DE4305520C1 - Wäßrige Suspension für die Innenbeschichtung von Lampenentladungsgefäßen komplizierter geometrischer Form - Google Patents

Wäßrige Suspension für die Innenbeschichtung von Lampenentladungsgefäßen komplizierter geometrischer Form

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Description

Die Erfindung betrifft eine wäßrige Suspension zur Innenbe­ schichtung von Lampenentladungsgefäßen komplizierter geome­ trischer Form.
Verfahren zum Beschichten von Innenseiten bekannter Entladungsgefäße, etwa stabförmiger oder U-förmiger Glasrohre mit Leuchtstoffen sind bekannt. Die bekannten Verfahren folgen dem Prinzip "Füllen und Trocknen" bzw. "Füllen, Umstürzen und Trocknen". Dabei wird eine Suspensi­ on in ein Entladungsgefäß gegossen, gesprüht oder pneuma­ tisch gedrückt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Beschläm­ men des Entladungsgefäßes. Anschließend läuft die überschüs­ sige Suspension, eventuell nach Umstürzen des Entladungsge­ fäßes, auf natürliche Weise aus dem Entladungsgefäß wieder heraus. Ein Trocknungsprozeß schließt sich an.
Eine derartige Vorgehensweise ist bei Entladungsgefäßen, die sich durch eine einfache geometrische Form auszeichnen, ausreichend.
Leuchtstofflampen, die sich im Gegensatz zu den herkömmlichen stabförmigen Leuchtstofflampen durch ein gefaltetes Entladungsgefäß und damit kleine Abmessungen auszeichnen, werden als Kompaktlampen bezeichnet.
Das Entladungsgefäß wird bei den bekannten Kompaktlampen durch eine Aneinanderreihung von zwei oder mehr U-Rohren realisiert, wobei zwei U-Rohre durch eine lochartige Verbindungsstelle an je einem ihrer Schenkel miteinander verbunden sind. Derartige Entladungsgefäße können nach dem Prinzip "Füllen, Umstürzen, Trocknen" nicht als Ganzes beschlämmt werden. Statt dessen werden die einzelnen U-Rohre beschlämmt, bevor sie zum Entladungsgefäß zusammengefügt werden. Die lochartigen Verbindungsstellen der U-Rohre, die erst nach dem Beschlemmen entstehen, sind deshalb notwendi­ gerweise nicht oder nur minimal mit Leuchtstoff beschich­ tet. Ein solcher Zustand ist unbefriedigend.
Lampenentladungsgefäße mit komplizierter geometrischer Form, z. B. in Mäanderform, können nach dem vorgenannten Prinzip "Füllen, Umstürzen, Trocknen" nicht gleichmäßig fehlerfrei beschichtet werden. Beim Einfüllen in das Ein-Rohr-Glasgefäß bzw. beim Herauslaufen aus dem Gefäß würde die Dispersion in dessen Bögen und Schenkeln gestaut und verwirbelt werden, so daß störende Luftblasen entstehen könnten, die den gesamten latenten Schichtaufbau zerstören.
Zur Abstellung dieses Mangels wird nach dem Verfahren der DE-OS 41 19 853 das Einbringen der Suspension in Lampenent­ ladungsgefäße komplizierter geometrischer Form dadurch erreicht, daß nach Zugabe einer dosierten Menge Suspension in einen der beiden offenen Schenkel das Gefäß eine horizon­ tal- und eine Auf- und Abbewegung durchführt, wobei das Entladungsgefäß gleichzeitig axial rotiert.
Die bei diesem Auftragsverfahren bisher verwendeten Suspen­ sionen mit Leuchtstoffen und/oder anderen optisch aktiven Stoffen ergeben bei der Innenbeschichtung der Lampenentla­ dungsgefäße mit komplizierter geometrischer Form nach dem einhüllenden Verfahren keine befriedigenden Ergebnisse.
Es erfolgt keine gleichmäßige Bedeckung der gesamten Innenoberfläche des Entladungsgefäßes mit einem Suspensions­ film.
Mit den bekannten, in den DE-OS 24 20 192, DE-OS 19 58 712, DE-OS 25 26 281 und DE-OS 30 09 331 beschriebenen Verfahren und Suspensionszusammensetzungen lassen sich reproduzierba­ re Innenbeschichtungen nur bei Lampenentladungsgefäßen mit einfachen Gefäßformen realisieren. Bei diesen Formen wird durch vollständiges Füllen des Gefäßes mit der Suspension und anschließendem Auslaufenlassen eine relativ gleichmäßi­ ge Bedeckung der Gefäßinnenoberfläche erreicht. Eine schnelle Trocknung des aufgetragenen Filmes ermöglicht die Fixierung ohne Ab- und Überläufe.
Auch Suspensionen mit dem an sich bekannten Bindemittel Polyethylenoxid in wäßriger Lösung ergaben nur Filme, die keine gleichmäßige Schichtdicke in allen Innenoberflächenbe­ reichen der Entladungsgefäße mit komplizierter geometri­ scher Form aufwiesen. Die Suspensionen sind beim Beschich­ tungsvorgang unterschiedlichen Schwerkräften in den ver­ schiedenen Innenoberflächenbereichen ausgesetzt. Dadurch ergibt sich eine ungleichmäßige Verteilung, und schnelle Trocknung führt zu starken Ab- und Überläufen sowie zur "Wolkenbildung".
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Suspension zu entwickeln, die neben guten Dispergiereigenschaften für die Leuchtstoffe und/oder für andere optisch aktive Stoffe bei einem relativ geringen Bindemittelanteil eine ausrei­ chende Viskosität bei gleichzeitig tixotropen Verlaufs- und Trocknungseigenschaften besitzt, chemisch stabil, technolo­ gisch leicht handhabbar und fäulnisresistent ist. Weiterhin ist es notwendig, daß das eingesetzte Bindemittel wasserlös­ lich ist und bei höheren Temperaturen quantitativ verbrennt.
Erfindungsgemäß enthalten die wäßrigen Suspensionen von Leuchtstoffen und/oder anderen optisch aktiven Stoffen als Bindemittel ein Addukt eines Polyethylenoxids und eines NH4-Salzes einer Polyacrylsäure. Das Verhältnis von Po­ lyethylenoxid zu dem NH4-Salz einer Polyacrylsäure beträgt 0,5 : 5 bis 5 : 0,5, vorzugsweise 3 : 1.
Die Addukte als Bindemittel eignen sich gut für die Formu­ lierung von Leuchtstoffsuspensionen, da sie bei Temperatu­ ren zwischen 400-800°C bei Sauerstoffzufuhr quantitativ unter Bildung gasförmiger Stoffe verbrennen. Dies ist eine Voraussetzung für die Anwendung zur Filmbildung in Lam­ penentladungsgefäßen komplizierter geometrischer Form.
Infolge der hohen spezifischen Oberfläche der zum Einsatz kommenden Leuchtstoffe und/oder anderen optisch aktiven Stoffe ist es vorteilhaft, wenn die Suspensionen zusätzlich Stoffe mit dispergierenden Eigenschaften enthalten. Insbe­ sondere bei Mischungen verschiedener Leuchtstoffe bewirken die Zusätze mit dispergierenden Eigenschaften eine gleichmä­ ßige Verteilung der Leuchtstoffpartikel in der Suspension und damit eine einheitliche Lichtfarbe.
Gleichzeitig verbessern die zugesetzten Dispersionsmittel die Haftfähigkeit der Suspension an den Innenoberflächen. Geeignet sind hochdisperse anorganische Oxide, besonders die Oxide des Aluminiums und Bariums.
Zusätze von nichtionogenen Tensiden verbessern die Vernet­ zungseigenschaften und die Verlaufseigenschaften der erfin­ dungsgemäßen Suspension. Geeignet sind nichtionogene Tensi­ de vom Typ der Fettalkoholpolyglykolether.
Des weiteren können den erfindungsgemäßen Suspensionen auch O2-Donatoren hinzugefügt werden. Diese O2-Donatoren bewir­ ken eine Verbesserung des Ausbrennverhaltens der auf das Glas aufgetragenen Suspensionen. Geeignete O2-Donatoren sind anorganische Salze, wobei Nitrate besonders geeignet sind.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Suspensionen wird in einem Rührgefäß eine wäßrige Polyethylenoxidlösung vorge­ legt, der eine kleine Menge eines Dispergierhilfsmittels, z. B. ein Ammoniumsalz einer Polycarbonsäure zugegeben wurde. In diese Lösung wird eine durch Zusatz von Alkalien leicht basisch gestellte Suspension eines Haftvermittlers, z. B. Aluminiumhydroxid, gegeben. Das Gemisch wird kurze Zeit gerührt. Danach erfolgt die Zugabe des Leuchtstoffes und/oder anderer optisch aktiver Stoffe und damit das Dispergieren durch Rühren über eine längere Zeitspanne.
Anschließend werden Ammoniak und eine Polyacrylsäure zuge­ fügt. Es erfolgt die Adduktbildung unter Viskositätsan­ stieg, verbunden mit einer starken Vernetzung der Bindemit­ telkomponenten.
Die Leuchtstoffpartikel agglomerieren nicht in der Suspensi­ on und neigen nicht zum Ausschwimmen und zur Inselbildung.
Um die benetzenden Eigenschaften der Suspension zu verbes­ sern, kann nach weiterem Rühren ein Netzmittel, vorzugsweise ein nichtionogenes Tensid zugegeben werden.
Ebenso können O2-Donatoren, die gleichzeitig als Fäulnisin­ hibitor wirken, der Suspension unter mehrstündigem Rühren zugefügt werden. Als O2-Donatoren eignen sich geringe Mengen an Nitraten, z. B. Ammonium- oder Bariumnitrat in Form wäßriger Lösungen.
Die so erhaltenen erfindungsgemäßen Suspensionen können nach Passieren eines sehr feinmaschigen Siebes und nach Feineinstellung der Viskosität und der Dichte für einen Be­ schichtungsprozeß verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Suspensionen zeigen nach Benetzung der zu beschichtenden Oberfläche tixotropes Verhalten mit einer gegenüber bekannten Suspensionen geringeren Trock­ nungsgeschwindigkeit und gleichmäßigeren Durchtrocknung.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In 1000 ml destilliertes Wasser werden 1.200 g Leuchtstoff und/oder andere optisch aktive Stoffe mit einer Primärkorn­ größe zwischen 2 und 20 µm, bei einem Kornschwerpunkt von 8 µm, eingerührt und 0,6 Gewichtsprozent einer 4%igen wäßrigen Lösung von NH4-Polyacrylat als Dispergierhilfsmit­ tel zugefügt.
Dieser Suspension werden 3-5 Gew % einer wäßrigen, mit Monoethanolamin alkalisch gestellten Aluminiumhydroxid- Dispersion hinzugefügt.
Nach zehnminütigem Rühren werden 900 ml einer wäßrigen Polyethylenoxid-Lösung, Molgewicht 200.000-600.000, hinzu­ gefügt und weitere 5 Minuten gerührt.
Zur Suspension werden jetzt tropfenweise 45 ml NH4-OH 25%ig zugefügt, wobei sich der pH-Wert auf 13 erhöht.
Es erfolgt die Zugabe von 90 ml eines Polyacrylsäure-Copoly­ merisates. Es setzt eine schnelle Erhöhung der Viskosität auf 4-5 Poise ein. Die Suspension wird bis zur vollständi­ gen Reaktion weitere 5 Stunden gerührt und anschließend nacheinander mit 33 ml einer wäßrigen Fettalkoholpolygly­ kolether-Lösung (ca. 2,5%ig), 0,3 Gew % NH4 NO3 und 0,2 Gew % Ba(NO3)2 als O2-Donator bzw. Stabilisator in Form wäßriger Lösungen versetzt und nochmals eine halbe Stunde gerührt.
Die so erhaltene Suspension wird durch ein 40 µm-Sieb gegossen und steht nach Feineinstellung der Viskosität und der Dichte zur Beschichtung kompliziert geformter Entla­ dungsgefäße nach dem einhüllenden Verfahren zur Verfügung.

Claims (6)

1. Wäßrige Suspension für die Innenbeschichtung von kompli­ ziert geformten Lampenentladungsgefäßen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie als Bindemittel ein Addukt aus Po­ lyethylenoxid und einem NH4-Salz einer Polyacrylsäure enthält und das Verhältnis von Polyethylenoxid zum NH4-Salz einer Polyacrylsäure bei 0,5 : 5 bis 5 : 0,5 liegt.
2. Wäßrige Suspension nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Polyethylenoxid zum NH4-Salz einer Polyacrylsäure bei 3 : 1 liegt.
3. Wäßrige Suspension nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet durch die Zugabe anorganischer Salze, vorzugsweise Nitraten, als O2-Donatoren.
4. Wäßrige Suspension nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Zusätze hochdisperser anorganischer Oxide, vorzugsweise von hochdispersem Alu­ miniumoxid und/oder Bariumoxid als Haftverbesserer.
5. Wäßrige Suspension nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Zusätze von nichtionogenen Tensiden als Netzmittel.
6. Wäßrige Suspension nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch nichtionogene Tenside auf der Basis von Fettalko­ holpolyglykolethern.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2526281A1 (de) * 1974-06-12 1976-01-02 Westinghouse Electric Corp Verfahren zum beschichten eines lampenkoerpers von entladungslampen
DE3009331A1 (de) * 1979-03-12 1980-09-25 Mitsubishi Electric Corp Verfahren und vorrichtung zur herstellung von leuchtstoffroehren

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