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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung bzw. Behandlung von Lampen-Glasrohren, die zur Verwendung in Fluoreszenz-Lampen, insbesondere für Hintergrundbeleuchtungen, geeignet sind.
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Hintergrund der Erfindung
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In bekannter Weise werden für Gasentladungslampen, wie beispielsweise CCFL-(cold-cathode fluorescent lamp) oder auch EEFL-(external electrode fluorescent lamp)-Gasentladungslampen alkalihaltige Silikatgläser, insbesondere Borosilikatgläser, verwendet. Die Hauptkomponenten derartiger Gläser sind SiO2, B2O3 sowie Alkali- und Erdalkalioxide. Durch die relativ hohen Gehalte an B2O3 in der Glasmatrix von beispielsweise 10 bis 20 Gew.-% besitzen diese Gläser eine relativ schlechte chemische Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen sowie eine geringe hydrolytische Beständigkeit.
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Weiterhin bekannt ist es, die Glasrohre vor dem eigentlichen Herstellungsverfahren der Lampen zur Säuberung einem Waschprozess zu unterziehen. Dieser Waschprozess dient einerseits dazu, Verunreinigungen, die sich z. B. während des Transports auf der Außen- bzw. Innenseite abgelagert haben, zu entfernen; andererseits zum Entfernen eventuell vorhandener Glassplitter. Außerdem kann es vorteilhaft sein, eine gegebenenfalls aufgebrachte Anti-Kratz-Schicht, die mögliche Kratzer während des Transports bzw. der Lagerung verhindert, ganz oder teilweise zu entfernen.
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Weiterhin sind aus dem Stand der Technik eine Anzahl an Waschverfahren bekannt:
So beschreibt die
US 2006/0154838 A1 ein Verfahren zum Reinigen eines Halbleitersubstrats auf dem eine Metallverdrahtung vorliegen kann mit einer Reinigungszusammensetzung, umfassend ein Chelatisierungsmittel, eine alkalische Verbindung und Wasser bei einem pH-Wert von 8 bis 13. Das Chelatisierungsmittel soll metallische Verunreinigungen, die nach einem Polier-, Ätz- und CMP-Behandlung an der Substratoberfläche anhaften, entfernen. Das Substrat weist demnach eine metallische oder metallhaltige Oberfläche auf und ist vorzugsweise ein Siliciumwafer.
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Die
US 2004/0224866 A1 beschreibt eine Reinigungslösung für Halbleitersubstrate, umfassend ein Oxidationsmittel, eine Säure und eine Fluorid-Verbindung bei einem pH-Wert im Bereich von 3 bis 10 durch Zugabe einer basischen Verbindung und einer Konzentration von Wasser von 80 Gew.-% oder mehr. Beschrieben wird auch ein Reinigungsverfahren unter Verwendung der Lösung, wobei an der Oberfläche des Substrats anhaftende Substanzen entfernt werden.
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Die
US 6 039 815 A offenbart ein Reinigungsverfahren, bei dem eine alkalische oder saure Lösung, gemischt mit Ozon-Wasser als Reinigungslösung zum Einsatz kommt.
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Die
EP 1 808 480 A1 beschreibt eine Reinigungszusammensetzung, insbesondere von Photoresistresten von einem Halbleitersubstrat nach dem Plasmaätzen und Aschungsverfahren, wobei die Zusammensetzung aufweist: Wasser, zumindest ein Fluorid und ein pH-Puffer-System, das mindestens eine organische Säure, ausgewählt aus einer Aminoalkylsulfonsäure oder einer Aminoalkylcarbonsäure und mindestens eine Base, ausgewählt aus einem Amin oder einem quaternären Alkylammoniumhydroxid aufweist. Die Zusammensetzung ist im Wesentlichen frei von organischem Lösungsmittel und hat einen pH-Wert von 5 bis 12.
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Die
US 2005/0245422 A1 beschreibt einen Alkalireiniger für elektronische, metallische oder Keramik-Teile, umfassend eine Alkali-Komponente, einen mehrwertigen Alkohol sowie einen weiteren ein- oder zweiwertigen Alkohol, der vorzugsweise in einem Gehalt von 60–95 Gew.-% vorliegt. Die Alkohole enthalten kein Stickstoffatom und weisen ein definiertes Molekulargewicht auf.
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Die
US 5 750 482 A bezieht sich auf eine Glasreinigungszusammensetzung, die Ethylenglykolmonohexylether als organisches Lösungsmittel zusammen mit einer Mischung oberflächenaktiver Mittel und Wasser enthält, zum streifenfreien Entfernen von Schmutz von einer Glasoberfläche. Der pH-Wert wird zwischen 3,5 und 6,5 oder 7,5 und 11,5 eingestellt.
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Die
US 2006/0293199 A1 betrifft ein Reinigungsverfahren, wobei eine Reinigungszusammensetzung beispielsweise eine Säure sowie ein Salz umfasst, wobei die Zusammensetzung 50 Gew.-% oder mehr an Wasser aufweist und einen pH-Wert im Bereich von 1 bis 10 besitzt.
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In der
US 5 108 660 A findet in einer wässrigen Detergenz-Zusammensetzung für harte Oberflächen ein oberflächenaktives Mittel in Form eines Kohlenwasserstoff-Amidoalkylen-Sulfobetain-Detergenz Anwendung. Weiterhin wird ein Puffersystem mit einem pH-Wert im Bereich von etwa 3 bis etwa 13 eingesetzt.
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Gemäß der
US 2007/0087948 A1 wird eine Zusammensetzung auf Wasserbasis beansprucht, wobei entweder ein Hydroxylamin, eine Hydroxylamin-Salzverbindung oder eine Mischung hiervon zusammen mit einem Korrosionsinhibitor eingesetzt wird. Die Reinigungszusammensetzung ist darauf ausgerichtet, von einem Substrat Photoresist-, Ätz-, Asche- oder andere Bearbeitungsreste zu entfernen, ohne das darunter liegende Metall, die elektrische oder beide Schichten zu korrodieren.
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Weiterhin wird in der
EP 0 105 063 A1 eine sehr spezielle wässerige flüssige Detergenz-Zusammensetzung offenbart. Die Reinigungszusammensetzung wird zur Reinigung von Böden, Wänden oder Badewannen eingesetzt.
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Ferner beschreibt die
DE 38 73 703 T2 eine Schleifzusammensetzung auf Basis von Cer, wobei hier insbesondere Probleme mit der Zusammensetzung im Vordergrund stehen, da sich das Poliermittel aufgrund seiner Beschaffenheit in der Regel absetzt und daher zu einer Verdickung („caking”) führt.
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In „Automated Lamp Manufacture”, Assembly Automation 27 (2007), S. 190–197 von J. A. Hunt wird das Waschen einer Glasröhre mit heißem demineralisiertem Wasser und anschließendes Trocknen mittels heißer Luft in einem automatisierten Verfahren bei der Herstellung von Lampen beschrieben.
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Schließlich beschreibt die
GB 719 269 ebenfalls ein Verfahren zum Behandeln einer Glashülle bei der Lampenherstellung mit heißem Wasser und anschließenden Abkühlen und Trocknen in warmer Luft.
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Diese üblicherweise durchgeführten Waschprozesse bringen eine Reihe an Nachteilen mit sich: So kann es aufgrund der schlechten chemischen Beständigkeit der Gläser während des Waschprozesses zu einer Reaktion der Glasoberfläche mit der Waschlösung kommen, wie z. B. einer Auslaugung. Dies kann z. B. eine Auflösung des Glases bedeuten, d. h. das Glas wird an- bzw. komplett aufgelöst und Komponenten des Glases gehen in Lösung. Unter normalen Bedingungen, wie Raumtemperatur und einem neutralen pH-Wert, kommt es zwar nur zu einem teilweisen Anlösen des Glases, jedoch werden hierdurch sowohl die Form als auch die Eigenschaften des Glases verändert. Weiterhin kann ein Ionenaustausch an der Glasoberfläche stattfinden, bei dem z. B. Alkali-Ionen aus dem Glas in Lösung gehen und gegen Protonen (H+) ausgetauscht werden können, auch kann B2O3 aus der Glasmatrix herausgelöst werden.
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Diese Reaktionen der Waschlösung mit dem Glas zeigen ihre negativen Auswirkungen erst bei der Weiterverarbeitung der Gläser: Bei nachfolgenden Temperaturbehandlungen, beispielsweise einem nachfolgenden Temperschritt, z. B. dem sog. „Bakingprozess” (bei Maximaltemperaturen im Bereich von beispielsweise etwa 500°C bis etwa 750°C, typischerweise 600°C bis 700°C), bei dem die Fluoreszenzschicht auf der Innenseite des Rohres eingebrannt wird, kommt es zu einem Schrumpfen des Rohres („Shrinkage” bzw. „Compaction”). Unter einer „Compaction” wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine irreversible lokale Verdichtung verstanden, die einer Kontraktion des Materials auf molekularer Ebene entspricht. Durch das Herauslösen von Komponenten aus der Glasmatrix, wie Alkali-Ionen oder B2O3, wird das Netzwerk quasi „grobmaschiger”, so dass sich das Netzwerk beim Erhitzen des Rohres zusammenzieht.
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Somit kann es zu einer Formdeformation, insbesondere einer Verkürzung der Rohrlänge kommen. Diese Verkürzung des Rohrs kann in einer Größenordnung von etwa 0,5% bis zu 10% liegen. Dies bedeutet im schlimmsten Fall, dass die Rohre aufgrund ihrer Verkürzung für den beabsichtigten Verwendungszweck unbrauchbar sind und als Ausschuss ausgesondert werden müssen.
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Demnach liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Reinigungsverfahren bereitzustellen, in dem keine Reaktion des Waschmediums mit der Glasoberfläche erfolgt, um das hierdurch verursachte Schrumpfen („Shrinkage”) in Form einer Verkürzung der Rohre bei einer nachfolgenden Temperaturbehandlung zu verringern oder ganz zu unterdrücken. Insbesondere zielt die Erfindung auch darauf, die Streubreite des „Shrinkage” zu verringern, d. h. gemittelt über eine große Anzahl von Rohren eine möglichst gleichförmige Längenänderung zu erzielen. Trotzdem sollte das Waschverfahren seinen ursprünglichen Zweck der Reinigung der Glasoberfläche in befriedigender Weise erfüllen.
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Beschreibung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zur Reinigung von Lampen-Glasrohren zur Verwendung in Fluoreszenzlampen, insbesondere für Hintergrundbeleuchtungen, gelöst, bei dem eine Verkürzung der Rohre bei einer nach dem Waschen erfolgenden Temperaturbehandlung verringert oder unterdrückt wird, umfassend folgende Schritte:
- (1) Waschen des Glasrohrs mit einem wässerigen Waschmedium bei einem schwach alkalischen pH-Wert im Bereich von über 7 bis 10, wobei die Waschtemperatur im Bereich von über etwa 0°C bis etwa 90°C, insbesondere etwa 20°C bis < 80°C liegt und
- (2) ein Temperverfahren.
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Überraschenderweise wurde gefunden, dass sich der unerwünschte Effekt der Schrumpfung („Shrinkage”) auf ein Mindestmaß herabsenken oder sich ganz unterdrücken läßt, wenn das Waschverfahren unter definierten Bedingungen durchgeführt wird. Die kritischen Bedingungen sind der pH-Wert des Waschmediums und die Waschtemperatur mit der gewaschen wird. Nur von untergeordneter Bedeutung ist jedoch die Waschdauer oder -zeit, wie lange das Glasrohr dem Waschmedium ausgesetzt wird. Durch Berücksichtigung der genannten kritischen Bedingungen gelingt eine deutliche Verringerung des Ausschusses und Steigerung der Ausbeute an Glasrohren, was insbesondere bei im großindustriellen Maßstab durchgeführter Verfahren Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit der Verfahren hat.
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Das Waschmedium ist ein wässeriges Medium, worin der Hauptanteil des Waschmediums aus Wasser besteht. Dieses liegt im Bereich über 50%, vorzugsweise über 60%, besonders bevorzugt über 70%, insbesondere über 80% im Waschmedium vor. Besonders bevorzugt ist das Waschmedium eine wässerige Lösung.
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Eine Randbedingung, die beim Waschverfahren eingehalten werden sollte ist, dass beim Waschmedium ein pH-Wert im Bereich von über 7 bis 10, besonders bevorzugt im Bereich von über 7 bis 9. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn dieser pH-Wert-Bereich eingestellt wird, da hierdurch die Oberfläche des Glases nicht oder nur in sehr geringem Maße von der Waschlösung angegriffen wird. Ein pH-Bereich von über 7 bis 9 hat hierbei den Vorteil, dass die Waschlösung weniger aggressiv ist (Arbeitsschutz, Umweltschutz) jedoch die Reinigungswirkung geringer ist. Bei den Verschmutzungen handelt es sich normalerweise hauptsächlich um organische Verunreinigungen, wie z. B. Fette oder dergleichen (z. B. durch Fingerabdrücke), die in alkalischer Lösung (im Gegensatz zu saurer Lösung) besser entfernt werden können.
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Erfindungsgemäß ist es von besonderem Vorteil, wenn der pH-Wert während des gesamten Waschverfahrens konstant gehalten wird. Dies kann beispielsweise durch ständige Kontrolle des pH-Werts und gegebenenfalls Zugabe von Additiven, wie schwachen Säuren und/oder Basen, erreicht werden. Auch besteht die Möglichkeit, das Waschmedium während des Waschens beispielsweise kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit auszutauschen, um so den ursprünglichen pH-Wert wiederherzustellen oder beizubehalten.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dem Waschmedium ein pH-Puffersystem zuzusetzen, das den eingestellten pH-Wert weitgehend aufrecht erhält, so dass nur geringe Schwankungen im pH-Wert auftreten. Beispielhafte Puffersysteme, die eingesetzt werden können, sind Phosphatpuffer, wie KH
2PO
4/NaOH (pH-Bereich 5,8–8,0) oder KH
2PO
4/Na
2HPO
4 (pH 5,4 bis 7,8) Na
2HPO
4/NaOH (pH 10,9 bis 12,0), Tris-Puffer, wie Tris/HCl (pH-Bereich 7,0–9,0), Borax-Puffer, wie Borax/HCl (pH-Bereich 9,2–10,8), Kohlensäure-Carbonat-Puffer (pH-Bereich 6,2 bis 11,0), Ammoniakpuffer NH
3 + H
2O + NH
4Cl (pH 8,2 bis 10,2) und viele andere, dem Fachmann bekannte Puffersysteme. Durch Einstellung der Anteile der Komponenten der Pufferlösung kann der gewünschte pH-Wert im möglichen Bereich beliebig eingestellt werden. Dies geht für einige Beispiele aus der nachfolgenden Tabelle hervor:
| Nutzbarer pH-Bereich | A | x ml B | eingestellter pH-Wert (Puffergemisch aus 50 ml A + x ml B) |
| 5,8–8,0 | 0,1 m KH2PO4 | 3,6 ml 0,1 m NaOH | 5,8 |
| 5,8–8,0 | 0,1 m KH2PO4 | 46,1 ml 0,1 m NaOH | 8,0 |
| 7,0–9,0 | 0,1 m Tris | 46,6 ml 0,1 m HCl | 7,0 |
| 8,0–9,1 | 0,025 m Borax | 20,5 ml 0,1 m HCl | 8,0 |
| 7,0–9,0 | 0,1 m Tris | 5,7 ml 0,1 m HCl | 9,0 |
| 9,2–10,8 | 0,025 m Borax | 0,9 ml 0,1 m HCl | 9,2 |
| 9,6–11,0 | 0,05 m NaHCO3 | 5,0 ml 0,1 m NaOH | 9,6 |
| 9,2–10,8 | 0,025 m Borax | 24,25 ml 0,1 m NaOH | 10,8 |
| 10,9–12,0 | 0,05 m Na2HPO4 | 3,3 ml 0,1 m NaOH | 10,9 |
| 9,6–11,0 | 0,05 m NaHCO3 | 22,7 ml 0,1 m NaOH | 11,0 |
| 10,9–12,0 | 0,05 m Na2HPO4 | 26,9 ml 0,1 m NaOH | 12,0 |
| 12,0–13,0 | 0,2 m KCl (25 ml) | 6,0 ml 0,2 m NaOH | 12,0 |
Tris: Tris(hydroxymethyl)aminomethan
Endvolumen der Mischungen = 100 ml Pufferlösung
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Weiterhin hat sich überraschenderweise gezeigt, dass es vorteilhaft ist, die Waschtemperatur möglichst niedrig zu halten, wobei ein Temperaturbereich von über etwa 0°C bis zu etwa 90°C zweckmäßig ist, insbesondere Temperaturen im Bereich von etwa 20°C bis < 80°C. Bevorzugt liegt der Temperaturbereich bei etwa 20°C bis < 70°C, besonders bevorzugt bei etwa 25°C bis < 50°C. Unter dem Begriff „etwa” wird in Zusammenhang mit einem Zahlenwert oder Bereich ein bis zu 10% höherer oder geringerer Wert, bevorzugt bis zu 20% höherer oder geringerer Wert verstanden. Sämtliche Zwischenwerte eines Bereichs sollen explizit mitoffenbart sein.
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Bei Beachtung des beschriebenen Temperaturbereichs wird die Glasoberfläche nicht, oder wenn, dann nur in sehr geringem Maße, angegriffen.
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Demgegenüber hat es sich in unerwarteter Weise gezeigt, dass die Waschzeit einen eher untergeordneten Einfluß auf die Schrumpfung („Shrinkage”) des Glasrohrs bei der Temperaturbehandlung besitzt. Zur Erzielung einer guten Reinigungswirkung bei gleichzeitiger geringer Schrumpfung ist es daher besonders zweckmäßig, bei niedrigen Temperaturen und längeren Zeiten oder aber bei höheren Temperaturen und kürzeren Zeiten zu waschen, wobei letzteres weniger bevorzugt ist. Unter „niedriger Temperatur” wird eine Temperatur aus dem unteren Bereich des angegebenen Bereichs verstanden, unter „höherer Temperatur” wird eine Temperatur aus dem oberen Bereich des angegebenen Temperaturbereichs verstanden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn dem Waschmedium ein oder mehrere Verbindungen zugesetzt werden, welche die Reinigung des Glases unterstützen. Die Verbindungen, welche eine Reinigung des Glases unterstützen, sind beispielsweise Tenside; diese können anionische, kationische, nichtionische und amphotere Tenside sein.
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Anionische Tenside sind zum Beispiel Alkylbenzolsulfonate, Alkansulfonate, Fettalkoholsulfate, Fettalkoholethersulfate, Alkylphosphate, Alkyletherphosphate. Seifen gehören zu den anionischen Tensiden und sind im Wesentlichen Natrium- und Kaliumsalze höherer Fettsäuren.
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Nichtionische Tenside sind zum Beispiel Fettalkoholethoxylate, Alkylphenolethoxylate, Fettaminethoxylate, Fettsäureesterethoxylate, Alkanolamide und Aminoxide.
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Kationische Tenside sind zum Beispiel Alkylammoniumverbindungen oder Imidazoliniumverbindungen.
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Amphotere Tenside sind zum Beispiel Sulfobetain und Taurin.
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Besonders bevorzugte Tenside sind diejenigen, die einen neutralen bis leicht basischen pH-Wert besitzen, wie Seifen.
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Das oder die Tenside liegen vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 20 Gew.-%, bevorzugt von etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-%, insbesondere etwa 1 bis etwa 5 Gew.-% vor.
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Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dem Waschmedium einen Komplexbildner zuzusetzen, um z. B. herausgelöste Ionen, wie Alkali-Ionen oder Erdalkali-Ionen, zu komplexieren, somit zu binden und eine Reaktion mit dem Glas bzw. Komponenten des Waschmediums zu unterbinden. Geeignete Komplexbildner sind in der chemischen Literatur beschrieben, beispielsweise kann es sich um EDTA, Poly(hydroxycarboxylate), Kronenether oder auch andere handeln.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können zusätzlich neutrale Salze zur Erhöhung der Ionenkonzentration dem Waschmedium zugegeben werden. Dies sind übliche Salze, die weder mit dem Glas noch einem Bestandteil des Waschmediums reagieren. Beispielhaft seien genannt: NaCl, Na2SO4, CaCl2, KCl, K2SO4, KBr, u. a.
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Eine erfindungsgemäße Waschlösung weist beispielsweise die folgende Zusammensetzung auf:
| ein oder mehrere Tenside | etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-% |
| bevorzugt | etwa 1 bis etwa 5 Gew.-% |
| Puffersystem | etwa 0,5 bis etwa 5 Gew.-% |
| optional ein oder mehrere | |
| neutrale Salze | etwa 0,5 bis etwa 5 Gew.-% |
| optional ein oder mehrere | |
| Komplexbildner | etwa 0,5 bis etwa 5 Gew.-% |
| Wasser | auf 100 Gew.-% |
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Es versteht sich, dass nur derartige Zusätze, wie Tenside, Puffersysteme, Salze, Komplexbildner oder auch andere zum Waschmedium zugesetzt und für dieses verwendet werden, die nicht zu unerwünschten Reaktionen untereinander führen und damit das Reinigungsverfahren gemäß einem Aspekt der Erfindung nicht beeinträchtigen können.
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Das Glas des Glasrohrs ist im Rahmen der Erfindung nicht besonders beschränkt. Besonders bevorzugt werden für die Rohrgläser Gläser auf Basis von Borosilikatgläsern oder Kalk-Natron-Gläsern verwendet. Es sollen jegliche bekannten Gläser umfasst sein.
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Gläser, für die das beschriebene Verfahren besonders vorteilhaft ist, besitzen beispielsweise eine der folgenden Glaszusammensetzungen:
| SiO2 | 50–70 | Gew.-% |
| B2O3 | 5–20 | Gew.-% |
| Al2O3 | 1–13 | Gew.-% |
| Li2O | 0–5 | Gew.-% |
| Na2O | 0–10 | Gew.-% |
| K2O | 0–10 | Gew.-%, wobei |
| Li2O + Na2O + K2O | 3–15 | Gew.-% beträgt, und |
| MgO | 0–5 | Gew.-% |
| CaO | 0–10 | Gew.-% |
| SrO | 0–5 | Gew.-% |
| BaO | 0–15 | Gew.-% |
| TiO2 | 0–10 | Gew.-%, |
| bevorzugt | > 0,5–10 | Gew.-%, und |
| insbesondere | > 0,5–5 | Gew.-% beträgt, |
| ZrO2 | 0–3 | Gew.-% |
| CeO2 | 0–5 | Gew.-% |
| Fe2O3 | 0–1 | Gew.-% |
| WO3 | 0–3 | Gew.-% |
| Bi2O3 | 0–3 | Gew.-% |
| MoO3 | 0–3 | Gew.-% |
| ZnO | 0–5 | Gew.-% |
| SnO2 | 0–2 | Gew.-% |
sowie Rh, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu in oxidischer Form in Gehalten von 0–5 Gew.-%.
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Bevorzugt sind darüber hinaus auch sog. Kalk-Natron Gläser, beispielsweise mit folgenden Glaszusammensetzungsbereichen:
| SiO2 | 50–80 | Gew.-% |
| B2O3 | 0–5 | Gew.-% |
| Al2O3 | 0–5 | Gew.-% |
| Li2O | 0–5 | Gew.-% |
| Na2O | 0–10 | Gew.-% |
| K2O | 0–10 | Gew.-%, wobei |
| Li2O + Na2O + K2O | 3–20 | Gew.-% beträgt, und |
| MgO | 0–5 | Gew.-% |
| CaO | 0–10 | Gew.-% |
| SrO | 0–5 | Gew.-% |
| BaO | 0–15 | Gew.-%, wobei |
| MgO + CaO + SrO + BaO | 3–20 | Gew.-%, |
| TiO2 | 0–10 | Gew.-%, |
| bevorzugt | > 0,5–10 | Gew.-%, und |
| insbesondere | > 0,5–5 | Gew.-% beträgt, |
| ZrO2 | 0–3 | Gew.-% |
| CeO2 | 0–5 | Gew.-% |
| Fe2O3 | 0–1 | Gew.-% |
| WO3 | 0–3 | Gew.-% |
| Bi2O3 | 0–3 | Gew.-% |
| MoO3 | 0–3 | Gew.-% |
| ZnO | 0–5 | Gew.-% |
| SnO2 | 0–2 | Gew.-% |
sowie Rh, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu in oxidischer Form in Gehalten von 0–5 Gew.-% und gegebenenfalls Läutermittel in üblichen Konzentrationen, insbesondere ausgewählt aus Chloriden, Sulfaten, As
2O
3 und/oder Sb
2O
3. Ganz besonders bevorzugt findet SnO
2 für eine Hochtemperatur-Läuterung Verwendung.
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In den eingesetzten Glaszusammensetzungen kann es von Vorteil sein, wenn gleichzeitig Ceroxid und Zinnoxid vorliegen. Hierdurch kann eine mögliche Verfärbung von zu hohen Gehalten an Ceroxid durch die Gegenwart von Zinnoxid unterdrückt werden.
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Die Form des Glasrohrs ist ebenfalls erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt. Es kann jeder in einer Lampe verwendbare Querschnitt im erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren zum Einsatz kommen. Übliche Querschnitte einer Lampe sind an die räumlichen Gegebenheiten, zum Beispiel bei einer Hintergrundbeleuchtung, angepasst. Bevorzugt sind runde, ovale, rechteckige und/oder flache, rechteckige Querschnitt (zum Beispiel Planon® von Osram), besonders bevorzugt solche Querschnitte, die in Lampen für Hintergrundbeleuchtungen verwendet werden, wie flache rechteckige Querschnitte.
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Die Glasrohre, die im erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren zum Einsatz kommen, werden vorzugsweise zu Hüllengläsern von Fluoreszenzlampen, bevorzugt miniaturisierten Fluoreszenzlampen, entsprechend weiterverarbeitet. Hierzu werden die Glasrohre nach dem erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren (1) vorzugsweise einer Temperatur- oder Temperbehandlung (2) unterzogen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen Temperschritt, z. B. den sog. „Bakingprozess”, wobei Maximaltemperaturen im Bereich von beispielsweise etwa 500°C bis etwa 750°C, typischerweise 600°C bis 700°C, eingesetzt werden. Hierbei wird vorzugsweise eine Fluoreszenzschicht auf der Innenseite des Rohres eingebrannt.
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Die aus den Glasrohren herstellbaren Fluoreszenzlampen können vorzugsweise zur Hintergrundbeleuchtung, beispielsweise von Flachbildschirmen (sog. Backlights), insbesondere von LCD-TFT Displays, eingesetzt werden. Für diese Anwendung weisen derartige Lampen sehr kleine Dimensionen auf und dementsprechend hat das Lampenglas vorzugsweise nur eine äußerst geringe Dicke. Zum Beispiel kann das Glasrohr rohrförmig sein, wobei der Durchmesser bevorzugt < 1,0 cm, besonders bevorzugt < 0,8 cm, insbesondere bevorzugt < 0,7 cm, ganz besonders bevorzugt < 0,5 cm aufweist. Die Wandstärke des rohrförmigen Hüllglases ist bevorzugt < 1 mm, insbesondere < 0,7 mm. In einer alternativen Ausgestaltung kann das Glasrohr des Leuchtmittels eine Dicke von < 1 cm aufweisen. Bevorzugte Displays sowie Bildschirme sind sogenannte Flachdisplays, verwendet in Laptops, insbesondere flache Backlightanordnungen.
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Die herstellbaren Fluoreszenzlampen sind bevorzugt miniaturisierte Backlightlampen. Die Lampen können sich aufgliedern in einen Mittelteil, der bevorzugt weitgehend transparent ist, und in Form eines Hüllenglases vorliegt, sowie zwei Enden, die mit entsprechenden Anschlüssen, durch Einbringen von Metall oder Metalllegierungsdrähten, versehen sein können. Es besteht die Möglichkeit, das Metall bzw. die Metalldrähte in einem Temperschritt mit dem Hüllenglas zu verschmelzen. Das Metall bzw. die Metalllegierungsdrähte sind Elektrodendurchführungen und/oder Elektroden. Bevorzugt sind diese Elektrodendurchführungen Wolfram- oder Molybdän-Metalle oder Kovar-Legierungen. Die thermische Längenausdehnung (CTE) des Hüllenglases stimmt bevorzugt weitgehend mit der Längenausdehnung (CTE) der Elektrodendurchführungen überein, so dass im Bereich der Durchführungen keine Spannungen bzw. nur definiert und gezielt eingesetzte Spannungen auftreten. Insbesondere bevorzugte Backlight-Lampen sind EEFLs (external electrode fluorescent lamp) ohne Elektrodendurchführung, da bei einem elektrodenlosen EEFL-Backlight die Einkoppelung mit Hilfe elektrischer Felder erfolgt. Es sind auch CCFL-Systeme (cold-cathode fluorescent lamp) bekannt, wobei die Zündung des Plasmas über innenliegende Elektroden erfolgt.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Beispiels erläutert, welches die erfindungsgemäße Lehre veranschaulichen, diese aber nicht beschränken soll.
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Ausführungsbeispiel:
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Es wurden Glasrohre aus der nachfolgenden Borosilikatglas-Zusammensetzung hergestellt:
| | Ausf. 1 |
| SiO2 | 66 |
| Al2O3 | 2,5 |
| B2O3 | 18 |
| Li2O | 0,5 |
| Na2O | 0,5 |
| K2O | 7,5 |
| MgO | |
| CaO | |
| SrO | |
| BaO | |
| ZnO | 0,5 |
| ZrO2 | |
| As2O3 | |
| Sb2O3 | 0,5 |
| Fe2O3 | |
| TiO2 | 4 |
| Summe | 100 |
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Die Geometrie der Rohre war wie folgt:
Außendurchmesser: 3,4 mm
Innendurchmesser: 2,4 mm
Wanddicke: 0,5 mm und
Länge der Rohre: 500 mm.
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Glasrohre mit der obigen Zusammensetzung und den genannten Abmessungen wurden einem erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren unterzogen. Hierbei wurde der Schrumpf („Shrinkage”) des jeweiligen Glasrohres in mm abhängig von der Waschzeit und Waschtemperatur für verschiedene pH-Werte untersucht. Die Ergebnisse sind in den beigefügten 1 bis 3 dargestellt. In den Figuren zeigen
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1 den Schrumpf („Shrinkage”) des Glasrohres in mm, abhängig von der Waschzeit und Waschtemperatur bei einem pH-Wert von 4, 5;
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2 den Schrumpf („Shrinkage”) des Glasrohres in mm, abhängig von der Waschzeit und Waschtemperatur bei einem pH-Wert von 7;
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3 den Schrumpf („Shrinkage”) des Glasrohres in mm, abhängig von der Waschzeit und Waschtemperatur bei einem pH-Wert von 9 und
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4 ein beispielhaftes Temperatur-Zeit-Programm für einen „Baking Prozeß”.
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1 zeigt das Reinigungsverfahren bei einem pH-Wert von 4,5. Der pH-Wert liegt außerhalb des erfindungsgemäßen pH-Bereichs und ist zu sauer eingestellt, was sich in einer deutlichen Schrumpfungszunahme bei höheren Temperaturbereichen zeigt. Bereits über 45°C wird ein deutlich nachteiliger Effekt auf das Glasrohr beobachtet, der eine Formdeformation des Glasrohr zur Folge hat, welche das Glas für den beabsichtigen Verwendungszweck in einer Lampe zur Hintergrundbeleuchtung unbrauchbar macht.
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2 zeigt ein erfindungsgemäßes Reinigungsverfahren, durchgeführt mit einem pH-Wert von 7. Die in 1 dargestellten Bereiche mit unterschiedlichem Schrumpf werden deutlich auseinandergezogen, so dass eine Temperaturbehandlung bis zu Temperaturen vorzugsweise unterhalb 70°C möglich sind.
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3 zeigt ein erfindungsgemäßes Reinigungsverfahren, durchgeführt mit einem pH-Wert von 9. Der pH-Bereich von 8 bis 9 ist besonders vorteilhaft, wie 3 belegt. Bis oberhalb von 70°C findet auch bei langen Behandlungszeiten von 120 min keine wesentliche Schrumpfung statt, so dass die gewaschenen Gläser praktisch keiner Formdeformation unterliegen.
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4 zeigt ein beispielhaftes Temperatur-Zeit-Programm für einen „Baking Prozeß”. Selbstverständlich können auch andere Programmabläufe eingestellt werden.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird somit erstmals ein Verfahren zum Reinigen von Glasrohren, insbesondere solchen aus Borosilikatgläsern oder Kalk-Natron-Gläsern, bereitgestellt, wodurch eine Schrumpfung (Shrinkage”) deutlich verringert oder völlig unterdrückt werden kann. Hierdurch verringert sich der Ausschuß bei der Glasrohrherstellung, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens deutlich gesteigert werden kann.
