DE1589169C - Verfahren zur Beschichtung eines Kolbens einer Leuchtstofflampe mit Leuchtstoff - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leuchtstoff mit· wasserlöslichen, temporären einer verbesserten Beschichtung eines Kolbens einer organischen Bindemitteln verwendet wurden. Keiner Leuchtstofflampe mit Leuchtstoff, bei dem der Kolben der bisher vorgeschlagenen, die Adhäsion verbessernmit einer wäßrigen Suspension von Halophosphat- den Zusätze, die zusammen mit einer wäßrigeh Susleuchtstoff beschichtet wird. Durch das Verfahren 5 pension verwendet werden sollen, hat zu einem besonnach der Erfindung wird die Adhäsion des Leuchtstoffs ders'zufriedenstellenden Ergebnis geführt,
an der Kolbeninnenwand verbessert, die Lichtausbeute DerErfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die jedoch nicht nachteilig beeinflußt. ' . Adhäsion des:Leuchtstoffs: äh.der inneren Oberfläche

Es ist bekannt, daß Leuchtstoff beschichtungen nor- der Leuchtstöfflampenkolben - bzw. -röhren zu vermalerweise in Leuchtstofflampen hergestellt werden, io bessern.

indem die Lampe mit einer Suspension von Leucht- . Überraschenderweise konnte festgestellt werden, Stoffteilchen durchspült, die Suspension getrocknet daß die Adhäsion der Leuchtstoffbeschichtungen an und der Lampenkolben dann geglüht .wird. Obgleich der inneren Oberfläche der Glaslampenwände wesentlich die Leuchtstofflampen nicht nur in der Form gerader verbessert wird, wenn bei der Verwendung einer wäß-Kolben oder Röhren hergestellt werden, betrifft das 15 rigen Suspension eines Halophosphatleuchtstoffs, wie hier verwendete Wort »Kolben« ganz allgemein kolben- beispielsweise Calciumhalophosphatleuchtstoff, der artige oder schalenform ige Glaskörper von Leucht- mit Antimon und Mangan aktiviert worden ist, zusätzstofflampen, auf deren Innenseite eine Leuchtstoffe- lieh zu dem temporären organischen Bindemittel, das schichtung aufgebracht wird. Die Suspension kann den Leuchtstoff bis zum Glühverfahren an Ort und aus einer wäßrigen Base oder aus einer organischen 20 Stelle halten soll, ein permanenter Adhäsionszusatz, Base bestehen. Die anfängliche Trocknungsstufe hat nämlich Bariumnitrat [Ba(NO₃).,] verwendet wird,
den Zweck, den-größten Teil des Wassers oder die Die Erfindung,betrifft ein Verfahren zur Beschichorganischen Lösungsmittel zu entfernen. Dadurch tung eines Kolbens einer Leuchtstofflampe mit Leuchtwird mit Hilfe eines temporären organischen Binde- stoff, bei dem der Kolben mit einer wäßrigen Suspenmittels ein an der Innenseite des Glaslampenkolbens 25 sion von Halophosphatleuchtstoff beschichtet wird haftenbleibender Film zurückgelassen. Das Glühen und die Suspension eine geringe, jedoch wirksame entfernt die restlichen Wassermengen und organischen Menge eines organischen Bindemittels enthält, das beim Lösungsmittel und brennt das temporäre organische Glühen im wesentlichen vollständig aus der Lampe Bindemittel weg. ■ entfernt werden kann, das dadurch gekennzeichnet ist,

Da die fluoreszierenden Beschichtungen während 30 daß mit einer wäßrigen Suspension beschichtet wird, der Herstellung oder während der Verwendung der die, bezogen auf.die Trockenleuchtstoffmenge, 0,05 Lampe an der Innenseite der Umhüllung stellenweise bis 0,30 Gewichtsprozent Ba(NO₃)₂ in Lösung enthält abblättern oder abfallen, sind verschiedene Vorschläge und der beschichtete Kolben nach Trocknen zwecks zur Verbesserung der Haftfähigkeit der Leuchtstoff- Entfernung des größten Teils des Wassers bei Tempebeschichtung an der Lampenwand gemacht worden. 35 raturen oberhalb des Schmelzpunktes des Ba(NO₃).. Ein Zusatz zur Verbesserung der Adhäsion des Leucht- geglüht wird, pm das temporäre organische Bindestoffes in der Leuchtstofflampe darf nicht in nachteili- mittel und das restliche Wasser wegzubrennen,
ger Weise mit der Lampenumgebung reagieren und Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung sollte nicht in nachteiliger Weise das Ultraviolettlicht und an Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert, oder die sichtbare Strahlung absorbieren. Der Ad- 40 F i g. 1 zeigt eine lineare, röhrenförmige Leuchtstoffhäsionszustand soll als Lichterzeuger so wirksam sein, lampe, teilweise im Schnitt;

wie der Leuchtstoff selbst und sollte ein guter Reflektor F i g. 2 ist eine schematische Darstellung eines End-

von ultravioletter Strahlung sowie transparent gegen- teiles einer linearen, röhrenförmigen Leuchtstofflampe,

über sichtbarer Strahlung sein. die eine Fläche einschließt, die charakteristisch ist für

In der französichen Patentschrift 1134 396 ist ein 45 Beschädigungen, die gelegentlich bei den herkömm-

Verfahren zur Beschichtung eines Kolbens einer Ent- liehen Lampen nach einem elastischen Schlag auf die

ladungslampe mit Leuchtstoff beschrieben, bei dem Lampenwand durch einen äußeren Gegenstand fest-

der Kolben mit einer wäßrigen Suspension von Halo- gestellt werden können.

phosphatleuchtstoffteilchen beschichtet wird und die Das Ba(NO₃)₂ wird so zugegeben, daß es sich in der

Suspension eine geringe, jedoch wirksame Menge eines 50 wäßrigen Phase der Suspension in Lösung befindet und

temporären organischen Bindemittels enthält, das sollte, bezogen auf den Trockenleuchtstoff gehalt in einer

beim Glühen im. wesentlichen vollständig aus der Menge im Bereich von 0,05 bis 0,3 Gewichtsprozent,

Lampe entfernt werden kann. Das bei diesem Verfah- zugesetzt werden. Die hier angeführten Prozentsätze

ren verwendete organische Bindemittel besteht aus ■ sind Gewichtsprozentsätze, wenn nicht anders ange-

' Carboxylmethylzellulose. 55 geben. Wenn der temporäre organische Adhäsionszu-

In. der USA.-Patentschrift 2 905 572 werden der satz aus Carboxymethylzellulose besteht, dann wird Monoäthyläther des Äthylenglycols (Cellosolve), Di- das Ba(NO₃)₂, bezogen auf den Trockenleuchtstoffgeacetonalkohol und Äthyllactat als Bindemittel vorge- ■ halt, vorzugswiese in Mengen-von 0,07 bis 0,2% zugeschlagen. · geben. Der Carboxymethylzellulosegehalt kann, be-

Man konnte die Adhäsion des Leuchtstoffs an dem 60 zogen auf die gleiche Basis, etwa ¹I₂ ⁰Io betragen, und .,Lampenkolben etwas verbessern, wenn man diesen in der pH-Wert der Suspension sollte neutral oder leicht 'Suspensionen aus organischen Systemen, wie beispiels- sauer sein, vorzugsweise im Bereich von 6 bis 7. Unter weise als Lösungen von Nitrozellulose in Butylacetat diesen Bedingungen scheint die optimale Bariumnitrat- und Petroleum anbrachte, jedoch haben solche Zusätze, konzentration bei etwa 0,15% zu liegen. Es können wie beispielsweise feinverteiltes Siliciumoxyd, entweder 65 auch andere temporäre organische Adhäsionszusätze die Adhäsion nicht verbessert oder die Wirksamkeit verwendet werden, beispielsweise polymerisiertes und die Helligkeit der Lampe reduziert und die Instand- Äthylenoxid, das man, bezogen auf das Trockenleuchthaltung erschwert, wenn sie in wäßrigen Suspensionen Stoffgewicht, in Mengen von etwa 2% verwendet.

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In einer bevorzugten Ausführungsform des Ver- wird als Aufwärtsspülung bezeichnet. Bei der Auffahrens nach der Erfindung wird Ammoniumnitrat wärtsspülung kann die Suspension entweder hydro-

(NH₁NO₃) zusammen mit dem Bariumnitrat verwendet, statisch hochgepreßt werden oder durch ein Vakuum um die Adhäsion weiter zu verbessern und das Glühen von oben durchgezogen werden. Bei beiden Verfahrenszu erleichtern. Das Ammoniumnitrat kann in der 5 artenwirdgegenüberderinjederLampeangetrockneten

wässerigen Phase der Suspension vorhanden sein und Menge eia beträchtlicher Überschuß an Suspension

wird, bezogen auf die Trockenleuchtstoffmenge, in verwendet. Die überschüssige Suspension wird dann

einer geringen, jedoch wirksamen Menge verwendet, rezykliert. Auf Grund der Einsprühungsart der Sus-

beispielsweise in einer Menge von 0,1 bis 2,5%. Bevor- pension in den leeren Kolben von oben wird bei der

zugt wird eine Konzentration von 0,25 bis 1% ver- io Abwärtsspülung normalerweise eine größere Luftzu-

wendet, um eine maximale Adhäsion zugleich mit ei- fuhr benötigt als bei der Aufwärtsspülung. Je nach Art

nem minimalen, nachteiligen Effekt auf die Lichtaus- des besonderen Beschichtungsverfahren und je nach

beute zu erreichen. Wie bereits erwähnt, sollte der Größe des die Suspension enthaltenden Tankes kann

pH-Wert der Suspension neutral oder leicht sauer sein, die Suspension kontinuierlich über einen längeren

vorzugsweise im Bereich von 6 bis 7. Es kann auch eine 15 Zeitraum zirkuliert werden, so lange, bis der Beschich-

leichte Alkalität toleriert werden, wenn es nicht zu einer ter kontinuierlich läuft.

Ausflockung kommt, jedoch wird ein alkalisches Milieu Es ist wünschenswert, daß die Lampenbeschichtungs-

nicht bevorzugt verwendet, wenn lange und kontinuier- verfahren über einen längeren Zeitraum kontinuierlich

liehe Verfahren durchgeführt werden, bei denen das und ohne Unterbrechung durchgeführt werden. Daher

Ba(NO₃)₂ nicht genügend stabil sein könnte. Unter 20 muß jede Leuchtstoffsuspension genügend stabil sein,

diesen Bedingungen scheint die optimale Bariumnitrat- um in dem Beschichtungsverfahren über einen länge-

konzentration bei 0,15% und die optimale Ammonium- ' ren Zeitraum verwendet werden zu können,

nitratkonzentration bei 0,5 °/o zu liegen. Der für dieses Verfahren verwendete und mit Anti-

In F i g. 1 ist eine Art der Leuchtstofflampen darge- mon und Mangan aktivierte Halophosphatleuchtstoff,

stellt, für die das Verfahren nach der Erfindung 25 wie beispielsweise Calciumhalophosphatleuchtstoff,

verwendet werden kann. Diese Lampe besteht aus kann nach den herkömmlichen Verfahren hergestellt

einem hermetisch abgedichteten, linearen, röhrenför- werden. Der Leuchtstoff wird durch Brennen herge-

migen Glaskolben 1, der an seiner inneren Oberfläche stellt, durchmahlen, im allgemeinen in feine Teilchen

mit einem pulverförmigen Leuchtstoff 2 beschichtet ist, getrennt und dann gewaschen, um schädliche Verun-

und der die ultraviolette Energie eines Quecksilber- 30 reinigungen zu entfernen. Der Leuch'tstoff wird dann je

bogens, der sich in der Mitte des Kolbens befindet, in nach Größe klassifiziert und von Rückständen vom

sichtbares Licht umwandelt. Dies wird während des Mahlen und Waschen gesäubert. Das Mahlen kann in

Betriebs der Lampe durch die Leuchtstoffschicht 2 be- einer wässerigen Suspension durchgeführt werden, wo-

werkstelligt. Der kleine Quecksilbertropfen 8 wird bei ein Suspensionsmedium, wie beispielsweise PoIy-

während des Betriebs der Lampe verdampft. Der 35 vinylmethacrylat-MaleinsäureanhydridjVerwendetwird.

Sockel 3 an jedem Ende der Lampe trägt die elektri- Das Waschen kann mit Ammoniumchlorid-Äthylen-

schen Leitungen 4, die elektrisch mit den Elektroden 5 diamintetraessigsäure (EDTA) nach USA.-Patent

an jedem Ende der Lampe verbunden sind. Die Elek- 3 047 512 oder mit Sulfamidsäure (NH₂SO₃H) durch-

troden sind mit einem die Elektronenemission for- geführt werden.

dernden Material 6 bedeckt, beispielsweise mit Oxid- 40 Nach Klassifizierung entsprechend der Größe wer-

mischungen, die Bariumoxid enthalten und den Be- den die Leuchtstoffteilchen gründlich mit heißem Was-

trieb der Lampe erleichtern. . ser abgespült und mittels einer Festtrommelzentrifuge

F i g. 2 zeigt einen Endteil einer Leuchtstofflampe, auf einen Wassergehalt von etwa 20% getrocknet,
wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, nach der Durchführung Obgleich die verschiedensten temporären organischen eines Versuches, der als federnde Stoßprüfung bezeich- 45 Bindemittel verwendet werden können, ist Carboxynet wird. Dadurch soll die Adhäsion der pulverförmi- methylzellulose besonders geeignet, wenn sie in der gen Leuchtstoffbeschichtung auf der Innenseitenwand richtigen Weise behandelt wird. Da Natrium in Leuchtder Lampe bestimmt werden. Wenn die Glaswand der· Stofflampen als eine nachteilige Verunreinigung ange-Lampe mit einer genügend starken Kraft federnd auf- . sehen wird, wird das im Handel erhältliche Natriumgeschlagen wird, wird eine Wellenbewegung von einer 50 salz der Carboxymethylzellulose nicht verwendet. Statt niedrigen Größe über eine kurze Entfernung, in der dessen wird saure Carboxymethylzellulose normaler-Glaswand entstehen und zu einem Abblättern von weise als Startmaterial erhalten. Ammoniumhydroxid Teilen der Leuchtstoffschicht in der Gegend des Auf- kann zu einer wässerigen Suspension von saurer Carschlages führen. Durch das Beschichtungsverfahren ' boxymethylzellulose bei etwa 60° C zugegeben werden, nach der Erfindung wird die Adhäsion der Leuchtstoff- 55 bis eine klare Lösung hergestellt ist. Es wurde jedoch schicht an der Innenwand der Lampe gegenüber solchen festgestellt ,daß die mit Ammoniumchlorid-Carboxy-Einwirkungen wesentlich verbessert. Es handelt sich methylzellulose hergestellten stark basischen Suspendabei höchstwahrscheinlich um eine verbesserte Ad- sionen über einen längeren Zeitraum bei Aussetzung häsion der Leuchtstoffteilchen zueinander und zu der an Luft, wie beispielsweise bei der kontinuierlichen Glaswand des Lampenkolbens. 60 Lampenherstellung, zu einer Degradation neigen. Diese

Die Leuchtstoffbeschichtungen in den Leuchtstoff- Degradation scheint eine Umwandlung von Ba(NO_:,)·.

lampenkolben werden normalerweise nach zwei allge- in Bariumcarbonat (BaCO₃) zu sein, die bei einer /u

meinen Verfahren hergestellt. Das Verfahren, bei dem langen Einwirkung von Kohlendioxid eintritt. Das

die leuchtstoffenthaltende Suspension durch den senk- BaCO₃ hat ein graues Aussehen und verbessert nicht

recht gehaltenen Kolben in Abwärtsrichtung durchge- 65 die Adhäsionseigenschaften wie das Bariumnitrat. Da-

spült wird, wird als Abwärtsspülung bezeichnet. Das her wird bei der Verwendung von Carboxymethyl-

Verfahren, bei dem die leuchtstoffenthaltende Suspen- Zellulose als temporäres organisches Bindemittel die

sion in Aufwärtsrichtung durch die Röhre bewegt wird, stark basische Suspension vorzugsweise in eine neu-

trale oder leicht saure Suspension übergeführt. Um dies zu erreichen, wird das überschüssige Ammoniak bei einer Temperatur von etwa 95 bis 100⁰C genügend lange aufgekocht, um den pH-Wert auf etwa 6 bis 7 zu bringen.

Die ausgekochte, etwa 2%ige, wäßrige Carboxymethylzelluloselösung wird nach Abkühlung zu dem gereinigten Leuchtstoff bis zu etwa ¹I₂ ⁰I₀ Carboxymethylzellulose (bezogen auf den Trockenleuchtstoffgehalt) zugegeben. Das Ba(NO₃)₂ wird dann in der erwünschten Menge und vorzugsweise in der Form einer wäßrigen, 5%igen -Lösung zugegeben. Die bevorzugte Menge an Bariumnitrat [Ba(NO₃),] beträgt, bezogen auf die Gesamtmenge des vorhandenen Trockenleuchtstoffes·, etwa 0,15 %. Weniger als 0.05 bis 0,07% werden je nach Umständen nicht die erwünschten Adhäsionseffekte ergeben, und mehr als 0,2 bis 0,3 % werden wiederum je nach Umständen zu einer Verringerung des Lichtstromes führen, da möglicherweise beim Schmelzen von überschüssigem Bariumnitrat Kohlenstoff aus dem Rückstand des temporären organischen Bindemittels eingeschlossen wird. Wenn Carboxymethylzellulose verwendet wird, liegt der bevorzugte Bariumnitratgehalt im Bereich von 0,07 bis 0,2%. . ■

Stark saure, beispielsweise bei einem pH-Wert von etwa 4 liegende Suspensionen haben sich als nachteilig erwiesen und werden daher vermieden. Suspensionen dieser Art lösten etwas Leuchtstoff unter Bildung von Calciumleuchtstoff, was sich für das Glühen und für die Lichtausbeute der entstandenen Lampe als schädlich erwies. Ein leicht saurer oder neutraler pH-Wert, beispielsweise bei etwa 6 bis 7, verhindert die Bildung von BaCO;, und den Angriff auf den Leuchtstoff. Jedoch entsteht ein anderes Problem bei diesen annähernd neutralen Suspensionen. .

In einigen Fällen hat Baktcrienwachstum die Viskosität der neutralen Suspension so weit reduziert, daß diese ,nach einer kontinuierlichen Beschichtung von einigen Stunden oder einigen Tagen nicht mehr verwendet werden konnte. Dies scheint durch gewöhnliche, obgleich nicht identifizierte, durch· die Luft übertragene oder in der Erde lebende Bakterien verursacht zu werden, die die Zelluloseteile in der Carboxymethylzellulose der Suspension digerieren. "

Nach einiger Zeit stellen sich auch starke Gerüche ein. Wachstumsversuche mit Nährbodenkulturmedien, die mit einer 7₂%igen Carboxymethylzellulosesuspension versetzt worden waren und in einem Inkubator bei 35~~C 24 Stunden lang mit Bakterien kontaminiert so worden waren, zeigten, daß bestimmte Bakterizide das Bakterienwachstum verhindern. Thymol

(CH₃)₂CHC_eH₃(CH₃)OH

verhindert dieses Wachstum, wenn es in Mengen von 250 und 500 Teilen pro Million des Gewichts der für die Beschichtung verdünnten Suspension· angewendet wird. Größere Mengen sind nicht leicht löslich in der wäßrigen Suspension. Das Thymol wird vorzugsweise zu der Suspension in einer alkoholischen Lösung zügegeben. Zunächst kann eine Lösung aus 50 g Thymol je Liter Methanol hergestellt werden. Diese Lösung wird langsam und unter kontinuierlichem Rühren zu der neutralen Carboxymelhylzelluloselösung zugegeben, und zwar vorzugsweise während diese noch warm ist (50 bis 6O⁰C) und nach Auskochen des überschüssigen Ammoniaks. Da das bakterielle Wachstum anscheinend nur in annähernd neutralen, zelluloseenthaltenden Suspensionen stattfindet, wird Thymol bei anderen Suspensionsarten nicht benötigt.

Gegebenenfalls kann ein nichtionisches, Schaum erzeugendes Netzmittel zu der Suspension in Mengen von vorzugsweise etwa 29 Teilen je Million oder weniger, bezogen auf den Leuchtstoff, zugegeben werden, um das Benetzen der inneren Glasoberflächen des Lampenkolbens durch die wäßrige Suspension zu verbessern. Dieses ist besonders wichtig, wenn sich auf den Oberflächen irgendwelche öligen Substanzen befinden. Bei der gleichzeitigen Verwendung von Thymol und eines Netzmittels wird besser ein anionischer Schaumerzeuger verwendet.

Die Suspension wird nach der oben beschriebenen Vorbereitung vorzugsweise homogenisiert und dann filtriert, um irgendwelche ungelösten Carboxymethylzellulosegele abzutrennen, die Flecken an der Kolben-' wand zurücklassen könnten. Es können auch andere temporäre organische Bindemittel als Carboxymethylzellulose verwendet werden, beispielsweise die in der Natur vorkommenden Alginate und polymerisiertes Äthylenoxid. Polymerisiertes Äthylenoxid kann als eine 8%ige Lösung verwendet werden, die in kaltem Wasser gerührt wird. Diese Lösung wird dann zu dem Leuchtstoff in einer Menge bis zu etwa 2%. bezogen auf das Trockenleuchtstoffgewicht, zugegeben. Die bei der Verwendung von Carboxymethylzellulose notweii-' digen Bakterizide brauchen bei polymerisiertem Äthylenoxid nicht verwendet zu werden.

Das Ba(NO₃)₂ wird während des Glühens vorzugsweise geschmolzen, um eine verbesserte Adhäsion der Leuchtstoffteilchen zueinander und an der inneren Oberfläche des Glaskolbens zu erreichen. In'der Nähe des Schmelzpunktes des Ba(NO₃), (etwa 592°C) wird die Viskosität des flüssigen Ba(NO₃)₂ niedrig genug, um ein schnelles Benetzen der Oberflächen der Leuchtstoffteilchen und des Glaskolbens zu ermöglichen."

Carboxymethylzellulose wird vorzugsweise bis zu 90 Sekunden bei etwa 635°C ausgeglüht, während polymerisiertes Äthylenoxid bei niedrigeren Temperaturen, beispielsweise bei etwa 600⁰C, ausgeglüht wird. Das Glühen kann in herkömmlicher Weise durchgeführt werden, beispielsweise in einer Luftatmosphäre durch elektrische Widerstandsheizung oder Verbrennimgsheizung, wodurch die Atmosphäre modifiziert wird. Auf jeden Fall wird das Ausbrennen des temporären organischen Bindemittels die Atmosphäre in dem Lampenkolben beeinflussen. Das temporäre organische Bindemittel wird im wesentlichen vollständig durch Oxydation entfernt, bevor das Ba(NO₃)₂ schmilzt. Dabei bleiben keine nachteiligen Rückstände zurück. Es wurde festgestellt, daß sich Barium-Nitrat [Ba(NO₃J₂] anfänglich zu Bariumnitrat [Ba(NO₂),]. Bariumoxid (BaO) und Bariumdioxid (BaO₂) je nach Atmosphäre bei Temperaturen im Bereich von 670 bis 810⁰C zersetzt. . '

- Um die verbesserte Adhäsion im Zusammenhang mit dem Lichtstrom und der Lichtausbeute bei verschiedenen Zeitintervallen festzustellen; wurden Kontrollampen und Lampen, die nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellt wurden, der im Zusammenhang mit F i g. 2 beschriebenen federnden Stoßprüfung unterworfen. Jede Lampe wurde dabei etwa 15 cm von einem Ende mit einem Pianodraht geschlagen und der Durchmesser des abgeblätterten Leuchtstoffs gemessen. Der Lichtstrom und die Lichtausbeute wurden in Lumen und Lumen je Watt nach einem lCOstündigen Betrieb der Lampe gemessen.

In Tabelle I werden Kontrollampen, die unter Verwendung von Carboxymethylzellulose als temporäres organisches Bindemittel hergestellt wurden, mit Lampen verglichen, die unter zusätzlicher Verwendung von 0,15%ig^em Ba(NO₃)₂ nach der Erfindung hergestellt wurden. Die Unterschiede zwischen den verglichenen Lampenpaaren, die progressiv eine bessere Adhäsion ergeben, beruhen auf unterschiedlicher Feinheit des Leuchtstoffs. Bei dem ersten Paar wurde relativ feiner Leuchtstoff, bei dem dritten Paar relativ grober Leuchtstoff verwendet.

Tabelle I
Bindemittel: Carboxymethylzellulose

Versuch

Kontrolle

Ba(NO₃)₂-Zusatz

Kontrolle

Ba(NO₃)₂-Zusatz

Kontrolle

Ba(NO₃)₂-Zusatz

Abblätterung (mm)

120
45
85
35
30
18

Licht-.

strom

(Lumen)

3268
3269
3281
3278
3194
3224

Lichtausbeute
(Lumen/Watt)

79,1
78,6
79,6
79,2
75,9
76,2

In Tabelle II werden Kontrollampen, die mit polymerisiertem Äthylenoxid als temporärem organischem Bindemittel hergestellt wurden, mit Lampen verglichen, die unter zusätzlicher Verwendung von 0,2%igem Bariumnitrat nach der Erfindung hergestellt wurden. Die beiden Lampenpaare sind außer auf die Glühbedingungen identisch.

Tabelle II
Bindemittel: polymerisiertes Äthylenoxid

Versuch

Kontrolle

Ba(NO₃)₂-Zusatz

Kontrolle

Ba(NO₃)₂-Zusatz

Abblätterung (mm)

Lichtstrom
(Lumen)

3240
3256
3231
3250

Lichtausbeute
(Lumen/Watt)

76,3
76,7
76,8
77,4

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung ist festgestellt worden, daß die Oxydation des temporären organischen Bindemittels während des Glühens durch die Zugabe von Ammoniumnitrat (NH₄NO₃) zu der Ba(NO₃)₂-Suspension verbessert wird, wodurch in wirksamer Weise die Verwendung von niedrigeren Glühtemperaturen ermöglicht wird. Andere Effekte, die die Adhäsion verbessern, können darauf beruhen, daß die effektive Schmelztemperatur des Bariumnitrats etwas erniedrigt wird und die Umwandlung des Bariumnitrats zu anderen, nicht wünschenswerten Verbindungen gebremst wird.

Das bevorzugte Glühverfahren mit Bariumnitrat-Adhäsionszusätzen in einer Suspension, die Carboxymethylzellulose als temporäres organisches Bindemittel verwendet, wird während eines Zeitraumes von 90 bis 170 Sekunden bei etwa 625 bis 650⁰C durchgeführt. Bedeutend niedrigere Temperaturen haben beträchtliche Verluste hinsichtlich der Helligkeit der Lampen zur Folge. Durch die Verwendung von Ammoniumnitrat (NH₄NO₃) können beim Glühen niedrigere Temperaturen verwendet werden, wodurch auch geringere Anforderungen an die Ofenausrüstung gestellt werden. ,Es wurde oben bereits festgestellt, -daß Leuchtstoff, der mit Sulfamidsäure gewaschen wird, höhere Glühtemperaturen erfordert als Leuchtstoff, der mit Ammoniumchlorid-Äthylendiamintetraessigsäure gewaschen worden ist. Die Verwendung von

ίο Ammmoniumnitrat ermöglicht die Verringerung der Glühtemperatur bei mit Sulfamidsäure gewaschenem Leuchtstoff.

Bei der Verwendung von Ammoniumnitrat zusammen mit dem temporären organischen Bindemittel Carboxymethylzellulose wird eine Ausflockung in der Suspension verursacht, wenn der pH-Wert der Suspension äußerst basisch ist, beispielsweise bei einem pH-Wert von 9 bis 11. Wie bereits oben beschrieben, bestehen auch andere Gründe gegen die Verwendung von stark basischen Suspensionen. Stark saure Suspensionen sollen ebenfalls gemieden werden, und zwar wegen des Angriffs oder der Auflösung des Leuchtstoffs selbst, wobei lösliche Leuchtstoffe entstehen, die für das Glühen und für die Lichtausbeute der Lampen von Nachteil sind. Bei der Verwendung von Carboxymethylzellulose als temporäres organisches Bindemittel ist es daher wünschenswert, daß man dieses aus mit Ammoniak behandelter saurer Carboxymethylzellulose erhält, wobei eine wäßrige Lösung hergestellt und dann gekocht wird, um überschüssiges Ammoniak zu entfernen und den pH-Wert auf den erwünschten pH-Wert von etwa 6 bis 7 zu bringen.

Die Bariumnitrat-Suspension wird, wie oben beschrieben, hergestellt, und das Ammoniumnitrat wird in der erwünschten Menge zugegeben, vorzugsweise als eine 15- bis 25°/oig^e wäßrige Lösung zur Leuchtstoffsuspension. Falls notwendig, können Netzmittel und Bakterizide verwendet werden.
Mit weniger als 0,25% Ammoniumnitrat ist es schwierig, vorteilhafte Effekte zu erzielen, d. h., das Glühen wird, nur sehr wenig verbessert, und die Adhäsionsverbesserung entspricht etwa der Adhäsionsverbesserung, die man bei alleiniger Verwendung von Bariumnitrat erhält. Die untere Grenze scheint bei etwa 0,1 % ^zu Hegen, wobei 0,20 oder 0,25 % die praktisch bevorzugte untere Grenze darstellen. Wenn mehr als 1,0% Ammoniumnitrat zugesetzt werden, kann man zwei Effekte beobachten. Es kann zwar leichter geglüht werden, jedoch nimmt die Verbesserung der Ad-Häsion ab. Bei mehr als 2,5% Ammoniumnitrat wird die Adhäsion des Leuchtstoffs schlechter als bei der Verwendung von Bariumnitrat allein. Die praktischen Grenzen für Ammoniumnitrat liegen bei 0,1 bis 2,5 %, die bevorzugten Grenzen bei 0,25 bis 1 %, bezogen auf das Trockenleuchtstoffgewicht.

Lampen, die entsprechend den beiden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und in herkömmlicher Art und Weise hergestellt worden waren, wurden der im Zusammenhang mit F i g. 2 beschriebenen federnden Stoßprüfung unterworfen. Bei diesen Versuchen wurde ein Pianodraht verwendet, mit dem jede Lampe etwa 15 cm von jedem Ende und in der Mitte geschlagen wurde. Der Durchmesser der abgeblätterten Leuchtstofffläche wurde gemessen. In Tabelle III ist der größte Durchmesser des entstehenden ovalen Abbläfterungsflecks in der Mitte der Lampe angeführt. Die Lichtstrommessungen in Lumen nach einem lOOstündigen Betrieb der Lampe sind ebenfalls in Tabelle TII

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angegeben, in derCMCCarboxymethylzellulose bedeutet.

Tabelle III

Suspension	Abblätte rung (mm)	Lichtstrom (Lumen)
Serie 1 1. CMC 2. CMC+ 0,15% · Ba(NO3J2 3. (2) + 1% NH4NO3 Serie 2 4. CMC+ 0,15% Ba(NO3)2 5. (4)+ 0,5% NH4NO3 6. (4)+ 1,0% NH4NO3	121 41 3 70 19 17	3264 3269 3262

Der Zusatz von Ammoniumnitrat erlaubt einen größeren Spielraum bei den Glühtemperaturen und der Glühzeit und hat innerhalb eines weiteren Glühtemperaturbereiches eine konstante Lichtausbeute zur Folge. Genauso wichtig ist die Fähigkeit des Ammoniumnitrats, die Adhäsion des Leuchtstoffs zu verbessern. Gegenüber der alleinigen Verwendung von Bariumnitrat tritt eine etwa dreifache Verbesserung ein. Dies kann beispielsweise bei der oben beschriebenen Prüfung festgestellt werden, bei der eine 0,15% Ba(NO₃J₂ enthaltende Leuchtstoffsuspension einen Abblätterungsfleck von 45 bis 50 mm ergibt und eine identische Suspension mit einem Uusatz von 0,5 % Ammoniumnitrat einen Abbläterungsfleck von 3 bis 10 mm ergibt.

Aus Tabelle IV ist die Verbesserung der Glühfähigkeit ersichtlich, die man bei Verwendung von Ammoniumnitrat in den oben beschriebenen 0,15% Ba(NO₃)₂ enthaltenden Suspensionen mit bei mit Sulfamidsäure gewaschenem Leuchtstoff erzielt. Der Zusatz von 0,5 bis 1 % Ammoniumnitrat. erlaubt ein Glühen bei niedrigeren Temperaturen ohne einen Verlust an Lichtstrom (Lumen gemessen nach lOOstündigem Brennen) und macht die Glühtemperaturen weniger kritisch

in bezug auf die Erzielung optimalen Lichtstroms. Dies wurde insbesondere bei Leuchtstoff festgestellt, der mit Sulfamidsäure gewaschen wurde, aber auch mit Leuchtstoff, der mit Ammoniumchlorid-Äthylendiamintetraessigsäure gewaschen wurde, jedoch ist dieser Effekt in diesem Falle weniger ausgeprägt. Eine Verbesserung der Adhäsion wird selbst bei niedrigeren Glühtemperaturen als 600°C festgestellt.

Tabelle IV
Lichtstrom bei veränderten Glühtemperaturen

Suspension

Serie 1(600° C Glühung)

10. CMC + 0,15% Ba(NO₃)₂

11. (10)+ 1% NH₄NO₃ ....

Serie 2 (650° C Glühung)

12. CMC .,

13. CMC + 0,15% Ba(NO₃)₂

14. (13)+ 0,5% NH₄NO₃

Lichtstrom (Lumen)

3027
.3251

"Vest I

3278
3114
3261

Test 2

~3258
3130
3251

Um festzustellen, ob nur Ammoniumnitrat für die Vorteile entsprechend der vorliegenden Erfindung verantwortlich ist, wurden andere Oxydationsmittel an Stelle von Ammoniumnitrat bei der Herstellung von Leuchtstoffsuspensionen verwendet. Man verwendete beispielsweise Ammoniumperchlorat, NH₄CIO₄, Aluminiumnitrat, Al(NOa)₃, Bleinitrat, Pb(NO₃)₂ und Magnesiumnitrat, Mg(NO₃J₂. Die Verwendung dieser Verbindung ergab keine positiven Resultate. Das NH₄ClO₄ verhinderte ein vollständiges Ausbrennen des Bindemittels und erhöhte wesentlich den löslichen Natriumgehalt der Leuchtstoffschicht in der Lampe, wodurch ein niedrigeres Lumenniveau entstand. Aluminiumnitrat und Bleinitrat reagierten mit dem Carboxymethylzellulosebindemittel und fällten Carboxymethylzellulosesalze aus, wodurch es zu einer Ausflockung der Suspension kam. Das Magnesiumnitrat verhinderte ebenfalls ein vollständiges Ausbrennen des"temporären organischen Bindemittels während des Glühens.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Beschichtung eines Kolbens einer Leuchtstofflampe mit Leuchtstoff, bei dem der Kolben mit einer wäßrigen Suspension von HaIophosphatleuchtstoff beschichtet wird und die Suspension eine geringe, jedoch wirksame Menge eines organischen Bindemittels enthält, das beim Glühen im wesentlichen vollständig aus der Lampe entf srnt werdenkann,dadurch gekennzeichnet, daß mit einer wäßrigen Suspension beschichtet wird, die bezogen auf die Trockenleuchtstoffmenge 0,05 bis 0,30 Gewichtsprozent Ba(NO₃)₂ in Lösung enthält und der beschichtete Kolben nach Trocknen zwecks Entfernung des größten Teils des Wassers bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes des Ba(NO₃J₂ geglüht wird, um das temporäreorganische Bindemittel und das restliche Wasserwegzubrennen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Suspension 0,07 bis 0,20 Gewichtsprozent Ba(NO₃)₂ enthält, das temporäre organische Bindemittel aus Carboxymethylzellulose besteht und die Lösung einen pH-Wert im Bereich von 6 bis 7 besitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das temporäre^organische Bindemittel aus einem polymerisierten Äthylenoxid besteht.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Suspension 0,1 bis 2,5 % NH₄NO₃ enthält, wobei die Suspension einen pH-Wert besitzt, der¹ sauer, neutral oder basisch ist; jedoch nicht so basisch, daß eine Ausflockung verursacht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Suspension 0,25 bis I % NH₄NO₃ enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen