CN101596515A - 管内壁涂覆层形成方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及管内壁涂覆层形成方法和设备。一种用于在管的内壁上形成涂覆层的方法包括：在使用火焰对模具进行加热时，将管缠绕到模具上，以便将管形成为期望的形状；以及从管的至少一端将具有第一电势的涂料吹入管内，其中，模具和火焰分别具有与第一电势不同的第二电势和第三电势，以便利用第一电势与第二电势和第三电势之间的电势差使涂料在管的内壁上形成涂覆层。本发明还提供了一种具有至少一个通过这样的方法所形成的涂覆层的管和一种包括这样的管的灯。

Description

管内壁涂覆层形成方法和设备
技术领域
本发明涉及涂覆层形成方法和设备。具体而言，本发明涉及用于在管的内壁上形成涂覆层的方法和设备。
背景技术
现有技术中有许多在诸如灯管、灯泡之类的物体的内壁上形成涂覆层的方法。例如，在一种用于在玻璃灯管的内壁上形成荧光体涂覆层的常规方法中，将由荧光体的粉末、粘合剂(binder)、水等形成的悬浮液填充到玻璃灯管中。填充到玻璃灯管中的悬浮液借助于重力在玻璃灯管内移动，从而在玻璃灯管的内壁上形成荧光体涂覆层。然后，通过加热的空气来对内壁上形成有荧光体涂覆层的玻璃灯管进行干燥。然后，在500-600℃的温度下对干燥后的荧光体涂覆层进行烘焙，此时，粘合剂通过氧化作用而去除，以避免由于粘合剂的存在而导致玻璃灯管的光输出减小的问题，由此得到可用作荧光灯管的、内壁上形成有去除了粘合剂的荧光体涂覆层的玻璃灯管。上述玻璃灯管可以是直管或螺旋管。
在一种用于在高强度放电(High Intensity Discharge，HID)灯的椭球形灯泡的内壁上形成涂覆层的常规方法中，通过外部充电装置使包含荧光体的粉末状混合物带电。然后通过带电的喷嘴将带电的粉末状混合物吹入灯泡内。由于通过30-50kV的高电压在喷嘴和灯泡之间建立了电场，带电的粉末状混合物由该电场驱使到灯泡的内壁上形成涂覆层。
然而，在采用这样的静电涂覆方法对长而窄的管进行涂覆时，可能难以在管上维持均匀的电荷来形成均匀的涂覆层。
相对于现有技术，需要一种能够以快速、成本效率高且高质量的方式在管的内壁上形成具有期望均匀度的涂覆层的方法和设备。
发明内容
本发明的实施例提供了一种能够以快速、成本效率高且高质量的方式在管的内壁上形成具有期望均匀度的涂覆层的方法和设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于在管的内壁上形成涂覆层的方法，包括：在使用火焰对模具进行加热时，将管缠绕到所述模具上，以便将所述管形成为期望的形状；以及从所述管的至少一端将具有第一电势的涂料吹入所述管内，其中，所述模具和所述火焰分别具有与所述第一电势不同的第二电势和第三电势，以便利用所述第一电势与所述第二电势和所述第三电势之间的电势差使所述涂料在所述管的内壁上形成涂覆层。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在管的内壁上形成涂覆层的设备，包括：模具，用于将管形成为期望的形状；火焰产生装置，配置成产生用于对所述模具进行加热的火焰；以及吹送装置，配置成从所述管的至少一端向所述管内吹入具有第一电势的涂料，其中，所述模具具有与所述第一电势不同的第二电势，并且所述火焰产生装置还配置成使所述火焰具有与所述第一电势不同的第三电势，以便能够利用所述第一电势与所述第二电势和所述第三电势之间的电势差使所述涂料在所述管的内壁上形成涂覆层。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种具有至少一个通过根据本发明的方法所形成的涂覆层的管。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种灯，包括具有至少一个通过根据本发明的方法所形成的涂覆层的管，其中所述管被用作灯管。
相对于现有技术中的通过填充悬浮液来形成涂覆层的常规方法，本发明的技术方案由于无需重力的介入，可以形成均匀的涂覆层。另外，由于无需湿式涂覆、干燥和烘焙等工艺步骤，可以节省涂覆工艺的成本。而且，由于无需使用粘合剂和水，也可以节省涂覆工艺的成本。另外，由于没有使用粘合剂，因而在将管用作荧光灯管时，涂覆层中不会有由于烘焙不充分而残留的粘合剂，从而提高了光输出。
此外，相对于现有技术中的常规静电涂覆方法，本发明的技术方案由于在缠绕的管内进行静电涂覆，可以减小必须施加电场的区域，从而易于维持均匀的电场，以便在管的内壁上形成均匀的涂覆层。另外，由于火焰具有导电率，所以可以在管的外部周围形成均匀的电势，以便形成均匀的电势差，使得涂料可以在管的内壁上形成均匀的涂覆层。而且，由于模具也可以具有电势并且模具的电势可以与火焰的电势相同，可以在管的周围形成更加均匀的电势差，使得涂料可以在管的内壁上形成更加均匀的涂覆层。此外，通过根据需要来设置火焰和模具具有不同的电势，可以在管的内壁上形成具有期望均匀度的涂覆层。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例所进行的描述，本领域的技术人员将能够更好地理解本发明。在附图中：
图1示出根据本发明的一个实施例的用于在管的内壁上形成涂覆层的方法的流程图；
图2示出根据本发明的一个实施例的用于在管的内壁上形成涂覆层的设备的示意图，其中管已经缠绕在模具上；
图3示出根据本发明的另一个实施例的用于在管的内壁上形成涂覆层的方法的流程图；以及
图4示出一种常规的玻璃螺旋管的制造工艺的流程图。
具体实施方式
为便于描述本发明的实施例，下面结合玻璃螺旋管的制造工艺来进行描述。然而，本领域的技术人员应当明白，根据本发明实施例的管并不限于玻璃螺旋管，而可以是其它适当材料和形状的管。
图4示出了一种玻璃螺旋管的常规制造工艺的流程图。
如图4所示，在步骤401，在炉内将玻璃管加热至其软化点。
在步骤403，利用空气压力将加热的玻璃管拉直。
在步骤405，将拉直的玻璃管移至由气体火焰加热的旋转螺旋模具上，以便将玻璃管缠绕到螺旋模具上形成玻璃螺旋管。此外，也可以使螺旋模具静止，而以适当的方式转动玻璃管本身来将玻璃管缠绕到螺旋模具上形成玻璃螺旋管。
在步骤407，向玻璃管内施加空气压力，以便使玻璃管在螺旋模具上形成正确的螺旋形状。
在步骤409，将具有正确的螺旋形状的玻璃管从螺旋模具上取下来，得到玻璃螺旋管。
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于在管的内壁上形成涂覆层的方法的流程图。
如图1所示，可选地，在步骤101，在预加热装置内将玻璃管预加热至其软化点。如上所述，所述管的材料并不限于玻璃，而可以是其它适当的材料。在某些情况下，步骤101可以省略。
可选地，在步骤103，利用气体压力将加热的玻璃管拉直。在某些情况下，步骤103也可以省略。
在步骤105，将拉直的玻璃管移至由火焰加热的旋转模具上形成玻璃螺旋管。如上所述，所述管并不限于形成为螺旋形，而是还可以形成为其它适当的形状，例如圆形、U形等。
例如，在省略步骤101和103的情况下，步骤105可以简化为直接将玻璃管移至由火焰加热的旋转模具上，以便将玻璃管缠绕到模具上形成玻璃螺旋管。
作为替换，也可以使模具静止，而以适当的方式转动玻璃管本身来将玻璃管缠绕到模具上形成玻璃螺旋管。
所述模具可以被施加有适当的电势，优选为地电势。另外，所述火焰可以具有与模具的电势相同的电势，优选为地电势。
可选地，在步骤107，从所述管的至少一端向所述管内施加气体压力，以便使所述管在模具上形成正确的形状。所使用的气体可以是空气或者氮气。在某些情况下，步骤107可以省略。
在步骤109，从所述管的至少一端将具有适当电势的涂料吹入所述管内，以便在所述管的内壁上形成涂覆层。所述涂料可以例如包括荧光体的粉末。优选地，所述涂料的电势可以比所述模具和所述火焰的电势低，例如是-30至-50kV。
由于火焰具有导电率，所以可以在所述管的外部周围形成均匀的电势。因此，通过所述具有均匀电势的火焰和所述具有电势的涂料，可以在所述管的周围形成均匀的电势差，从而可以使所述涂料在所述管的内壁上形成均匀的涂覆层。
另外，由于模具也具有电势，并且该电势可以与所述火焰的电势相同，所以可以在所述管的周围形成更为均匀的电势差，从而可以使所述涂料在所述管的内壁上形成更为均匀的涂覆层。
另外，可以利用在步骤107所施加的气体压力来将涂料吹入所述管内。
可选地，在步骤111，将内壁上形成有涂覆层的管从模具上取下来。在所述涂料包括荧光体的粉末的情况下，由此所获得的管可以用作荧光灯管。
图2示出了根据本发明的一个实施例的用于在管的内壁上形成涂覆层的设备的示意图。
如图2所示，用于在管的内壁上形成涂覆层的设备201可以具有模具203、火焰生成装置205和吹送装置207。
模具203可以用于形成具有期望形状的管，所述期望形状是例如螺旋形、圆形、U形等。模具203可以被施加有适当的电势，优选为地电势。优选地，模具203可以是可旋转的，以便将管缠绕到模具203上形成具有期望形状的管。作为替换，模具203也可以是固定的。此时，可以通过以适当的方式转动所述管本身来将所述管缠绕到模具203上形成具有期望形状的管。
火焰产生装置205可以产生用于对模具203进行加热的火焰。火焰产生装置205还可以使所述火焰具有与模具203的电势相同的电势，优选为地电势。
吹送装置207可以从管的至少一端向所述管内施加气体压力，以便使所述管在模具203上形成正确的形状。所使用的气体可以是空气或者氮气。吹送装置207还可以从所述管的至少一端将具有适当电势的涂料吹入所述管内。优选地，所述涂料的电势可以比所述火焰和模具203的电势低，例如是-30至-50kV。所述涂料可以例如包括荧光体的粉末。另外，吹送装置207可以利用如上所述向所述管内施加的气体压力来将涂料吹入所述管内。
由于火焰具有导电率，所以可以在所述管的外部周围形成均匀的电势。因此，通过所述具有均匀电势的火焰和所述具有电势的涂料，可以在所述管的周围形成均匀的电势差，从而可以使所述涂料在所述管的内壁上形成均匀的涂覆层。
另外，由于模具203也具有电势，并且该电势可以与所述火焰所具有的电势相同，所以可以在所述管的周围形成更为均匀的电势差，从而可以使所述涂料在所述管的内壁上形成更为均匀的涂覆层。
设备201还可以具有预加热装置(未示出)，用于将所述管预加热至所述管的软化温度。所述管可以由玻璃制成。吹送装置207可以利用气体压力将预加热的玻璃管拉直。
另外，根据本发明的另一个实施例，可以将具有至少一个通过根据本发明的方法在内壁上形成的涂覆层的管用作荧光灯管。此时，所述至少一个涂覆层可以包括包含荧光体的涂覆层。所述管可以由玻璃制成。另外，在例如玻璃灯管的情况下，所述至少一个涂覆层可以进一步包括在形成包含荧光体的涂覆层之前形成的保护性涂覆层，以便防止灯管中所使用的汞(Hg)进入到玻璃壁中。
另外，根据本发明的另一个实施例，具有至少一个通过根据本发明的方法所形成的涂覆层的管可以包括在灯中用作灯管。
尽管上面已经结合附图描述了本发明的一些实施例，然而本发明并不限于这些实施例。应当明白，本领域的技术人员在阅读了本发明的公开内容之后可以设计出对本发明的上述实施例的各种修改和变化，而这些修改和变化都应当被认为包含在所附权利要求所要求保护的范围内。
举例来说，在根据本发明实施例的用于在管的内壁上形成涂覆层的方法中，步骤描述的顺序并不对步骤执行的顺序构成限制，而是可以根据需要来调整执行的顺序。例如，步骤107可以与步骤109同时执行。步骤105也可以与步骤107和/或步骤109同时执行。图3示出了根据本发明的另一个实施例的用于在管的内壁上形成涂覆层的方法的流程图，其中与图1的不同之处在于，步骤105、107和109是同时执行的。此外，根据本发明实施例的方法的步骤可以根据需要来增加、删除或修改，而无需与以上所描述的步骤完全一致。例如，在一些实施例中，可以重复步骤109来形成多于一个涂覆层。在另外一些实施例中，步骤101和103可以省略，步骤105可以简化。在另外一些实施例中，步骤107也可以省略。
另外，涂料、火焰和模具的电势并不限于以上所描述的那样。例如，在根据本发明的一些实施例中，火焰的电势可以与模具的电势不同，使得可以根据需要来对所建立的电场进行整形，以便形成期望的涂覆层。就此而言，最佳的涂覆层可以是具有或多或少的恒定涂覆层厚度的均匀涂覆层，也可以是涂覆层厚度具有期望的梯度的不均匀涂覆层。例如，在模具的电势是地电势的情况下，火焰的电势可以是正电势，使得在管内壁的火焰侧所形成的涂覆层中的涂料比模具侧少。因此，可以使内壁的模具侧能够进行较多的反射，而使内壁的火焰侧能够进行较多的透射，从而优化了内壁上形成有这样的涂覆层的灯管的光输出。在根据本发明的一些实施例中，可以将火焰的电势与模具的电势设置为相差涂料与火焰或模具的电势差的20％至30％。

Claims (25)

1.一种用于在管的内壁上形成涂覆层的方法，包括：
在使用火焰对模具进行加热时，将管缠绕到所述模具上，以便将所述管形成为期望的形状；以及
从所述管的至少一端将具有第一电势的涂料吹入所述管内，
其中，所述模具和所述火焰分别具有与所述第一电势不同的第二电势和第三电势，以便利用所述第一电势与所述第二电势和所述第三电势之间的电势差使所述涂料在所述管的内壁上形成涂覆层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过旋转所述模具来将所述管缠绕到所述模具上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：
在将所述管缠绕到所述模具上之前，将所述管预加热至软化温度。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二电势与所述第三电势相同。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一电势与所述第二电势和所述第三电势之间的电势差是30至50kV。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第二电势和所述第三电势是地电势。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二电势与所述第三电势不同。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二电势与所述第三电势相差了所述第一电势与所述第二电势或所述第三电势之间的电势差的20％至30％。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一电势与所述第二电势或所述第三电势之间的电势差是30至50kV。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二电势或所述第三电势是地电势。
11.一种用于在管的内壁上形成涂覆层的设备，包括：
模具，用于将管形成为期望的形状；
火焰产生装置，配置成产生用于对所述模具进行加热的火焰；以及
吹送装置，配置成从所述管的至少一端向所述管内吹入具有第一电势的涂料，
其中，所述模具具有与所述第一电势不同的第二电势，并且所述火焰产生装置还配置成使所述火焰具有与所述第一电势不同的第三电势，以便能够利用所述第一电势与所述第二电势和所述第三电势之间的电势差使所述涂料在所述管的内壁上形成涂覆层。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述模具是可旋转的。
13.根据权利要求11或12所述的设备，还包括：
预加热装置，配置成将所述管预加热至软化温度。
14.根据权利要求11或12所述的设备，其中，所述第二电势与所述第三电势相同。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述第一电势与所述第二电势和所述第三电势之间的电势差是30至50kV。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述第二电势和所述第三电势是地电势。
17.根据权利要求11或12所述的设备，其中，所述第二电势与所述第三电势不同。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述第二电势与所述第三电势相差了所述第一电势与所述第二电势或所述第三电势之间的电势差的20％至30％。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述第一电势与所述第二电势或所述第三电势之间的电势差是30至50kV。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述第二电势或所述第三电势是地电势。
21.一种具有至少一个通过根据权利要求1或2所述的方法所形成的涂覆层的管。
22.根据权利要求21所述的管，其中，所述至少一个涂覆层包括包含荧光体的涂覆层。
23.根据权利要求22所述的管，其中，所述管由玻璃制成。
24.根据权利要求23所述的管，其中所述至少一个涂覆层还包括在形成所述包含荧光体的涂覆层之前形成的保护性涂覆层。
25.一种灯，包括根据权利要求21所述的管，其中所述管用作灯管。
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