス組成物によると、成分は、約１０％〜５０％のバインダー樹脂、約１５％〜５０％の液体担体、２％〜３５％のフォトルミネセンスリン光材料、０．５％〜５．０％の分散剤、０．２％〜３．０％のレオロジー調節剤、０．１％〜３．０％の光安定剤、０．２％〜２．０％の脱気剤、０．２％〜３．０％の湿潤剤、および０．１％〜２．０％のフォトルミネセンス蛍光材料であってよい。
【００８０】
本発明の繊維は、溶液紡糸、溶融紡糸、溶融押出、および射出成形などのあらゆる周知の繊維製造方法によって製造することができる。本発明において、モノフィラメント繊維は、フォトルミネセンスリン光材料とフォトルミネセンス蛍光材料との両方を含有する繊維組成物から紡糸することができる。本発明において、繊維は、コア／シース構成であって、コアは、フォトルミネセンスリン光材料およびフォトルミネセンス蛍光材料の両方と、前述の組成物の他の成分とを含有し、シースは、同じ組成物、または異なる組成物を含有するが、フォトルミネセンス材料は全く含有しない、コア／シース構造に形成することができる。コアは、フォトルミネセンスリン光材料のみを含有することができ、シースは、フォトルミネセンス蛍光材料を含有することができる。コアは、フォトルミネセンスリン光材料およびフォトルミネセンス蛍光材料の両方を含有することができ、一方、シースもフォトルミネセンス蛍光材料を含有することができる。ある蛍光材料は、チャージング放射線を吸収して、コア中のフォトルミネセンスリン光体材料のチャージングに有用な放射線を放射することができ、次に放射線を放射して、それを蛍光材料が使用することで赤外放射シグネチャーが得られる。これらの構造のそれぞれにおいて、前述したように、放射シグネチャーが完全にまたは部分的に電磁スペクトルの赤外領域内にあるように、フォトルミネセンス材料が選択される。
【００８１】
本発明の繊維を他の繊維、または繊維が関連する物体材料と混合して、それらが目視で区別できなくなるようにするために、シースは最適化された量の着色剤を含有することもできる。
【００８２】
本発明の他の繊維構造は、導電性コア、繊維強化コア、ガラス繊維コア、反射性コア、または繊維に所望の特性を付与することが意図された材料で構成される他のコアなどの非フォトルミネセンス材料を含有する、コア／シース／シース構造の内部コアを含む。第１のシースは、コア中に使用される前述のように使用されるフォトルミネセンス組成物の１つで構成されてよく、第２のシースは、フォトルミネセンスのまたは非フォトルミネセンスのいずれかである前述のシース材料の１つで構成されてよい。
【００８３】
たとえば、他の繊維と目立たないように混合すること；たとえば、化学物質または水分ならびに光分解などからの繊維の保護；ならびに赤外放射シグネチャーの日光可視性の向上なとの特定の用途に望ましい、機械的強度、耐摩耗性、目視による配色、繊維に望ましい特性を付与することが意図されたさらなるシースを、上述の本発明のすべての繊維は、コア／シースまたはコア／シース／シース構造上に含むことができる。効率を最大にするためには、繊維からの発光は、繊維から外側に向かうのであり、光ファイバー構造に典型的なように長さ方向に繊維を出て行くのではないことに留意されたい。したがってコアとすべてのシースとの間の屈折率差を最小限に維持すべきである。
【００８４】
コアは、前述のようなフォトルミネセンス組成物の種々のシースで周囲がコーティングされた光ファイバーであってよく、それによって本発明の繊維の別の一実施形態が得られる。
【００８５】
他の構成の繊維も本発明に好適である。たとえば、海島型は、１つ以上の島繊維がフォトルミネセンスリン光材料およびフォトルミネセンス蛍光材料の両方を含有する島繊維で構成されることができ、一方、海は非ルミネセンス材料も含有することができ、あるいは島がフォトルミネセンスリン光材料のみを含有し、海がフォトルミネセンス蛍光材料を含有する。しかし、島はフォトルミネセンスリン光材料およびフォトルミネセンス蛍光材料の両方を含有することができ、一方、海はフォトルミネセンス蛍光材料を含有することができる。フォトルミネセンス材料は、前述のように、放射シグネチャーが完全にまたは部分的に電磁スペクトルの赤外領域内となるように選択される。ある蛍光材料は、吸収するチャージング放射線を吸収して、コア中のフォトルミネセンスリン光体材料のチャージングに有用な放射線を放出することができ、次に放射線を放射して、それを一連の蛍光材料が使用することで赤外放射シグネチャーが得られる。他の構成では、一部の島は、非発光性であってよく、強度、導電性などの他の所望の繊維特性を得るために含まれる。
【００８６】
これらの構成は、本発明の繊維構造の単なる数種類の例であるが、フォトルミネセンスリン光材料およびフォトルミネセンス蛍光材料が同じ組成物中に存在するか、または多成分の構成中で分離される、あるいは、フォトルミネセンスリン光材料およびフォトルミネセンス蛍光材料が同じ組成物中に存在し、追加のフォトルミネセンス材料が多成分繊維の別の部分に存在する他の構成で、最終結果は、完全にまたは部分的に電磁スペクトルの赤外領域内にある放射シグネチャーとなる。
【００８７】
本発明の組成物を使用して、完全または部分的のいずれかで赤外領域内で発光するフォトルミネセンス布、あるいは布または繊維を含有する物体の製造方法は、前述のフォトルミネセンス繊維を布または物体の上または中のいずれかに使用する種々の技術を含むことができる。たとえば、前述の組成物が布中に使用される技術としては、当技術分野で容易に知ることができる多数の方法を使用した繊維の製織が挙げられる。さらに、本発明の繊維を非ルミネセンス繊維とともに布を製織して、完全にまたは部分的に赤外領域内にある周知のあらかじめ決定されたフォトルミネセンスパターンを有する布を得ることができる。繊維を使用して、パターン、マーク、識別などを布または他の基体の上または中に刺繍することができる。
【００８８】
完全または部分的のいずれかで赤外領域内で発光するフォトルミネセンス繊維、それより製造した布、およびその繊維を含有する物体は、物体の製造中にフォトルミネセンス繊維を含めることにより前述の繊維を物体中に混入することによって製造することもできる。たとえば、押出成形により製造可能なプラスチック物体の場合、前述のいずれかの繊維を物体の組成物に全組成物の２〜３０％で加え、押出成形することによって、本発明の方法による識別または検出が可能な物体を得ることができる。物体の製造中に繊維が含まれるフォトルミネセンス物体の製造は、成形、押出成形などの種々の製造技術を含むことができる。識別、検出、および認証の目的では、物体をフォトルミネセンス組成物で部分的にコーティングすることのみが必要となる。
【００８９】
本発明の繊維は、より小さな断片に切断して、他の材料と組み合わせ加工することで、完全にまたは部分的に電磁スペクトルの赤外部分でフォトルミネセンスを示す物体を得ることができる。
【００９０】
上述のフォトルミネセンス繊維、それより製造した布、およびその繊維を含有する物体は、電磁放射線、たとえば、紫外、近紫外またはそれらの組み合わせを使用して、メタルハライドランプ、蛍光灯、または十分な量の適切な可視光、ＵＶ線、またはその両方を含有するあらゆる光源、ならびに日光が雲によって遮断されていると思われるときなどの直接または拡散的のいずれかの日光などの多数の従来方法によって、チャージまたは活性化することができる。このようなときに、繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体をチャージまたは活性化するのに十分な放射線が存在する。活性化源を除去することができ、本発明の繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体は、選択された領域内の放射線を放射し続け、たとえば、活性化放射線が全く存在しない暗闇中などで検出される。
【００９１】
明確に指摘すべきこととして、本発明のフォトルミネセンス繊維、それより製造された布、および物体は、フォトルミネセンス層を空間的および時間的に分離することができ、ステルス検出が可能である。ステルスであろうとなかろうと、これらのマーキングが活性化されると、活性化エネルギーを除去または停止してから長時間後でも発光が持続し、後の時点でステルス条件下で検出を行うことができる。活性化後も発光が持続するため、マーキング、またはマーキングを有する物体を、活性化源から遠くに移動させて、ステルス条件下で検出することができ、すなわち、検出中にはマーキングの活性化は不要であり、さらにマーキングからの発光は肉眼では感知できない。
【００９２】
本発明の繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体は、所望の放射線を放出し続けるので、繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体のチャージング、ならびに放射シグネチャーの検出は空間的および時間的に分離され、すなわち検出ステップは、活性化ステップから離れた時間および場所で行うことができる。このため、本発明の繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体は、チャージして、活性化の場所から離すこと、またはチャージした後、チャージング源を除去することのどちらも行うこともできる。さらに、検出は、本発明の繊維、それより製造した布、および／またはその繊維物を含有する物体および／または活性化源から離れて行うことができる。
【００９３】
識別または認証の目的で、本発明のフォトルミネセンス繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体からの選択された放射シグネチャーを検出する検出器が使用される。このような検出器は、フォトルミネセンス放射を増幅する能力を有する場合もあるし、有さない場合もある。増幅を有する検出装置の一例は暗視装置である。暗視装置は、可視光（存在する場合）、赤外線、または可視光と赤外線との両方のいずれかを検出することができる。検出装置は、特定の放射シグネチャーを検出するように設計することができる。必要であれば、検出器に増幅能力を組み込むことができる。検出器は、放射シグネチャーの特定の波長を読み取るように設計することができ、あるいは、特定の検出器に適した放射線を放射するように繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体を作製することができる。本発明の方法および繊維の性質のため、検出は、活性化から離れた時間および場所で行うことができる。
【００９４】
特定の条件下では、検出装置は、無関係の供給源からの放射線による悪影響を受け、放射シグネチャーとこのような偽りの放射線との間を検出器が区別できないために、意図する繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体の識別または検出が困難となる場合がある。これらの条件下では、検出装置、たとえば暗視装置は、無関係の可視光を除去するように設計されたフィルターを取り付けることによって、識別または検出を向上させることができる。
【００９５】
選択された放射シグネチャーから得られる画像の種類は、繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体から放射される全体な画像化の形態であってもよいし、布またはその繊維を含有する物体中のパターンの形態であってもよい。画像は、アルファベット、数字、または英数字のマーキング、ならびに幾何学的図形および名称などのパターンおよび記号の形態の情報特性を有するものであってもよい。この方法では、識別または検出は、時間および日付、ならびにメッセージなどのいずれかの最新情報を有する局所的なものであってよい。
【００９６】
識別または検出方法では、フォトルミネセンス繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体が、放射シグネチャーを可能にし、人間の観察者によって検出可能となりうるフォトルミネセンスマーキングを形成するために使用される方法と、このようなフォトルミネセンスマーキングからのこのような放射がステルスであり、「秘密」または「ステルス」検出が可能となる方法との両方が考慮される。放射が部分的にのみ電磁スペクトルの赤外領域内にある場合にステルス識別を実施する場合、可視発光成分は、人間の観察者によって検知できないのに十分な少なさである。繊維、それより製造した布、またはその繊維を含有する物体のいずれかの場合の前述のステルスマーキングの識別または検出は、選択された放射シグネチャーを検出するために設計された装置を使用してのみ行うことができる。
【００９７】
本発明の繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体を使用し、秘密検出を具現する具体化識別または検出方法によって、物体、人、または動物の検出または識別に採用することができる。このようなフォトルミネセンスマーキングを上または中に使用できるフォトルミネセンス繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体は、たとえば、味方または敵、ならびに形跡マーキングを示すための軍事物体を含む。このようなマーキングは、選択された要員によってのみ検出されるように設計される。ステルス検出用マーキングの使用例としては、飛行機またはヘリコプターの着陸地域、あるいは友軍の存在もしくは不在を明らかにするマーキングが挙げられる。
【００９８】
本発明の繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有し、秘密および非秘密の両方のマーキングを具現する物体の識別または検出方法によって、たとえば、固定式戦闘装置、移動式戦闘装置、衣服の戦闘用品、あるいは戦闘員によって着用されているか、または戦闘員によって携帯されている戦闘用具、戦車、固定砲、移動砲、兵員輸送車、ヘリコプター、飛行機、船、潜水艦、ライフル銃、ロケット弾発射機、半自動火器、自動火器、機雷、潜水器具、潜水服、ナップサック、ヘルメット、防具、パラシュート、および水筒の識別が可能となる。
【００９９】
本発明の繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体を使用し、ステルスおよび非ステルスの両方のマーキングを具現する識別または検出方法によって、たとえば、固定式戦闘装置、移動式戦闘装置、衣服の戦闘用品、あるいは戦闘員によって着用されているか、または戦闘員によって携帯されている戦闘用具、戦車、固定砲、移動砲、兵員輸送車、ヘリコプター、飛行機、船、潜水艦、ライフル銃、ロケット弾発射機、半自動火器、自動火器、機雷、潜水器具、潜水服、ナップサック、ヘルメット、防具、パラシュート、および水筒の識別が可能となる。
【０１００】
本発明の繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体によって、輸送用乗物、たとえば、バス、飛行機、タクシー、地下鉄車両、自動車、およびオートバイの標識付け、追跡、および位置決めなどの識別または検出が可能となる。
【０１０１】
本発明の繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体を使用し、ステルスまたは非ステルスのいずれかのマーキングを具現する識別または検出方法は、スポーツおよび娯楽などの用途、たとえば、狩猟および魚釣りの用途においても使用することができ、これらは、他の猟師または釣り人を識別または検出するように設計される。ステルスマーキングは、ベスト、ズボン、シャツ、またはジャケットなどの狩猟用途に特に有用となることがあり、この場合、他の猟師を識別または検出するための赤外線放射検出装置を使用することによって事故を回避することができ、同時に可視発光は検出できないので、狩猟される動物を驚かすのは回避される。
【０１０２】
ステルスマーキングを具現する識別または検出組成物は、セキュリティが必要な用途において特に有用となりうる。
【０１０３】
本発明の繊維、それより製造した布、および／または本発明の繊維を含有する物体は、多種多様な物品または物体に適用可能な偽造防止用途に使用することもできる。前述の方法により作製したフォトルミネセンス繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体は、偽造防止用途、たとえば、通貨、ＣＤまたはＤＶＤなどの著作権侵害防止用途、高級品、スポーツ用品などにおいて使用することができる。これらの用途の多くにおいて、偽造される物体が、物体を認証する繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体を含有することを、潜在的な偽造者が気づかないことが重要になる。秘密マーキングは、偽造された物体は有さない日付コードまたはその他の識別コートなどでコード化することもできる。
【０１０４】
本発明の繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体は、フィルム、たとえば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ゴム、またはポリ塩化ビニルのフィルム、あるいは金属板、たとえば、アルミニウム、銅、亜鉛、真鍮、銀、金、スズ、または青銅の板などの担体材料上に取り付けることができる。接着材料、たとえば高または低剥離強度を有する接着剤、あるいは磁性材料などの他の層を担体材料に加えることができる。フォトルミネセンス繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体が上に取り付けられた担体材料は、物体に永久に取り付けることができるし、あるいは、識別または検出を変更、更新、または除去することができるように、移動可能にすることもできる。このような用途によって、物体自体が製造プロセスを経ることなく、その物体が、本発明の識別または検出機能を有することが可能になる。この用途では、たとえば、安全性用途またはセキュリティ用途において、情報が古くなったときに、フォトルミネセンス繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体が、取り外し可能なフィルムまたは板の形態で上に取り付けられた担体材料を、更新された情報を有するフォトルミネセンス繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体が上に取り付けられた別の担体材料と交換することができる。
【０１０５】
本発明の繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体によって、フォトルミネセンス物体であって、少なくとも一部のフォトルミネセンス蛍光材料が、第１のフォトルミネセンス層の上または下のいずれかの第２のフォトルミネセンス層中に混入され、このような第１のフォトルミネセンス層は、フォトルミネセンスリン光材料、またはフォトルミネセンスリン光材料とフォトルミネセンス蛍光材料とを含み、この物体からの正味の放射は、完全または部分的のいずれかで赤外領域内にある、フォトルミネセンス物体を製造することが可能となる。このような第２のフォトルミネセンス層は第１のフォトルミネセンス層の保護コーティングとしても機能できることに留意すべきである。本発明の繊維、布、またはその繊維を含有する組成物は、上記層のいずれにおいても使用することができる。
【０１０６】
本発明の繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体を使用して製造された物体は、表面粗さ、または選択された放射シグネチャーを吸収する物体中の材料のいずれかが原因となって、放射された電磁放射線を不十分に反射することによって低い発光強度を有しうる。結果として、フォトルミネセンス組成物からの放射を反射する反射層または反射コーティングを下塗りとして使用することで、放射シグネチャーを反射することができる表面を得ることができる。したがって、最初に反射層を担体材料上または物体自体の上のいずれかに取り付けて、続いて本発明の繊維、それより製造した布、および／または本発明の繊維を含有する物体を含有する１つ以上のフォトルミネセンス層を取り付けることができる。
【０１０７】
さらに、不都合な環境条件が存在するこれらの繊維、それより製造した布、および／またはその繊維を含有する物体の特定の使用では、保護、たとえば、湿潤条件殻の保護、機械的摩耗に対する抵抗性、および改善された堅牢性が必要とされる。これらの用途においては、保護層またはシースの使用が非常に好都合となりうる。下にあるフォトルミネセンス材料を保護することが意図された光分解防止（ａｎｔｉ−ｐｈｏｔｏｌｙｓｉｓ）材料を含有する保護シースを調製することもできる。さらに、前述の保護コーティングを有する物体に保護トップコートを塗布することができる。このような保護トップコートは、一部またはすべてのフォトルミネセンス蛍光材料を含むこともできる。
【０１０８】
ａ）１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料と、
ｂ）１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料と
を含むフォトルミネセンス繊維であって；
１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料は、組成物上に入射する励起源からの電磁放射線、または別のフォトルミネセンス材料の放射、またはその両方のいずれかによってチャージまたは活性化された場合に電磁エネルギーを吸収および放射するように選択され、１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料は、１種類以上のフォトルミネセンス材料からの放射を吸収し、電磁エネルギーを放射して、選択された放射シグネチャーが得られ、その放射シグネチャーの一部またはすべてが電磁スペクトルの赤外部分にあるように選択され、フォトルミネセンス材料は、１つのフォトルミネセンス材料の放射が別のフォトルミネセンス材料の吸光度と重なり合うように選択され、選択された放射シグネチャーは、１種類以上の選択されたフォトルミネセンス蛍光材料の放射であり、このような放射は、他のいずれのフォトルミネセンス材料によっても実質的に吸収されない、フォトルミネセンス繊維。
【０１０９】
ａ）１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料と、
ｂ）１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料と
を含むフォトルミネセンス繊維であって；
１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料は、組成物上に入射する励起源からの電磁放射線、または別のフォトルミネセンス材料の放射、またはその両方のいずれかによってチャージまたは活性化された場合に電磁エネルギーを吸収および放射するように選択され、１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料は、１種類以上のフォトルミネセンス材料からの放射を吸収し、電磁エネルギーを放射して、選択された放射シグネチャーが得られ、その放射シグネチャーの一部またはすべてが電磁スペクトルの赤外部分にあるように選択され、フォトルミネセンス材料は、１つのフォトルミネセンス材料の放射が別のフォトルミネセンス材料の吸光度と重なり合うように選択され、選択された放射シグネチャーは、１種類以上の選択されたフォトルミネセンス蛍光材料の放射であり、このような放射は、他のいずれのフォトルミネセンス材料によっても実質的に吸収されず、さらに、繊維が、コアと第１のシースとを含み、コアが、１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料と、場合により１種類以上の蛍光材料とで構成され、シースが、１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料で構成される、フォトルミネセンス繊維。
【０１１０】
ａ）１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料と、
ｂ）１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料と
を含むフォトルミネセンス繊維であって；
１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料は、組成物上に入射する励起源からの電磁放射線、または別のフォトルミネセンス材料の放射、またはその両方のいずれかによってチャージまたは活性化された場合に電磁エネルギーを吸収および放射するように選択され、１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料は、１種類以上のフォトルミネセンス材料からの放射を吸収し、電磁エネルギーを放射して、選択された放射シグネチャーが得られ、その放射シグネチャーの一部またはすべてが電磁スペクトルの赤外部分にあるように選択され、フォトルミネセンス材料は、１つのフォトルミネセンス材料の放射が別のフォトルミネセンス材料の吸光度と重なり合うように選択され、選択された放射シグネチャーは、１種類以上の選択されたフォトルミネセンス蛍光材料の放射であり、このような放射は、他のいずれのフォトルミネセンス材料によっても実質的に吸収されず、さらに、繊維が、コアと第１のシースとを含み、コアが、１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料と、場合により１種類以上の蛍光材料とで構成され、シースが、１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料で構成され、１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料で構成される第２のシースをさらに含む、フォトルミネセンス繊維。
【０１１１】
外側シースをさらに含み、外側シースが、色を変える成分、色をマスクする成分、繊維を保護する成分、光分解防止成分、赤外放射信号の日光可視性を増加させる成分、またはそれらの組み合わせを含む、上記３つの繊維のいずれか。
【０１１２】
上記４つの繊維のいずれかから製造された布。
【０１１３】
上記４つの繊維のいずれかから製造された布の使用方法であって、布がステルス検出および識別に使用される、方法。
【０１１４】
ａ）１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料と、
ｂ）１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料と
を含むフォトルミネセンス繊維であって；
１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料は、組成物上に入射する励起源からの電磁放射線、または別のフォトルミネセンス材料の放射、またはその両方のいずれかによってチャージまたは活性化された場合に電磁エネルギーを吸収および放射するように選択され、１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料は、１種類以上のフォトルミネセンス材料からの放射を吸収し、電磁エネルギーを放射して、選択された放射シグネチャーが得られ、その放射シグネチャーの一部またはすべてが電磁スペクトルの赤外部分にあるように選択され、フォトルミネセンス材料は、１つのフォトルミネセンス材料の放射が別のフォトルミネセンス材料の吸光度と重なり合うように選択され、選択された放射シグネチャーは、１種類以上の選択されたフォトルミネセンス蛍光材料の放射であり、このような放射は、他のいずれのフォトルミネセンス材料によっても実質的に吸収されず、コアは、フォトルミネセンス放射に対して反射性、強化繊維、導電性繊維、または光ファイバーである、フォトルミネセンス繊維。
【０１１５】
ａ）１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料と、
ｂ）１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料と
を含むフォトルミネセンス繊維であって；
１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料は、組成物上に入射する励起源からの電磁放射線、または別のフォトルミネセンス材料の放射、またはその両方のいずれかによってチャージまたは活性化された場合に電磁エネルギーを吸収および放射するように選択され、１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料は、１種類以上のフォトルミネセンス材料からの放射を吸収し、電磁エネルギーを放射して、選択された放射シグネチャーが得られ、その放射シグネチャーの一部またはすべてが電磁スペクトルの赤外部分にあるように選択され、フォトルミネセンス材料は、１つのフォトルミネセンス材料の放射が別のフォトルミネセンス材料の吸光度と重なり合うように選択され、選択された放射シグネチャーは、１種類以上の選択されたフォトルミネセンス蛍光材料の放射であり、このような放射は、他のいずれのフォトルミネセンス材料によっても実質的に吸収されず、コアは、フォトルミネセンス放射に対して反射性、強化繊維、導電性繊維、または光ファイバーであり、さらに、繊維は第２のシースをさらに含み、第１のシースは、１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料と、場合により１種類以上の蛍光材料とで構成され、第２のシースは、１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料で構成される、フォトルミネセンス繊維。
【０１１６】
ａ）１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料と、
ｂ）１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料と
を含むフォトルミネセンス繊維であって；
１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料は、組成物上に入射する励起源からの電磁放射線、または別のフォトルミネセンス材料の放射、またはその両方のいずれかによってチャージまたは活性化された場合に電磁エネルギーを吸収および放射するように選択され、１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料は、１種類以上のフォトルミネセンス材料からの放射を吸収し、電磁エネルギーを放射して、選択された放射シグネチャーが得られ、その放射シグネチャーの一部またはすべてが電磁スペクトルの赤外部分にあるように選択され、フォトルミネセンス材料は、１つのフォトルミネセンス材料の放射が別のフォトルミネセンス材料の吸光度と重なり合うように選択され、選択された放射シグネチャーは、１種類以上の選択されたフォトルミネセンス蛍光材料の放射であり、このような放射は、他のいずれのフォトルミネセンス材料によっても実質的に吸収されず、コアは、フォトルミネセンス放射に対して反射性、強化繊維、導電性繊維、または光ファイバーであり、さらに、繊維は第２のシースをさらに含み、第１のシースは、１種類以上のフォトルミネセンスリン光材料と、場合により１種類以上の蛍光材料とで構成され、第２のシースは、１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料で構成され、１種類以上のフォトルミネセンス蛍光材料で構成される第３のシースをさらに含む、フォトルミネセンス繊維。
【０１１７】
外側シースをさらに含み、外側シースが、色を変える成分、マスクする成分、繊維を保護する成分、またはそれらの組み合わせを含む、先行する３つの繊維のいずれか。
【０１１８】
先行する４つの繊維のいずれかから製造された布。
【０１１９】
先行する４つの繊維のいずれかから製造された布の使用方法であって、布がステルス検出および識別に使用される、方法。
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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