DE10138427C1 - Enclosure of fluorescent tubes in the extrusion process - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Direktummantelung von Leuchtstoffröhren aus Glas mittels Thermoplasten. Das Verfahren erlaubt es, in radialer und axialer Richtung Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften und Wandstärken aufzubringen, beispielsweise um bestimmte Wellenlängensegmente gezielt auszufiltern.The invention relates to a method for direct coating of fluorescent tubes made of glass by means of thermoplastics. The method allows materials with different properties and wall thicknesses to be applied in the radial and axial directions, for example in order to specifically filter out certain wavelength segments.
Description
Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren zur Ummantelung von rohrförmigen Leucht stoffröhren aus Glas mittels Thermoplasten, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens, sowie eine Leuchtstoffröhre.The invention relates to a method for sheathing tubular lights fabric tubes made of glass using thermoplastics, a device for carrying out the process rens, as well as a fluorescent tube.
Die Ummantelung von Leuchtstoffröhren mit Polymeren ist bekannt.The coating of fluorescent tubes with polymers is known.
Beispielsweise wird gemäß der Lehre von DE 200 13 429 U1 eine Lampe, insbesondere eine Leuchtstoffröhre, mit einem schlauchförmigen, wenigstens teilweise lichtdurchlässigen Über zug versehen. Dieser Überzug besteht aus Kunststoff und ist ein Schrumpfschlauch. Dieser Schrumpfschlauch kann einen Farbton enthalten und die Leuchtstoffröhre teilweise oder im Wesentlichen vollständig umgeben.For example, according to the teaching of DE 200 13 429 U1, a lamp, in particular a lamp Fluorescent tube, with a tubular, at least partially translucent over train provided. This cover is made of plastic and is a shrink tube. This Shrink tube can contain a color and the fluorescent tube partially or in Essentially completely surrounded.
DE 28 35 432 C2 schlägt vor, eine Leuchtstoffsubstanzen enthaltende Polymerschicht da durch zu applizieren, dass die in Wasser gelösten Polymeren mittels Tauchen, Sprühverfah ren, Siebdruck oder Sedimentationsverfahren auf der zu beschichtenden Substratoberfläche aufgebracht und anschließend das Lösemittel abgetrocknet, ggf. durch Zugabe von Vernet zern fixiert werden.DE 28 35 432 C2 proposes a polymer layer containing phosphor substances by applying that the polymers dissolved in water by means of dipping, spraying Ren, screen printing or sedimentation process on the substrate surface to be coated applied and then the solvent dried, if necessary by adding Vernet be fixed.
Nachteilig ist im Falle von DE 200 13 429 U1, dass der aufgeweitete Schrumpfschlauch in der Praxis beim Aufbringen auf die Leuchtstoffröhre partiell aufliegen wird. So entsteht eine ungleichmäßige Wärmeverteilung im Schrumpfschlauch, was beim Schrumpfvorgang zu Wanddickenunterschieden führt und letztlich zu erheblichen, unterschiedlichen, radialen Spannungen, die unter ungünstigen Umständen zur Zerstörung der Leuchtstoffröhre führen können.It is disadvantageous in the case of DE 200 13 429 U1 that the expanded shrink tube in the practice will partially rest when applied to the fluorescent tube. This is how one comes about uneven heat distribution in the shrink tube, which increases during the shrinking process Differences in wall thickness ultimately lead to considerable, different, radial Voltages that lead to the destruction of the fluorescent tube under unfavorable circumstances can.
Weiterhin beträgt die Mindestwanddicke eines extrudierten Schrumpfschlauches nach dem Stand der Technik mindestens 5-7% seines Durchmessers. Daraus ergibt sich, dass bei einer solchen Ummantelung eine Wanddicke von 0,3 mm und darunter nicht zu erreichen ist. Furthermore, the minimum wall thickness of an extruded shrink tube after State of the art at least 5-7% of its diameter. It follows that at such a sheathing a wall thickness of 0.3 mm and below cannot be achieved.
Dies kann für bestimmte Anwendungsfälle zu viel sein, besonders, wenn an die polymere Umhüllung hohe Ansprüche an die Transparenz gestellt werden.This can be too much for certain applications, especially when it comes to the polymers Wrapping high demands are placed on transparency.
Auch kann bei einem Schrumpfschlauch immer nur eine, in axialer Richtung gleichbleibende Wanddicke gewählt werden. Eine aus anwendungstechnischer Sicht wünschenswerte, grö ßere Wanddicke, beispielsweise an den Enden, an denen die höchste Temperaturbelastung vorliegt, ist bei diesem Verfahren nicht möglich.In the case of a shrink tube, only one can remain constant in the axial direction Wall thickness can be selected. A large, desirable from an application technology perspective Greater wall thickness, for example at the ends where the highest temperature load is not possible with this procedure.
Für das Ummanteln einer Leuchtstoffröhre nach dem Umschrumpfungsverfahren kommen naturgemäß nur Polymere in Betracht, die entweder teilkristallin oder vernetzbar sind, oder durch eine geeignete makromolekulare Struktur im aufgeweiteten Zustand einen Memoryef fekt besitzen, so dass beim Wiedererwärmen der Schrumpfvorgang ermöglicht wird.For wrapping a fluorescent tube using the shrink-wrapping process naturally only polymers that are either partially crystalline or crosslinkable, or a memoryef due to a suitable macromolecular structure in the expanded state possess so that the shrinking process is made possible when reheating.
Ein Vernetzen von teilkristallinen Polymeren ist sehr aufwändig, da es in der Regel durch Elektronenbestrahlung erfolgt. Auch lassen sich nicht alle Polymere vernetzen oder die Ver netzung schädigt andere Eigenschaften, wie z. B. die Oxidationsbeständigkeit. Zwar sind Verfahren bekannt, mit denen durch zusätzlichen Einsatz von Stabilisatoren und/oder Ver netzungshilfsmitteln der mangelnden Vernetzbarkeit oder reduzierten Oxidationsstabilität entgegen gewirkt werden kann, leider beeinflussen sich diese Zusätze jedoch meistens ge genseitig in ihrer Wirksamkeit.Cross-linking of semi-crystalline polymers is very complex since it is usually through Electron irradiation takes place. Not all polymers can be crosslinked or the ver wetting damages other properties, e.g. B. the oxidation resistance. Although are Known methods with which by additional use of stabilizers and / or Ver wetting agents of insufficient cross-linkability or reduced oxidation stability can be counteracted, but unfortunately these additives mostly influence each other mutual in their effectiveness.
Auch ist kostenmäßig nachteilig die Notwendigkeit von drei Arbeitsgängen, nämlich der Extrusion des Schlauches, seine Aufweitung und seine anschließende Rückschrumpfung, weiterhin der Umstand, dass das Verfahren nicht kontinuierlich abläuft.The necessity of three operations, namely the one, is also disadvantageous in terms of cost Extrusion of the hose, its expansion and its subsequent shrinkage, the fact that the process is not running continuously.
Das in DE 28 35 432 C2 beschriebene Verfahren, nämlich das Aufbringen von Polymeren in wässriger Lösung auf Leuchtstoffröhren, ist bevorzugt geeignet für die Herstellung einer Leuchtstoffschicht auf stark zerklüfteten Oberflächen. Zu nennen sind hier beispielsweise Hohlraumwandungen mit kleinem Krümmungsradius oder auch Substratoberflächen mit Win keln einschließlich Berandungen. The process described in DE 28 35 432 C2, namely the application of polymers in aqueous solution on fluorescent tubes, is preferably suitable for the production of a Fluorescent layer on very rugged surfaces. These include, for example Cavity walls with a small radius of curvature or substrate surfaces with Win including borders.
Für rohrförmige Substrate ist das Verfahren wegen der Vielzahl der nötigen Verfahrens schritte, nämlich dem Lösen der Polymeren in Wasser, das Aufbringen auf das Substrat, das Trocknen des Lösemittels Wasser und schließlich das Vernetzen des Polymeren, ggf. bei erhöhter Temperatur, viel zu umständlich, zeitaufwändig und damit zu teuer. Weiterhin steht - wegen der erforderlichen Wasserlöslichkeit - nur eine sehr begrenzte Palette an Polyme ren zur Verfügung.For tubular substrates, the process is due to the variety of processes required steps, namely the dissolution of the polymers in water, the application to the substrate, the Drying the solvent water and finally crosslinking the polymer, if necessary elevated temperature, much too cumbersome, time-consuming and therefore too expensive. Still stands - because of the required water solubility - only a very limited range of polyme available.
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die es erlauben, rohrförmige Leuchtstoffröhren mit einer Vielzahl von Polymeren zu günstigsten Kosten in hoher Stückzahl zu ummanteln. Außerdem sollte eine Wandstärke von 0,3 mm und darunter möglich sein, sowie die Ausführung der Ummantelung in gezielt eingestellten, unter schiedlichen Wandstärken, dies sowohl in axialer als auch in radialer Richtung.The object of the invention is to provide a method and a device for the purpose allow tubular fluorescent tubes with a variety of polymers at the cheapest To encase costs in large quantities. In addition, a wall thickness of 0.3 mm and below be possible, as well as the execution of the casing in specifically set, under different wall thicknesses, both in the axial and in the radial direction.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patenten spruchs 1, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und eine Leuchtstoff röhre mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11. Zur direkten Ummantelung mittels Poly merschmelze werden im Extrusionsverfahren erfindungsgemäß die zu ummantelnden, rohr förmigen Leuchtstoffröhren über einen Bandabzug kontinuierlich einer Extrusionslinie zuge führt, durch einen Querspritzkopf transportiert, mit der Polymerschmelze ummantelt, nach Verlassen der Ummantelungszone abgekühlt, einem zweiten Abzug zugeführt und schließ lich die einzelnen Leuchtstoffröhren voneinander getrennt.This problem is solved by a method with the features of the patent claim 1, a device with the features of claim 9 and a phosphor Tube with the features of claim 11. For direct sheathing by means of poly According to the invention, the pipe to be encased is melted in the extrusion process shaped fluorescent tubes continuously fed to an extrusion line via a tape take-off guides, transported through a crosshead, covered with the polymer melt, after Leave the casing zone cooled, fed to a second vent and closed Lich the individual fluorescent tubes separated from each other.
Der Ausführung des Querspritzkopfes kommt beim erfindungsgemäßen Verfahren eine be sondere Bedeutung zu: Er lässt sich so auslegen, dass sein innerer, ringförmiger Durchlass - zur durchgeförderten Leuchtstoffröhre hin - thermisch getrennt oder sogar gekühlt ist, um eine übermäßige Wärmeeinwirkung bei der Ummantelung mit hochschmelzenden Materia lien zu vermeiden. Im Falle der Ummantelung mit niedrigschmelzenden Polymeren kann es jedoch vorteilhaft sein - im Gegensatz zur Ummantelung mit hochschmelzenden Polymeren - den Querspritzkopf so auszulegen, dass er die Leuchtstoffröhre beim Durchgang bewusst aufheizt, damit eine bessere Verbindung zwischen Glas und Polymer erreicht wird. The execution of the crosshead comes in the method according to the invention special importance: It can be designed so that its inner, annular passage - to the conveyed fluorescent tube - is thermally separated or even cooled to an excessive heat exposure when coating with high-melting materia to avoid. In the case of coating with low-melting polymers, it can however, be advantageous - in contrast to sheathing with high-melting polymers - to design the crosshead in such a way that he is aware of the fluorescent tube during the passage heats up so that a better connection between glass and polymer is achieved.
Falls erforderlich, kann auch eine mehrlagige Ummantelung aufgebracht werden, um mit einer inneren Schicht hohen Haftvermögens eine besonders innige Verbindung mit dem Glas zu erreichen - oder die mehrlagige Ummantelung ist so ausgeführt, dass die innere Schicht ein geringes Haftvermögen hat, wodurch für den Fall des Recyclings eine besonders leichte Ablösbarkeit vom Glas erreicht wird.If necessary, a multi-layer coating can also be applied to an inner layer with high adhesive strength a particularly intimate connection with the glass to achieve - or the multi-layer casing is designed so that the inner layer has a low adhesive power, which makes it particularly light in the case of recycling Removability from the glass is achieved.
Der Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht insbesondere darin, dass sehr dün ne, Material sparende Schichten erreichbar sind, die eine hohe Transparenz zulassen. Typi sche Ummantelungsschichtdicken liegen zwischen 0,1-0,3 mm.The advantage of the method according to the invention is in particular that it is very thin ne, material-saving layers can be reached that allow high transparency. typi cal coating thicknesses are between 0.1-0.3 mm.
Mit dem beschriebenen Verfahren können auf Leuchtstoffröhren nahezu beliebige, extrudier bare Materialien aufgebracht werden. Der Zwang zu einer teueren Vernetzung, oder die Ein schränkung auf wärmeschrumpfbare Materialien entfällt.With the described method, almost any extrusion can be carried out on fluorescent tubes bare materials are applied. The need for an expensive network, or the one limitation to heat-shrinkable materials is eliminated.
Bei der Rezeptierung von Zusatzstoffen braucht nicht darauf Rücksicht genommen werden, ob diese Zusatzstoffe für eine Strahlenvernetzung geeignet sind.There is no need to take this into account when formulating additives, whether these additives are suitable for radiation crosslinking.
Wahlweise kann während des Durchlaufes einer Leuchtstoffröhre die Abzugsgeschwindig keit, die üblicherweise 2-10 m pro Minute beträgt, gezielt verändert werden. Damit lassen sich beliebige axiale Dickenprofile aufbringen.Optionally, the withdrawal speed can be during the passage of a fluorescent tube speed, which is usually 2-10 m per minute, can be specifically changed. Leave with it apply any axial thickness profiles.
Auch ist es möglich, wie beim Extrusionsverfahren bekannt, radial unterschiedliche Wand stärken oder Materialien aufzubringen: Gedacht ist hierbei beispielsweise an die Ausbildung von Längsstreifen verschiedener Farbe. Pigmentierung oder Eigenschaften.It is also possible, as is known in the extrusion process, for radially different walls Strengthen or apply materials: Here, for example, training is considered of vertical stripes of different colors. Pigmentation or properties.
Leuchtstoffröhren, die beispielsweise mit einer Wanddicke von 0,15 mm eines Polymers, wie PET oder FEP ummantelt sind, verfügen über einen inhärenten Splitterschutz. Daneben ist auch eine spezielle Rezeptureinstellung hinsichtlich des Absorptionsverhaltens für spezielle Wellenlängen möglich. Als Beispiel kann die Ausblendung bis 380 nm ("UV-Stopp") genannt werden oder eine Absorption bis 400 nm mit dem Einsatzgebiet "Aquaristik", wie auch ein Ausblenden bis zum Beispiel 510 nm für den Einsatz in der Chipfertigung. Fluorescent tubes, for example with a wall thickness of 0.15 mm of a polymer, such as PET or FEP are coated, have an inherent splinter protection. Is next to it also a special recipe setting with regard to the absorption behavior for special Wavelengths possible. Hiding up to 380 nm ("UV stop") can be cited as an example be or an absorption up to 400 nm with the field of application "aquaristics", as well as a Hiding up to 510 nm, for example, for use in chip production.
Möglich sind weiter auch Fälle wie eine Absorption bis 610 nm, die eine für Photolabors ge eignete rote Färbung ergibt oder transparente Kunststoffüberzüge, die gegen UV-Strahlung durchlässig sind.Also possible are cases such as absorption up to 610 nm, which is one for photo laboratories suitable red coloring or transparent plastic coatings that protect against UV radiation are permeable.
Selbstverständlich können Splitterschutz und Absorption bestimmter Wellenlänge in einer Ummantelung vereint werden.Of course, splinter protection and absorption of certain wavelengths can be combined in one Sheathing can be united.
Es ist auch recht leicht möglich, in axialer Richtung durchgängig Metallfolien auf die Leucht stoffröhre aufzubringen und zu ummanteln, um beispielsweise eine einseitige Reflexion zu erzielen. Diese Folien können zur Erzielung besonderer Effekte auch gelocht sein.It is also quite easy to apply metal foils continuously to the light in the axial direction to apply and encase the tube, for example to prevent one-sided reflection achieve. These foils can also be perforated to achieve special effects.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt also eine Vielzahl von Ausführungen für die Um mantelung von Leuchtstoffröhren. Dabei ist neben der Auswahl des für die Anwendung ge eignetsten Polymers vor allem die werkzeugtechnische Auslegung des Querspritzkopfes, die Geschwindigkeit des jeweiligen Bandabzuges und die Schmelzetemperatur am Querspritz kopf für die erzielbare Schichtdicke der Ummantelung entscheidend.The inventive method thus allows a variety of designs for the order coating of fluorescent tubes. Besides the selection of the ge for the application most suitable polymers, especially the tool design of the crosshead, the Speed of the respective strip take-off and the melt temperature at the cross injection head is decisive for the achievable layer thickness of the sheathing.
Nachfolgend wird anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment.
Ausgehend von einer handelsüblichen Leuchtstoffröhre mit ca 26 mm Außendurchmesser,
einer Leistung von 18 kW und der Lichtfarbe LF wird folgender verfahrenstechnischer Aufbau
gewählt:
Die Leuchtstoffröhre wird von Hand einem Bandabzug zugeführt, der über zwei abstandsver
stellbare Bänder verfügt und von einem geregelten Gleichstrommotor spezieller Bauart, ei
nem sog. Vierquadrantenantrieb, angetrieben wird. Dieser Antrieb gestattet eine schnelle
Variation der Geschwindigkeit nach einem vorgegebenen Steuerprogramm, d. h. er kann
sowohl beschleunigen als auch bremsen. Der Bandabzug fördert die Leuchtstoffröhre mit
einer Basisgeschwindigkeit von 7,8 m pro Min durch den Querspritzkopf. Dieser ist thermisch
getrennt, hat einen Durchlass von 30 mm und ist an einem, zur Bewegungsrichtung der
Leuchtstoffröhre querstehenden Einschneckenextruder angeflanscht.Based on a commercially available fluorescent tube with an outside diameter of approx. 26 mm, an output of 18 kW and the light color LF, the following process engineering structure is selected:
The fluorescent tube is fed by hand to a tape take-off, which has two distance-adjustable tapes and is driven by a regulated DC motor of a special design, a so-called four-quadrant drive. This drive allows a rapid variation of the speed according to a given control program, ie it can accelerate as well as brake. The tape take-off conveys the fluorescent tube through the crosshead at a base speed of 7.8 m per minute. This is thermally separated, has a passage of 30 mm and is flanged to a single-screw extruder that is transverse to the direction of movement of the fluorescent tube.
Die Extrusion der polymeren Ummantelung, hier des PET, erfolgt mit Zylindertemperaturen von 300°C und einer Werkzeugtemperatur von 260°C. The extrusion of the polymeric sheathing, here the PET, takes place at cylinder temperatures of 300 ° C and a tool temperature of 260 ° C.
Die durch den Werkzeugspalt austretende Schmelze wird beim Anfahren der Ummante lungslinie rundum auf die erste Leuchtstoffröhre gedrückt und zieht sich durch die Bewegung der Röhre als festsitzende Schicht von 0,15 mm Stärke auf. Bei diesem Beispiel genügt die thermische Ableitung der Leuchtstoffröhre und die Wärmeabstrahlung der aufgezogenen Polymerschicht, dass diese zu einem festsitzenden, aber spannungsfreien Überzug erstarrt. Um im Bereich des Sockels der Leuchtstoffröhre eine erhöhte Wanddicke zu erhalten, wird über die Steuerspannung die Drehzahl des Vierquadrantenantriebs auf 4,7 m pro Min redu ziert. Durch diese Geschwindigkeitsverringerung steigt die Wanddicke der PET- Ummantelung von 0,15 auf 0,25 mm an. Nach Passieren des Sockelbereiches wird die Ab zugsgeschwindigkeit wieder auf 7,8 m pro Min erhöht, wodurch die Ummantelung im Strah lungsbereich der Leuchtstoffröhre auf die Material sparende und hochtransparente Wanddi cke von 0,15 mm reduziert wird.The melt escaping through the die gap becomes the casing when it starts up line pressed all around on the first fluorescent tube and runs through the movement the tube as a tight layer of 0.15 mm thickness. In this example, the thermal dissipation of the fluorescent tube and the heat radiation of the mounted Polymer layer that solidifies into a tight, but tension-free coating. In order to obtain an increased wall thickness in the area of the base of the fluorescent tube, The speed of the four-quadrant drive is reduced to 4.7 m per minute via the control voltage ed. This reduction in speed increases the wall thickness of the PET Sheathing from 0.15 to 0.25 mm. After passing the base area, the Ab train speed increased again to 7.8 m per minute, whereby the sheathing in the beam area of the fluorescent tube on the material-saving and highly transparent wall di is reduced by 0.15 mm.
Die Leuchtstoffröhre wird nun von einem zweiten Abzug gleicher Bauart und Geschwindigkeit erfasst und weitertransportiert. In der Zwischenzeit wird vom ersten Abzug eine weitere Röh re mit wenigen mm Abstand zur ersten Röhre durch das Werkzeug transportiert. Nach dem zweiten Abzug werden die Röhren durch Durchschneiden der Kunststoffschicht voneinander getrennt.The fluorescent tube is now a second deduction of the same type and speed recorded and transported on. In the meantime, another Röh is made from the first deduction right a few mm away from the first tube through the tool. After this The second drawdown is to cut the tubes from each other by cutting the plastic layer Cut.
Claims (11)
Priority Applications (3)
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