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Verfahren zur Herstellung von Halophosphat-Leuchtstoffen für Leuchtstofflampen
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Halophosphat-Leuchtstoffen für Leuchtstofflampen, welches zur Verbesserung der Haftfähigkeit des Leuchtstoffes dient.
Es ist seit langer Zeit bekannt, dass die Korngrössenverteilung des zur Beschichtung der Innenwand von Leuchtstofflampen dienenden Leuchtstoffes hinsichtlich der Sicherung des Wirkungsgrades der Leuchtstofflampen sowie der zweckmässigen Struktur der Leuchtstoffschicht einen wichtigen Faktor darstellt.
Gemäss einschlägiger Literatur liegt die optimale Korngrösse zwischen 5 und 20je. Zur Herstellung dieser Korngrössen wird der Leuchtstoff, insbesondere Halophosphat-Leuchtstoff, allgemein zermahlen.
Bei den üblichen Zerkleinerungsanlagen, z. B. Kugelmühlen, beträgt jedoch der Anteil an Körnern,
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Leuchtstoffes nachteilig sind, bei einem Zerkleinerungsgrad, bei welchem der Hauptanteil des Leuchtstoffes in den oben angegebenen optimalen Korngrössen liegt, etwa 30%.
Da durch eine derart hohe Menge an feinen Körnern (deren Durchmesser weniger als 5 ju beträgt) der optische Wirkungsgrad der Leuchtstofflampen in hohem Masse verringert wird, werden die Körner, deren Durchmesser weniger als 5 betragen, mittels entsprechender Verfahren (Hydrozyklon, Windsichter) aus dem Leuchtstoff entfernt.
Bekannt ist ferner ein Verfahren, bei dem durch die entsprechende Wahl der Korngrössenverteilung in denAusgangskomponenten des Leuchtstoffes und der Glühverhältnisse die erwünschte Korngrössenverteilung bereits von vornherein gesichert wird. Diese Entfernung von Körnern mit einem Durchmesser unter 5 Jl ist erfahrungsgemäss unbedingt nötig und entscheidend wichtig. Durch den Anteil dieser Korngrössen im bereits zermahlenen Mahlgut (etwa 3CJ1/o) werden nämlich die optischen Eigenschaften des Leuchtstoffes in sehr hohem Masse verschlechtert, somit ist die Anwesenheit von Korngrössen unterhalb 5 p im Leuchtstoff unerwünscht.
Es ist bekannt, dass Körner kleinen Durchmessers (infolge ihrer relativ grösseren spezifischen Oberfläche) von haftfähigkeitserhöhender Wirkung sind. Es wurden daher als Kompromisslösung zur Erhöhung der Haftfähigkeit des Leuchtstoffes an der Glaskolbenwand verschiedene Mahlgüter - deren chemische Zusammensetzung von der des Leuchtstoffes verschieden ist, so z. B. TiO, SiO-dem Leuchtstoff beigemischt.
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handlung nicht einfach ist.
Die Haftfähigkeit ist eine Funktion der spezifischen Oberfläche, sie nimmt bei abnehmender Korngrösse exponentiell zu, beim Fehlen von Körnern mit kleinem Durchmesser wird daher die Haftfähigkeit bedeutend herabgesetzt. Aus diesem Grunde können bei der Herstellung, bei Transport und bei Verwendung der Leuchtstofflampen Mängel auftreten. Zu ihrer Vermeidung soll die Haftfähigkeit von Leuchtstoffschichten, welche aus Leuchtstoff obiger Korngrössenverteilung hergestellt worden sind, erhöht werden.
Zur Erhöhung der Haftfähigkeit sind mehrere Verfahren bekanntgeworden, so z. B. gemäss der deutschen Patentschrift Nr. 1085966 und der brit. Patentschrift Nr. 852,867, bei welchen zur Erhöhung der Haftfähigkeit dem Leuchtstoff feinkörniges Bariumtetraphosphat beigemischt wird. Gemäss der deutschen Patentschrift Nr. 1177269 wird dem Leuchtstoff zur Erhöhung der Haftfähigkeit feinzermahlenes six 2 bzw. TiO zugegeben. Gemäss den deutschen Patentschriften Nr. 869815, Nr. 871036, Nr. 862802 und Nr. 939162 werden zur Erhöhung der Haftfähigkeit Grundschichten aus organischen Siliciumverbindungen verwendet.
Es sind zur Erhöhung der Haftfähigkeit Versuche mit vielen verschiedenen Stoffen unternommen worden. Als gemeinsames Merkmal kann die Verwendung von Zusatzstoffen, deren chemische Zusammensetzung von der des Leuchtstoffes grundverschieden ist, genannt werden.
Die erwähnten Verfahren sind aber nicht nur deshalb von Nachteil, da sie fein zermahlene Fremdstoffe verwenden, sondern auch deshalb, das bei Gewinnung des Leuchtstoffes entsprechender Korngrö- ssenverteilung etwa 3CP/o des Stoffes verloren geht.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Halophosphat-Leuchtstoff für Leuchtstofflampen, bei dem der Leuchtstoff so weit gemahlen wird, dass etwa 7cl1/0 des Mahlgutes eine Korngrösse von 5 bis 20 ja aufweist, wonach die Korngrössen unterhalb von 5 li entfernt werden bzw.
von vornherein ein Leuchtstoff mit einer Korngrössenverteilung von 5 bis 20 ja hergestellt wird, besteht im wesentlichen darin, dass dem Anteil des Leuchtstoffes der Korngrösse von 5 bis 20 p ein Zusatzstoff der Korngrösse kleiner als, jedoch in der Grössenordnung von dz und der Zusammensetzung, die im wesentlichen gleich der des Leuchtstoffes ist, in einer Menge von 2 bis 8'10 bezogen auf die Menge des Leuchtstoffes der Korngrösse 5 bis 20 p beigemischt wird.
Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ist darin zu erblicken, dass der Leuchtstoff durch Zugabe des Zusatzstoffes mit einer Zusammensetzung, die im wesentlichen gleich der des Leuchtstoffes ist, eine hohe Haftfähigkeit bei erhöhten optischen Eigenschaften aufweist.
Bei den durchgeführten Versuchen wurde gefunden, dass hinsichtlich der haftfähigkeitserhöhenden Wirkung, der betriebsmässigen Verwendung sowie der Wirtschaftlichkeit gegenüber den bekannten Verfahren ein wesentlich günstigeres Ergebnis erzielt werden kann, falls im Rahmen der Erfindung ein geringer Anteil der bei der Korngrössenauftrennung aus dem Leuchtstoff abgeschiedenen Fraktion kleinerer Korngrösse dem Leuchtstoff einer bestimmten Korngrösse zurückgemischt wird. Unter Rückmischung ist die teilweise Zugabe einer bereits abgetrennten Menge einer bestimmten Korngrösse, zu der Restmenge mit einer bestimmten Korngrösse, zu verstehen.
Eine Möglichkeit, um eine erwünschte Fraktion zu erhalten, ergibt sich aus dem z. B. durch einen Hydrocyclon abgeschiedenen Anteil des arteigenen Stoffes. Eine andere Lösung besteht darin, die Zermahlung des Grundstoffes so lange fortzusetzen, bis die gesamte Stoffmenge einer Korngrösse kleiner als, jedoch in der Grössenordnung von 2, u erreicht.
Eine andere Möglichkeit ist, nur die Grundkomponente des Leuchtstoffes, das ist der Leuchtstoff ohne Aktivator, bis zur entsprechenden Korngrösse zu zermahlen.
Die Kornverteilungskurve des durch das erfindungsgemässe Verfahren erhaltenen Leuchtstoffes unterscheidet sich von den üblichen Verteilungskurven darin, dass sie neben einem Maximum bei der Korngrösse von etwa 8 bis 12 p, welches optimale optische Eigenschaften sichert, im Bereich unter 2 p noch ein kleineres Maximum aufweist. Somit findet man also in der Kornverteilungskurve der gemischten Leuchtstoffe zwei Maxima, von denen das eine im Bereich von unterhalb 2 ja, das andere oberhalb etwa 5 ja liegt.
In einer derart geringen Menge kommt die Verschlechterung, welche durch kleine Körner hervorgerufen wird, nicht zur Geltung, während die Haftfähigkeit der Leuchtstoffschicht sprunghaft erhöht wird. Bei den durchgeführten Versuchen enthielten die rückgemischten Fraktionen kleiner Korngrössen
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in einer solchen Menge zugegeben, dass der Anteil der Körner mit einer Korngrösse unterhalb von 2 max 8% betrug. Diese Höhe des Anteiles ist nur für die Haftfähigkeitserhöhung von Bedeutung, beeinflusst aber die optischen Eigenschaften der Schicht, z. B. Lichtdurchlässigkeit, optische Gleichmässigkeit, nicht nachteilig.
Zu ebenfalls gutem Ergebnis führt auch die oben erwähnte Wahl der Korngrössenverteilung bzw. der Ausglühbedingungen bei der Herstellung des Leuchtstoffes derart, dass die Korngrössen des fertigen Leuchtstoffes im Bereich von 5 bis 20 liegen. wobei 2 bis f11/o eines Leuchtstoffes, dessen Korngrösse kleiner als, jedoch in der Grössenordnung von 2 li liegt, zugegeben werden.
Es wurden gute Hafteigenschaften erzielt, gleichgültig ob der dem Anteil des Leuchtstoffes mit der Korngrösse oberhalb 5 Jl hinzugemischte Anteil der Korngrösse kleiner als, jedoch in der Grössenordnung von 2 p aus gemahlenem Leuchtstoff mit oder ohne Aktivator bestand.
Wird als hinzuzumischender Anteil Leuchtstoff ohne Aktivatoren verwendet, so ist gesichert, dass die Ultraviolettstrahlung durch die grossen Körner mit gutem Wirkungsgrad absorbiert wird, wodurch die beim Betrieb mit einer Lichtverminderung verbundene Photolyse Ausschliesslich auf die grssen Körner mit geringer spezifischer Oberfläche beschränkt wird. Die Photolyse kann ferner im Sinne der Erfindung dadurch weiter vermindert werden, dass der feinkörnige Leuchtstoffzusatz bei einer Temperatur von 6000C über 2 h geglüht wird.
Besondere Vorteile der Erfindung sind darin zu erblicken, dass durch die Verwendung der arteigenen Komponenten des Leuchtstoffes keine Fremdstoffe erforderlich sind, und ferner, dass der an sich bereits wertlose Anteil des Leuchtstoffes kleinerer Korngrösse nützlich verwendet werden kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
Beispiel 1: Es werden 30 kg von, mit Mangan und Antimon aktiviertem, Halophosphat-Leuchtstoff in an sich bekannter Weise zermahlen. DerZermahlungsgrad wird so eingestellt, dass die maximale Korngrösse des Mahlgutes 20 u beträgt. Aus dem Mahlgut wird der Anteil, dessen Korngrösse kleiner als 5 beträgt und der etwa 30% des Mahlgutes beträgt, entfernt. Hienach wird aus dem Anteil mit der Korngrösse kleiner 2 bol 2, 4 kg ausgewogen und mit dem Anteil höherer Korngrösse vermischt (wobei es zur Vermeidung der Aggregation der feinen Körner zweckmässig ist, den feinkörnigen Zusatz vorher in ein Bindemittel einzumahlen), wonach in an sich bekannter Weise die Leuchtstoffmasse angefertigt wird.
Beispiel 2 : Es wird wie im Beispiel 1 beschrieben, vorgegangen, wobei die Korngrössen des Leuchtstoffes unterhalb 5 li ausgesondert werden. Hienach werden dem Anteil hoher Korngrösse 2,4 kg künstliches Apatit-Kristallpulver beigemischt, welches keinen Antimon- und Manganaktivator enthält, und dessen Korngrösse weniger als 2 jan beträgt, wonach aus dem Gemisch in an sich bekannter Weise die Leuchtstoffmasse hergestellt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Halophosphat-Leuchtstoffen für Leuchtstofflampen, bei dem der Leuchtstoff so weit gemahlen wird, dass etwa 70go des Mahlgutes eine Korngrösse von 5 bis 20 p aufweist, wonachdie Korngrössen unterhalb von 5 u entfernt werden bzw.
von vornherein ein Leuchtstoff mit einer Korngrössenverteilung von 5 bis 20 hergestellt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass dem Anteil des Leuchtstoffes der Korngrösse 5 bis 20 ein Zusatzstoff der Korngrösse kleiner als, jedoch in der Grössenordnung von 2 p, und der Zusammensetzung, die im wesentlichen gleich der des Leuchtstoffes ist, in einer Menge von 2 bis fro bezogen auf die Menge des Leuchtstoffes der Korngrösse 5 bis 20 p beigemischt wird.