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Verfahren zur Nachbehandlung von Leuchtpulvern
Bekanntlich werden Leuchtpulver aus verschiedenen anorganischen Stoffen hergestellt, welche gemeinsam geglüht und nachfolgend vermahlen werden. Unter Einwirkung einer Erregerstrahlung, z. B. einer ultravioletten Strahlung, können solche Leuchtpulver sichtbares Licht aussenden. Hiebei enthalten die Leuchtpulver ausser den Grundmaterialien in geringer Menge auch zumindest einen Aktivator. Um aus diesen Stoffen hierauf eine zum Auftragen auf die Verwendungsstelle, z. B. die Innenwandfläche eines Leuchtröhrenkolbens, geeignete stabile Suspension zu bereiten, wird nach der Vermahlung aus dem Leuchtpulver mittels eines Lösungsmittels oder eines Lösungsmittelgemisches, welches hier eher als Dispersionsmittel wirkt, und eines organischen Bindemittels eine Suspension verfertigt.
Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, die Nachbehandlung derartiger Leuchtpulver zu verbessern.
Unter Nachbehandlung sollen hiebei diejenigen Massnahmen verstanden werden, die erfindungsgemäss vorzunehmen sind, um von einem bereits an sich leuchtfähigen Leuchtpulver ein zur Bereitung einer sehr stabilen Suspension geeignetes Leuchtpulver zu erhalten.
Es hat sich herausgestellt, dass bei Leuchtpulvern die Reinheit des Materials eine grosse Rolle spielt, da die Leuchtfähigkeit verunreinigter Leuchtpulver sehr stark abnimmt. Daher werden bereits die Ausgangsstoffe für das Leuchtpulver sehr gründlich gereinigt, und es ist der ausgeglühte Stoff, d. h. das rohe, noch unvermahlene Leuchtpulver, ebenfalls verhältnismässig rein. Im Laufe der Vermahlung und der nachfolgenden Suspensionsbereitung können aber Verunreinigungen des Leuchtpulvers auftreten, wodurch dessen Leuchtfähigkeit verringert wird. Die bisher bekannten Verfahren zur Nachbehandlung von Leuchtpulvern haben sich in dieser Hinsicht als nicht völlig zufriedenstellend gezeigt.
Weiters hat es sich als schwierig erwiesen, gleichmässige Leuchtstoffüberzüge herzustellen. Dies ist dadurch begründet, dass die bekannten Leuchtpulversuspensionen verhältnismässig stark zur Sedimentation neigen. Man hat versucht, diesem Nachteil durch Verwendung teurer Bindemittel bzw. Lösungsmittelgemische zu begegnen, jedoch konnte auch hier noch kein völlig zufriedenstellendes Ergebnis erzielt werden. Ausserdem entstehen durch die teuren und komplizierten Bindemittel bzw. Lösungsmittelgemische erhöhte Kosten und kompliziertere Verfahrensschritte.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und besteht darin, dass das nach dem Glühen vermahlene und gegebenenfalls gewaschene Leuchtpulver auf eine Temperatur von 500 bis 600 C wieder erhitzt und vor seiner vollkommenen Abkühlung auf unter 100 C mit einem geschmolzenen organischen lipophilen Stoff vermischt wird, wobei als organischer lipophiler Überzugs- stoff vorzugsweise mindestens einer der nachstehenden Stoffe, wie Ölsäure, Paraffin, Stearin, Ceresin, Methylmethacrylat oder ein Stearat, verwendet wird. Die Vermischung der Leuchtpulverkörnchen mit den organischen lipophilen Stoffen erfolgt hiebei bei einer Temperatur von z. B. 100 bis 200 C.
Auf diese Weise kann die Technologie der Leuchtpulvernachbehandlung wesentlich verbesssert bzw. vereinfacht werden. Zunächst ergibt sich durch den Überzug der Leuchtpulverkörnchen, welcher Über- zug vom organischen lipophilen Stoff gebildet ist, eine wesentlich erhöhte Lagerfähigkeit des Leuchtpulvers, ohne dass eine Verunreinigungsgefahr besteht. Es bildet hiebei der organische lipophile Überzug der Leuchtpulverkörnchen gleichsam einen Schutzmantel, welcher Verunreinigungen der Leuchtpulverkörnchen im Laufe der verschiedenenen Arbeitsgänge der Suspensionsaufbereitung wirksam verhindert.
Dadurch, dass das Leuchtpulver lagerfähig wird, besteht die Möglichkeit, grössere Leuchtpulvermengen auf Lager zu halten, aus welchen je nach Bedarf eine Suspension bereitet werden kann. Dadurch werden die Gesamtkosten zur Herstellung des Leuchtstoffüberzuges geringer.
Vorteilhaft ist hiebei, dass der organische lipophile Überzugsstoff mitsamt dem ebenfalls organischen
Bindemittel anlässlich des üblichen Ausbrennens der getrockneten Suspensionsschicht verbrennt, so dass kein gesonderter Arbeitsgang zur Entfernung des organischen lipophilen Überzugsstoffes notwendig ist.
Es hat sich herausgestellt, dass die beschriebenen günstigen Eigenschaften des Leuchtpulvers stark davon abhängig sind, ob die ganze Oberfläche der einzelnen Körnchen oder nur ein Teil derselben mit
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dem organischen lipophilen Überzugsstoff überzogen ist. Weiters wurde gefunden, dass die an der Oberfläche der Leuchtpulverkörnchen absorbierte Feuchtigkeit der Absetzung des organischen lipophilen Stoffes entgegenwirkt. Desgleichen wirkt strukturelles Wasser des Leuchtpulvers nachteiligt auf die Ausbildung des organischen lipophilen Überzuges der einzelnen Körnchen ein. Die Erhitzung der Leuchtpulverkörnchen nach dem Mahl- bzw. Waschvorgang sichert nun, dass einerseits das an der Oberfläche der Körnchen adsorbierte Wasser und anderseits auch das strukturelle Wasser zumindest an der Oberfläche der Körnchen mit Sicherheit entfernt wird.
Dadurch, dass die Vermischung der Leuchtpulverkörnchen im noch warmen Zustand (etwa 100-200 C) mit dem organischen lipophilen Stoff erfolgt, wird verhindert, dass eine Neuadsorption von Feuchtigkeit stattfindet, und es wird dadurch ein einwandfreier Überzug der Körnchen mit dem organischen lipophilen Stoff gewährleistet.
Die mit dem organischen lipophilen Überzug versehenen Leuchtpulverkörnchen können nun in an sich bekannter Weise zu Suspensionen verarbeitet werden. Hiebei hat es sich herausgestellt, dass die mit den in erfindungsgemässer Weise nachbehandelten Leuchtpulvern hergestellten Suspensionen äusserst stabil sind und über eine relativ lange Zeitdauer (mehrere Stunden) praktisch überhaupt keine Sedimentation zeigen. Dadurch können wesentlich gleichmässigere Leuchtstoffüberzüge hergestellt werden als dies bisher möglich war.
Im Zusammenhang mit der erhöhten Stabilität der, aus in erfindumgsgemässer Weise nachbehandelten Leuchtpulvern bereiteten Suspensionen wird es möglich, die durchschnittliche Korngrösse der Leuchtpulver grösser als bisher zumeist üblich zu wählen. Es kann bei Verwendung von in erfindungsgemässer Weise nachbehandelten Leuchtpulvern die Korngrösse der einzelnen Leuchtpulverkörnchen zwischen etwa 10 und etwa 20 ia liegen.
Hiedurch wird einerseits der Vorteil erzielt, dass man den Leuchtpulverausgangsstoff nicht so fein vermahlen muss, anderseits wird auch die Leuchtfähigkeit des Leuchtpulvers verbessert, da erfahrungsgemäss die Leuchtfähigkeit von Leuchtpulvern, deren Anteil an sehr feinen Körnchen relativ gross ist, geringer als die Leuchtfähigkeit von Leuchtpulvern ist, bei welchen der Anteil an sehr feinen Körnchen nicht so hoch ist. Die Ursache dafür ist darin zu sehen, dass einzelne der sehr feinen Körnchen eine verminderte oder fast gar keine Leuchtfähigkeit mehr besitzen.
Im Rahmen der Erfindung können die Leuchtpulverkörnchen im Prinzip mit jedem beliebigen organischen lipophilen Stoff überzogen werden. Aus praktischen Gründen ist es jedoch zweckmässig, einen solchen Überzugsstoff zu wählen, welcher in den zur Suspensionsbereitung verwendeten Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen eine möglichst geringe Löslichkeit aufweist, da ansonsten der Überzug der Körnchen beeinträchtigt wird. Ölsäure, Paraffin, Stearin, Ceresin, Methylmethacrylat oder Salze der Stearinsäure haben sich als besonders geeignet erwiesen.
Die deutsche Patentschrift Nr. 640113 erwähnt zwar bereits ein Verfahren zur Nachbehandlung von Pigmenten bei welchem das Pigment nach seiner Vermahlung an den Oberflächen seiner von anhaftendem Wasser befreiten Körnchen mit einer Überzugsschicht aus einem organischen lipophilen Stoff (Ölsäure) versehen wird. Die Entfernung der an der Oberfläche der Körnchen adsorbierten Feuchtigkeit erfolgt jedoch hiebei durch ein Lösungsmittel. Auf diese Weise ist aber die Entfernung des sich beim Mahlen, Sieben, Sichten usw. bildenden strukturellen Wassers-das durch die Adsorption von Feuchtigkeit entsteht, wobei ein Teil der adsorbierten Feuchtigkeit sehr stark gebunden wird-der Leuchtpulverkörnchen nicht möglich.
Es bildet daher das "strukturelle" Wasser sowie das beim Abkühlvorgang sich gegebenenfalls wieder auf den Leuchtpulverkörnchen niederschlagende adsorbierte Wasser ein Hindernis für den Überzug mit einem organischen lipophilen Stoff, so dass dieser Überzug nur mangelhaft ausfällt. Dadurch werden aber die Sedimentationseigenschaften einer mit einem derartigen Leuchtpulver hergestellten Suspension wesentlich verschlechtert.
Es wurden Vergleichsversuche durchgeführt, welche diese Verschlechterung der Sedimentationseigenschaften eindrucksvoll zeigen. Es wurden drei Suspensionen bereitet, wobei die Zusammensetzung aller drei Suspensionen wie folgt war : 50 ml Butylacetat, 50 ml Amylacetat, 2 g Collodium-Wolle, 0, 3 g Dibutylphtalat, 20 g Halophosphat-Leuchtstoff.
Die erste Suspension enthielt einen Leuchtstoff, welcher in erfindungsgemässer Weise mit einer Menge von 1 Gew.-% Ölsäure nachbehandelt wurde, wobei die Homogenisierung in einem Porzellantiegel stattfand. Die zweite Suspension enthielt den gleichen Leuchtstoff, welcher in üblicher Weise, d. h. ohne Nachbehandlung, in dem Bindemittel suspendiert wurde. Die dritte Suspension enthielt schliesslich einen nach dem erwähnten Verfahren gemäss der deutschen Patentschrift Nr. 640113 nachbehandelten Leuchtstoff. Dieser wurde nach dem Trocknen und Auskühlen mit 10 ml Toluol, welches (0, 2 g) Ölsäure enthielt, in einem Porzellantiegel zerrieben und bei Zimmertemperatur getrocknet. Alle drei Suspensionen wurden zur selben Zeit geschüttelt und dann stehen gelassen.
Nach 5 h zeigte sich bei der den in erfindungsgemä- sser Weise nachbehandelten Leuchtstoff enthaltenden Suspension praktisch keine Sedimentation, während diejenige Suspension, welche den in üblicher Weise behandelten Leuchtstoff enthielt, eine deutliche Sedimentation aufwies. Noch stärker war die Sedimentation bei jener Suspension, welche das nach dem erwähnten Verfahren in der deutschen Patentschrift Nr. 640113 nachbehandelte Leuchtpulver enthielt.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird im nachstehenden an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
Beispiel 1 : 1000 g Halophosphat-Leuchtpulver werden nach dem Glühen und der hienach folgenden Vermahlung zwecks Entfernung des adsorbierten und strukturellen Wassers auf etwa 500-600 C erhitzt.
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Nach Abkühlung auf etwa 100 C werden dem Leuchtpulver 5 g Ölsäure und 10 g Paraffin zugesetzt, und das Gemisch wird in einer Kugelmühle aus Porzellan während etwa 2 h gut vermischt und homogenisiert. Man erhält ein Leuchtpulver, dessen Körnchen eine Korngrösse von 5 bis 20 V, aufweisen und an ihrer Oberfläche mit organischem lipophilem Stoff überzogen sind.
Beispiel 2 : Zu 1000 g gemäss Beispiel 1 behandeltem Leuchtpulver werden statt Ölsäure und Paraffin 10 g flüssiges Stearin zugesetzt. Nach 2minutiger Homogenisierung in einer Kugelmühle bei 30 U/min wird ein Leuchtpulver mit Körnchen einer Korngrösse von 5 bis 20 fil erhalten, die an ihrer Oberfläche einen Überzug aus einem organischen lipophilen Stoff (Stearin) aufweisen.
Die Weiterverarbeitung kann wie folgt durchgeführt werden :
20 kg eines gemäss Beispiel 1 oder 2 hergestellten Leuchtpulvers, dessen durchschnittliche Korngrösse zwischen etwa 10 und 20 zo liegt, werden in eine aus Porzellan bestehende Kugelmühle von 60 1 Fassungsvermögen eingebracht. In dieser Mühle befinden sich Porzellankugeln verschiedenen Durchmessers (zwischen 20 und 80 mm) im Gesamtgewicht von etwa 40 bis 45 kg. In diese Kugelmühle werden ausser dem Leuchtpulver nochfolgende Stoffe eingebracht : 420 g hochviskose, mit Alkoholbenetzte Kollodiumwolle (Gewicht auf die Trockensubstanz berechnet) als Bindemittel, ferner 250 ml Dibutylphtalat als Weichmachungsmittel und 251 Butylacetat als Lösungsmittel.
Nach Verschliessen der Mühle wird dieselbe mit 42 U/min in Drehung gesetzt und ihr Inhalt durch 5000-15. 000 Umdrehungen der Mühle homogenisiert.
Hienach ist die Suspension bereits fertig, muss jedoch vor ihrer Verwendung noch mit einer der herzustellen gewünschten Leuchtstoffschichtstärke entsprechenden Menge von Butylacetat verdünnt werden. Die oben genannte Suspension ist leicht aufschüttelbar und 1-2 Tage lang stabil, im Gegensatz zu solchen Suspensionen, die auf genau dieselbe Art, aber mit einem normalen, d. h. nicht mit einem organischen, lipophilen Stoff überzogenen Leuchtpulvel hergestellt wurden, welche Suspensionen nur 1-2 h lang stabil sind.
Man kann auch vorerst ein Dispergierungsmittel herstellen, indem man in 35 1 Butylacetat 420 g hochviskose Kollodiumwolle löst und 250 ml Dibutylphtalat zusetzt und das ganze gut vermischt. Diese Lösung wird durch ein Glasfilter Nr. 1 (internationale Feinheitsbezeichnung) mit Verwendung von Vakuum filtriert. Die derart filtrierte Lösung wird in die vorgenannte Kugelmühle eingebracht, in welcher sich ausser den Kugeln bereits 20 kg gemäss Beispiel l oder 2 hergestelltes Leuchtpulver befinden. Nach kurzzeitiger Homogenisierung, welche gegebenenfalls auch ohne Verwendung der Kugelmühle durch Zusammenreiben durchgeführt werden kann, erhält man eine Suspension, welche die vorhin angegebene gute Stabilität besitzt.
Verwendet man statt des teuren Butylacetats das wesentlich billigere Lösungsmittel A", ein aus Alkohol, Äthylacetat und Aceton bestehendes Lösungsmittelgemisch, oder ein in der Lackindustrie übliches anderes, z. B. benzinhältiges, billiges Lösungsmittelgemisch, so erhält man immer noch eine Suspension der genannten guten Stabilität.