DE2059786A1 - Verfahren zum Beschichten flacher oder leicht gewoelbter Flaechen - Google Patents

Description

7110-70/Kö/S
RCA 62,408
Convention Date:
December 22, 1909

RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A.

Verfahren zum Beschichten flacher oder leicht gewölbter Flächen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten flacher oder leicht gewölbter Flächen. Das Verfahren ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für das Beschichten der Innenfläche der gläsernen Frontplatte einer Kathodenstrahlröhre geeignet. Der Ausdruck "leicht gewölbte Fläche" soll hier sowohl konkave als auch konvexe ,Flächen mit schwacher Krümmung bezeichnen.

Bestimmte Typen von Farbfernsehbildröhren weisen als Bestand teil ihrer LeuchtSchirmstruktur eine lichtabsorbierende Matrize auf. Röhren dieser Art sind z.B. in den USA-Patentschriften 2 842 697 und 3 146 368 beschrieben. Es handelt sich dabei um sogenannte Schattenmasken- oder Lochmasken-Farbbildröhren (auch Maskenröhren genannt), bei denen die auf der Innenfläche der Frontplattö angebrachte lichtabsorbierende Matrize eine Vielzahl von Löchern aufweist, die je mit einem Leuchtstoffpunkt gefüllt sind.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung der Matrize wird auf der Innenfläche des Bildschirmteils der Frontplatte ein Muster oder Raster von polymeren Punkten (Punkten oder kleinen Flecken aus polymeren! Material) angebracht, und zwar so, daß an den Stellenj wo die Löcher in der Matrize sein sollen, sich jeweils ein solcher Punkt befindet. Die Innenfläche und polymeren Punkte

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werden dann mit einer flüssigen Suspension oder Aufschlämmung, die ein Einbettungsmaterial wie Graphit enthält, überschichtet und getrocknet. Sodann werden die polymeren Punkte unter Mitnahme des ?.ie bedeckenden Einbettungsmaterials entfernt, so daß das an der Innenfläche um die zuvor von den polymeren Punkten besetzten Bereiche herum anhaftende Einbettungsmaterial zurückbleibt.

Bei diesem Verfahren erfolgt das Überschichten der Frontplatte und der polymeren Punkte mit der das Einbettungsmaterial enthaltenden Suspension in der Weise, daß eine gewisse Menge der Suspension auf die nach oben gewandte Innenfläche der in langsame Umdrehung versetzten Frontplatte aufgegeben wird, daß dann die Frontplatte gedreht und gekippt wird, so daß sich die Suspension über die Innenfläche ausbreitet, und daß schließlich die überschüssige Suspension abgeschüttet oder weggeschleudert wird. Dieses Verfahren ergibt zwar gute Beläge, hat jedoch den Nachteil, daß die Suspension dazu neigt, über den Rand an den Außenflächen der Seitenwände nach unten und auf die Außenfläche des Bildschirm teils zu fließen, so daß die Außenflächen des Bildschirmteils und der Seitenwände, gewöhnlich von Hand, gesäubert werden müssen, um dieses Einbettungsmaterial zu entfernen, damit man ein einwandfreies Erzeugnis erhält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das die genannten Schwierigkeiten behebt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zum Beschichten flacher oder leicht gewölbter Flächen erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die nach unten gewandte Fläche um eine zu ihr im wesentlichen senkrechte Drehachse langsam gedreht wird, daß ein Strahl von flüssigem Beschichtungsmaterial in einer Bahn, welche die sich drehende Fläche im wesentlichen tangential berührt, gegen die Drehachse und durch diese hindurch gerichtet wird, daß die Fläche, während sie mit dem Strahl beaufschlagt ist, über mindestens eine volle Umdrehung weitergedreht wird, daß der Strahl abgeschaltet wird und daß schließlich durch Weiterdrehen der Fläche bewirkt wird, daß das überschüssige Beschichtungsmaterial von der Fläche abläuft.

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Die Maßnahme, daß der Strahl der Beschichtungsuspension die nach unten gewandte, sich drehende Fläche im wesentlichen tangential berührt, bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich. Die Suspension neigt nicht mehr dazu, über die Außenflächen der Frontplatte (wenn es sich um eine solche handelt) zu laufen, so daß das Säubern von Hand entfällt. Die Suspension läuft allenfalls über den Rand und nur ein kurzes Stück über die Außenfläche der Seitenwände nach oben, so daß sie dort ohne weiteres auf mechanischem Wege entfernt werden kann. Außerdem geht das Beschichten schneller vor sich und werden die Seitenwände auf ihrer Innenseite vollständig beschichtet.

In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine Schnittdarstellung der Frontplatte einer Kathodenstrahlröhre beim erfindungsgemäßen Beschichten im bevorzugten Neigungswinkel von ungefähr 30 zur Vertikalenj

Figur 2 und 3 Schnittdarstellungen der Frontplatte beim er-

ingsgea,
Vertikalen.

findungsgemäßen Beschichten im Winkel von ungefähr 0 bzw. 60 zur

Figur 1 zeigt eine Frontplatte 21 mit Rechteckschirm, die in einem Halter (nicht gezeigt) angeordnet ist und langsam um eine Achse 23 gedreht wird.* Die allgemein schalenform!ge Frontplatte21 hat einen Bildschirmteil 2 5 mit leicht gewölbter Innen- und Außenfläche 27 bzw. 28. Vom Rand des Bildschirmteils 25 stehen Seitenwände 29 mit Innenfläche 31 und Außenfläche 33 vor, so daß sich ein allgemein rechteckförmiges Gebilde ergibt. An der Innenfläche 27 können nach innen stehende Stifte 43 zum Haltern von Röhrenteilen wie der Lochmaske befestigt sein.

Die Drehachse 23 verläuft durch den Mittelpunkt der zu beschichtenden Innenfläche 27 des Bildschirmteils 25, und zwar allgemein senkrecht zu dieser Innenfläche. Die Drehachse 23 ist um ungefähr 30° gegen die Vertikale 35 geneigt. Bei dieser speziellen Ausführungsform befindet sich auf der Innenfläche 27 ein Muster oder Raster von polymeren Punkten.

Die Frontplatte 21 wird mit ungefähr 6 bis 10 U.p.M. langsam

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um die Drehachse 23 gedreht, während ein Strom oder Strahl 37 aus flüssigem Beschichtungsmaterial aus einer Düse 39 mit 6,35mm (0,25 Zoll) Innendurchmesser unter einem Druck von ungefähr 0,224 kg/cm (3,2 p.s.i.) austritt. Bei diesem geringen Druck ist der Strahl ziemlich schwach, so daß er einer gekrümmten oder bogenförmigen Bahn folgt. Die Düse 39 ist so angeordnet, daß der Strahl 37 so gerichtet wird, daß er die Innenfläche 27 im wesentlichen tangential oberhalb der Achse 23 berührt, so daß das Beschichtungsmaterial nach dem Auftreffen auf der Oberfläche durch die Drehachse und dann radial über die Innenfläche 27 läuft. Das flüssige Beschichtungsmaterial ist eine wässrige Suspension mit fe| einem Gehalt von ungefähr 5 Gewichtsprozent an kolloidalem Graphit, Diese Suspension hat eine Viskosität von weniger als 2,5 Centipoise und einen pH-Wert von ungefähr 10. Bei Berührung folgt das Beschichtungsmaterial aufgrund von Grenzflächenspannung der Innenfläche 27 und läuft dann die Seitenwand-Innenfläche 31 nach unten, um vom Rand 41 abzutropfen. Eine kleine Menge an Beschichtungsmaterial läuft über den Rand 41 und die Seitenwand-Außenfläche 33 um eine Strecke vonweniger als ungefähr 1,27 cm nach oben.

Der Strahl wird über mindestens eine volle Umdrehung, vorzugsweise ungefähr 1,2 Umdrehungen, der Frontplatte 21 auf deren Innenfläche gerichtet, um sicherzustellen, daß die Innenfläche voll (bzw. überlappend) mit dem Beschichtungsmaterial bedeckt Jb wird. Bann wird der Strahl 37 abgeschaltet und die Frontplatte weiter gedreht, wobei das überschüssige Beschichtungsmaterial abläuft und wegtropft und der Belag trocknet. Die Drehgeschwindigkeit kann an dieser Stelle auf z.B. ungefähr 80 U.p.M. erhöht werden, womit sich die Dicke des Belages besser kontrollieren läßt. Ferner kann zum Beschleunigen des Trocknens der Belag mit Strahlungswärme beaufschlagt werden. Das auf dem Rand 41, der Seitenwand-Außenfläche 33 und den Stiften 43 befindliche Beschich tungsmaterial kann, während die Frontplatte sich dreht, mittels eines Wasserstrahls, gewünschtenfalls mit mechanischer Unterstützung durch eine Bürste oder einen Schwamm, entfernt werden. Nach dem Säubern und Trocknen können durch entsprechendes Behandeln der beschichteten Frontplatte die polymeren Punkte mit den

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darauf befindlichen Belagteilen entfernt werden, so daß das Beschichtungsmaterial um die zuvor von den Punkten gesetzten Bereiche herum zurückbleibt. Die Frontplatte 21 wird dann aus dem Halter herausgenommen, und das Verfahren kann mit einer weiteren Frontplatte wiederholt werden.

Nach dem vorliegenden Verfahren können auch andere flache oder leicht gewölbte Flächen als die Innenflächen von runden oder rechteckigen Frontplatten für Kathodenstrahlröhren beschichtet werden. Im Falle des Beschichtens von Frontplatten für Kathodenstrahlröhren ist es am zweckmäßigsten, wenn die Drehachse in Winkeln von ungefähr 5° bis 60° gegen die Vertikale geneigt ist. Figur 2 veranschaulicht eine Ausführungsform des Verfahrens, bei welchem die Frontplatte, um eine vertikale Drehachse 23a gedreht wird. Dies hat den Vorteil, daß das Beschichtungsmaterial an der Seitenwand-Außenfläche 33a nicht sehr weit nach oben fließt. Nach teilig ist jedoch, daß die Düse 39a schwieriger einzustellen ist und daß das Ablaufen vom mittleren Bereich des Bildschirmteils langsamer erfolgt. Figur 3 veranschaulicht eine Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher die Drehachse 23b der Frontplatte im Winkel von ungefähr 60 gegen die Vertikale geneigt ist. In diesem Fall läßt sich die Düse 39b leichter einstellen und gehen das Beschichten und das Ablaufen des Beschichtungsmaterials schneller vor sich; jedocfyfließt das Beschichtungsmaterial auf der Seitenwand-Außenfläche 33b weiter nach oben.

Die Anordnung der Frontplatte mit nach unten gewandter Innenfläche 27 hat den Vorteil, daß das Beschichtungsmaterial durch Schwerkraft abläuft, wodurch der Belag ausgeglättet und gleichmäßig verteilt wird. Ferner fließt das Belagmaterial nicht in nennenswertem Maße auf die Außenfläche 28 des Bildschirmteils auf. Bei nach oben gewandter Innenfläche, in die eine gewisse Menge der Suspension eingegossen wird, die zum Verteilen des Beschichtungsmaterials gedreht und gekippt wird und von der das überschüssige Beschichtungsmaterial durch Abschütten oder Abschleudern mittels Zentrifugalkraft entfernt wird, besteht die Tendenz, daß Teile der Seitenwand-Innenflächen unbeschichtet bleiben. Außerdem kann bei einem derartigen Verfahren etwas vom überschüssigen Be-

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Schichtungsmaterial über die Außenfläche des Bildschirmteils fliessen. Diese Schwierigkeiten werden durch das vorliegende Verfahren behoben, bei dem die manuelle Säuberung der Außenflächen entfällt und ein ebener und vollständiger Belag auf den Innenflächen der Seitenwände und des Bildschirmteils entsteht. Das Verfahren ermöglicht ferner eine schnelfere Beschichtung der Innenflächen unter Verwendung vereinfachter Apparaturen zub Auftragen und Auffangen des Beschichtungsmaterials.

Die Düsengröße und der Druck des Beschichtungsmaterials an der Düse sind nicht kritisch» Es kommt lediglich darauf an, daß der erzeugte Strahl schwach sein sollte, so da& an der Berührungsstelle des Strahls mit der zu beschichtenden Fläche eine im wesentlichen tangentiale Berührung erfolgt. Bei solcher tangentialen Berührung findet praktisch keine Erosion oder Abtragung der auf der Innenfläche angebrachten Beläge oder dergl._f beispielsweise des Rasters aus polymeren Funkten statt. Höhere Geschwindigkeiten des Strahls 37 und nichttaugeatiale Annäherungsrichtungen an die Innenfläche 27 haben zur Folge, da& das flüssige Beschichtungsmaterial von der Innenfläche wegspritzt, so daß blanke Flecke zurück bleiben und Auffangvonichtungen für das abspritzende oder wegsprühende Material benötigt werden. Wenn man das Beschichtungsmaterial aufsprüht, (statt in einem schwachen Strahl aufträgt), ergeben sich ähnliche nachteilige Wirkungen, obwohl in etwas anderem Grade. Vorzugsweise arbeitet man mit Drücken von 0,35 kg/cm (5 p.s.i.) und darunter. Bei dee vorstehend erläuterten Verfahren wird ein voller Strahl aus flüssigem Beschichtungsmaterial praktisch ohne Sprühen oder Spritzen aufgebracht.

Das flüssige Beschichtungsmaterial kann von beliebiger Zusammensetzung sein. Bei dem vorstehend erläuterten Anwendungsbeispiel enthält die Beschichtungssuspension vorzugsweise 4,5 bis 6,5 Gewichtsprozent kolloidalen Graphit. Der Graphit kann teilweise oder ganz durch anderweitige teilchenförmige Materialien mit oder ohne Bindemittel ersetzt werden. Andere lichtabschwächefide Materialien, die zum Herstellen einer lichtabsorbierenden Matrize verwendet werden können, sind andere Formen des Kohlenstoffs wie Ruß oder Azetylenruß sowie anderweitige Farbstoffe wie

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Eisenoxydul und Mangandioxyd. Das Verfahren kann allgemein zum Aufbringen beliebiger pigmentierter oder unpigmentierter flüssiger Belagsstoffe oder -gemische mit verhältnismäßig niedriger Viskosität auf eine flache oder leicht gewölbte Fläche angewendet werden.

Das flüssige Belagsmaterial muß eine so niedrige Viskosität haben, daß es in Form eines Strahls aufgebracht werden und dann über die zu beschichtende Fläche fließen kann. Je niedriger die Viskosität ist, desto schneller kann die Fläche beschichtet werden und das überschüssige Beschichtungsmaterial ablaufen. Im Falle von Suspensionen aus Kohlenstoffteilchen in einer Flüssigkeit kann man mit Viskositäten von ungefähr 1 bis 50 Centipoise, vorzugsweise ungefähr 5 Centipoise und niedriger, arbeiten. Je niedriger die Viskosität ist, desto schneller kann die Drehgeschwindigkeit der zu beschichtenden Fläche sein. Die Drehgeschwindigkeit sollte so gewählt werden, daß die Benetzung der Fläche mit dem Beschichtung^ material gleichmäßig fortschreitet, ohne daß irgendwelche Flächenbereiche ausgelassen werden.

Vorzugsweise wird die Fläche beim Auftragen um mindestens 1,2 Umdrehungen gedreht, um eine vollständige Beschichtung sichejr zustellen.Bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten wird ein guter Belag erhalten, ohne daß Lücken entstehen und ohne daß eine übermäßige Menge an Beschichtungsmaterial gebraucht wird. Kleine Lücken sind wegen des "Vorhandenseins eines bereits benetzten Weges bei einem nachträglichen Durchlauf schwierig zu bedecken. Auch sollte vorzugsweise der Strom durch einen gleichmäßigen Fluß des flüssigen BeSchichtungsmaterials gebildet werden. Dies läßt sich zweckmäßigerweise mit Drücken erreichen, die mittels eines· hoch angeordneten Behälters erzeugt werden.

Nachdem das flüssige Beschichtungsmaterial die Fläche bedeckt hat, wird der Strahl abgestellt, jedoch die Fläche weitergedreht. Dadurch wird das aufgetragene Material schnell ausgeglättet. Gewünscht enf alls kann man die Drehgeschwindigkeit erhöhen, so daß die Zentrifugalkräfte großer werden und das Ablaufen und Ausglätten des aufgetragenen Materials^ besonders nahe dem Rand der Fläche, beschleunigt werden. Allerdings wird durch erhöhte Zentri

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fugalkräfte das überschüssige Beschichtungsmaterial auf den Außenflächen der Seitenwände weiter naph oben getrieben.

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Claims (5)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Beschichten flacher oder leicht gewölbter Flächen, dadurch gekennzeichnet, daß die nach unten gewandte Fläche (27) um eine zu ihr im wesentlichen senkrechte Drehachse (23) langsam gedreht wird, daß ein Strahl aus flüssigem Beschichtungsmaterial (37) in einer die sich drehende Fläche im wesentlichen tangential berührenden Bahn gegen die Drehachse gerichtet wird, daß die Fläche, während sie vom Strahl beaufschlagt wird, über mindestens eine volle Umdrehung weitergedreht wird, daß dann der Strahl abgeschaltet wird und daß schließlich durch Weiterdrehen der Fläche bewirkt wird, daß das überschüssige Beschichtungsmaterial von der Fläche abläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Beschichtungsmaterial eine Viskosität von höchstens 50 Centipoise hat.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl mit niedriger Geschwindigkeit unter einem Druck von höchstens 0,35 kg/cm (5 p.s.i.) auf die Fläche gerichtet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse in einem Winkel von 5 bis 60 gegen die Vertikale geneigt ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d adurch gekennzeichnet, daß das flüssige Beschichtungsmaterial aus im wesentlichen kolloidalen Graphitteilchen in Wasser besteht.

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