JP2010232027A - 蛍光ランプ用塗料とそれを用いた塗膜及び塗膜の製造方法並びに蛍光ランプ - Google Patents

蛍光ランプ用塗料とそれを用いた塗膜及び塗膜の製造方法並びに蛍光ランプ Download PDF

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Abstract

【課題】低温にても十分な結着力が得られ、蛍光体が熱劣化する虞も無く、しかも、ガラス管等の透光性封止管に対する蛍光体の接合強度が向上するとともに、剥離等の不具合を防止することのできる蛍光ランプ用塗料とそれを用いた塗膜及び塗膜の製造方法並びに蛍光ランプを提供する。
【解決手段】本発明の蛍光ランプ用塗料は、蛍光体同士を接着させるとともに、これらの蛍光体を透光性封止管に接着させる結着用物質と、溶媒とを含有してなる蛍光ランプ用塗料であり、この結着用物質は、メチルハイドロジェンポリシロキサン・ジメチルポリシロキサン共重合体にて表面処理された酸化アルミニウム微粒子である。
【選択図】なし

Description

本発明は、蛍光ランプ用塗料とそれを用いた塗膜及び塗膜の製造方法並びに蛍光ランプに関し、更に詳しくは、蛍光体同士の接着強度及び蛍光体と透光性封止管との接着強度を向上させることが可能な塗膜を形成するための蛍光ランプ用塗料、この蛍光ランプ用塗料を用いた塗膜、及び塗膜の製造方法、並びに蛍光体同士の接着強度及び蛍光体と透光性封止管との接着強度を向上させることにより、蛍光体層の機械的強度を高め、剥がれ等の不具合を防止することが可能な蛍光ランプに関するものである。
従来、蛍光ランプのガラス管の内面に蛍光体を付着させて蛍光体層を形成する場合、バインダーを含む溶液に蛍光体を懸濁させた蛍光体スラリーをガラス管内面に塗布し、乾燥、焼成工程を経て蛍光体層を形成している。
省資源、省エネルギー、作業環境、防災等の観点から、バインダーとして、水溶性バインダーを用いた蛍光ランプ用塗料があるが、この水溶性バインダーは、有機溶媒のバインダーと比べてガラス管への蛍光体の付着強度が低く、蛍光体層がガラス管から剥離してしまうという問題点があった。
そこで、蛍光体同士の接着強度及び蛍光体と透光性封止管との接着強度を向上させるために、ホウ酸ストロンチウム、水溶性の希土類化合物及びコロイダルアルミナ、水溶性の希土類化合物及びホウ酸並びにコロイダルアルミナ、等の結着剤を添加した塗料が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
特開2004−207100号公報 特許第2760202号公報 特許第2783077号公報
しかしながら、従来のホウ酸ストロンチウム等の結着剤を添加した蛍光ランプ用塗料においても、蛍光体同士の接着強度は実用レベルに達するものの、ガラス管に対する蛍光体の接着強度が依然として実用レベルに達していないという問題点があった。
また、現在、結着剤として一般的に用いられている低融点ガラスは、結着力を発現させるためには650℃以上で焼成する必要があるが、650℃以上で焼成した場合、蛍光体が熱劣化するという問題点があった。
この場合、焼成温度を600℃以下に下げることができれば、蛍光体が熱劣化する虞が無くなり、蛍光ランプの輝度も向上するという利点があるために、600℃以下の低温にて十分な結着力が得られる結着剤が求められているが、このような結着剤は未だに提案されていないのが現状である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、600℃以下の低温にて十分な結着力が得られ、蛍光体が熱劣化する虞も無く、しかも、ガラス管等の透光性封止管に対する蛍光体の接合強度が向上するとともに、剥離等の不具合を防止することのできる蛍光ランプ用塗料とそれを用いた塗膜及び塗膜の製造方法並びに蛍光ランプを提供することを目的とする。
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、蛍光体同士を接着させるとともに、これらの蛍光体をガラス管等の透光性封止管に接着させる結着用物質として、有機ケイ素化合物にて表面処理された酸化アルミニウム微粒子を用いれば、塗料中の結着用物質の分散性が向上し、600℃以下の低温にて焼成した場合においても十分な結着力が得られ、蛍光体が熱劣化する虞も無く、しかも、ガラス管等の透光性封止管に対する蛍光体の接合強度が向上するとともに、蛍光体層の剥離等の不具合を防止することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の蛍光ランプ用塗料は、蛍光体同士を接着させるとともに、これらの蛍光体を透光性封止管に接着させる結着用物質と、溶媒とを含有してなる蛍光ランプ用塗料であって、前記結着用物質は、有機ケイ素化合物にて表面処理された酸化アルミニウム微粒子であることを特徴とする。
本発明の蛍光ランプ用塗料では、さらに、蛍光体を含有してなることが好ましい。
前記溶媒は、低沸点有機溶媒であることが好ましい。
本発明の塗膜は、本発明の蛍光体を含有してなる蛍光ランプ用塗料を用いて形成してなることを特徴とする。
本発明の塗膜の製造方法は、本発明の蛍光体を含有してなる蛍光ランプ用塗料を基材上に塗布して塗布膜を形成し、次いで、この塗布膜を乾燥、または乾燥及び熱処理することを特徴とする。
本発明の蛍光ランプは、本発明の塗膜を透光性封止管の内部に形成してなることを特徴とする。
本発明の蛍光ランプ用塗料によれば、蛍光体同士を接着させるとともに、これらの蛍光体を透光性封止管に接着させる結着用物質を、有機ケイ素化合物にて表面処理された酸化アルミニウム微粒子としたので、塗料中における結着用物質の分散性を向上させることができ、600℃以下の低温にて焼成した場合においても十分な結着力を得ることができ、蛍光体が熱劣化する虞も無く、しかも、蛍光体同士の接着強度及び蛍光体と透光性封止管との間の接着強度を向上させることができる。
また、分散剤の添加なしに分散性を向上させることができ、結着力を発現することができる。また、焼成温度低減時の分散剤ならびに低融点ガラス中の未燃焼残渣による蛍光体膜の着色を防止することができる。
したがって、この蛍光ランプ用塗料を用いることにより、透光性封止管に対する蛍光体の接合強度を向上させることができ、蛍光体層の剥離等の不具合を防止することができる塗膜を、600℃以下の低温にて容易に形成することができる。
さらに、蛍光体を含有すれば、蛍光体を含むスラリーを混合する操作が不要となり、塗膜を形成する際の操作を簡略化することができる。
本発明の塗膜によれば、本発明の蛍光体を含有してなる蛍光ランプ用塗料を用いて形成したので、蛍光体の熱劣化を防止することができ、透光性封止管に対する蛍光体の接合強度を向上させることができ、蛍光体層の剥離等の不具合を防止することができる。
しかも、蛍光ランプ用塗料に蛍光体を含有したので、蛍光体を含むスラリーを混合する操作が不要となり、塗膜を形成する際の操作を簡略化することができる。
本発明の塗膜の製造方法によれば、本発明の蛍光体を含有してなる蛍光ランプ用塗料を基材上に塗布して塗布膜を形成し、次いで、この塗布膜を乾燥、または乾燥及び熱処理するので、蛍光体の熱劣化が無く、透光性封止管に対する蛍光体の接合強度を向上させることができ、蛍光体層の剥離等の不具合を防止することができる塗膜を、製造コストを上昇させることなく、容易に形成することができる。
しかも、蛍光ランプ用塗料に蛍光体を含有させたので、蛍光体を含むスラリーを混合する操作が不要となり、塗膜を形成する際の操作を簡略化することができる。
本発明の蛍光ランプによれば、本発明の塗膜を透光性封止管の内部に形成したので、蛍光体の熱劣化を防止することができ、蛍光体層の透光性封止管に対する接合強度を向上させることができ、したがって、剥離等の不具合を防止することができる。
その結果、蛍光体の熱劣化が無く、剥離等の不具合が生じる虞のない信頼性に優れた蛍光ランプを提供することができる。
本発明の一実施形態の蛍光ランプを示す縦断面図である。 本発明の一実施形態の蛍光ランプを示す横断面図である。
本発明の蛍光ランプ用塗料とそれを用いた塗膜及び塗膜の製造方法並びに蛍光ランプを実施するための形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
「蛍光ランプ用塗料」
本実施形態の蛍光ランプ用塗料は、蛍光体同士を接着させるとともに、これらの蛍光体を透光性封止管に接着させる結着用物質と、溶媒とを含有してなる蛍光ランプ用塗料であって、前記結着用物質は、有機ケイ素化合物にて表面処理された酸化アルミニウム微粒子である。
ここでは、この有機ケイ素化合物にて表面処理された酸化アルミニウム微粒子として、表面にシリコーンが被覆されたシリコーン被覆酸化アルミニウム微粒子を例に採り説明する。
このシリコーン被覆酸化アルミニウム微粒子は、その表面にメチルハイドロジェンポリシロキサン・ジメチルポリシロキサン共重合体による表面処理が施されることにより被膜が形成されている。
この被膜は、上記のメチルハイドロジェンポリシロキサン・ジメチルポリシロキサン共重合体を加熱処理して得られるシリコーンが主成分である。
酸化アルミニウム微粒子の平均粒子径は10nm以上かつ500nm以下であることが好ましく、より好ましくは20nm以上かつ200nm以下である。
ここで、酸化アルミニウム微粒子の好ましい平均粒子径を10nm以上かつ500nm以下とした理由は、酸化アルミニウム微粒子の平均粒子径が10nm未満では、比表面積が大きくなるために、塗料の安定性、及びこの塗料により得られた塗膜の輝度維持率に悪影響を及ぼすからであり、一方、酸化アルミニウム微粒子の平均粒子径が500nmを超えると、蛍光体同士及び蛍光体と透光性封止管との間の接着強度を十分に発現させることができなくなるからである。
この酸化アルミニウム微粒子の表面処理に用いられる下記の式(1)
Figure 2010232027
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン・ジメチルポリシロキサン共重合体は、mが0以上かつnが1以上で、かつ、1≦m+n≦20を満たす数であることが必要であり、好ましくは、5≦m+n≦20、更に好ましくは、10≦m+n≦20である。
ここで、mが0以上かつnが1以上で、かつ、1≦m+n≦20を満たす数とした理由は、m+nの値が20を越えると、分子鎖が長くなりすぎるため、複数の酸化アルミニウム微粒子に跨って反応してしまい、表面処理された酸化アルミニウム微粒子同士が凝集や造粒を引き起こし易くなるからである。
また、分子鎖が長いために、先に被覆されたメチルハイドロジェンポリシロキサン・ジメチルポリシロキサン共重合体が立体障害となり、未反応の水素原子として残留してしまうからである。
このメチルハイドロジェンポリシロキサン・ジメチルポリシロキサン共重合体の被覆量は、特に限定しないが、表面処理の対象となる酸化アルミニウム微粒子に対し1質量%〜40質量%とするのが好ましく、より好ましくは1質量%〜20質量%、さらに好ましくは2質量%〜15質量%である。
使用量を上記のように限定する理由は、この使用量が1質量%未満であると、酸化アルミニウム微粒子の表面被覆量が少ないために、分散性及び蛍光体との結着力を向上させることができないからである。また、使用量が40質量%を越えると、メチルハイドロジェンポリシロキサン・ジメチルポリシロキサン共重合体が過剰になるために、重合反応を起こし易くなり、その結果、被膜の厚みが均一にならず、肥大化する虞があるからである。
酸化アルミニウム微粒子を、メチルハイドロジェンポリシロキサン・ジメチルポリシロキサン共重合体で表面処理する方法としては、これらを混合した後、加熱処理を行なう方法であれば特に限定されない。
これらを混合する方法および条件としては、両成分を充分に接触させることができ、かつ、均一に攪拌することができる方法を適用することができる。
ここで使用可能な混合手段としては、ボールミル、ヘンシェルミキサー、エアーブレンダー、乳鉢、アトライナー、振動式ミル、振動式ロッドミル、オングミル、ポットミル、回転式ボールミル、ハイブリタイザー等を挙げることができる。
この混合工程においては、必要に応じて溶媒を用いてもよい。使用可能な溶媒としては、シリコーンで表面被覆した酸化アルミニウム微粒子を得た後に除去する必要があるために、低沸点の溶媒であることが好ましい。この低沸点溶媒としては、例えば、低級アルコール(C≦4)、ジクロロメタン、トルエン、キシレン、ノルマルヘキサン、シクロヘキサン、アセトン、2−ブタノン、ジメチルシクロポリシロキサン(C=3、4)等を挙げることができる。
なお、使用する溶媒の量は、特に制限はされないが、後で除去することを考慮に入れれば、できるだけ少量であることが望ましい。
また、加熱処理の条件としては、酸化アルミニウム微粒子とメチルハイドロジェンポリシロキサン・ジメチルポリシロキサン共重合体とが完全に反応する条件であれば、特に限定されないが、好ましくは50〜300℃で0.5〜5時間、さらに好ましくは70〜250℃で0.5〜3.5時間である。
加熱処理の方法としては、酸化アルミニウム微粒子とメチルハイドロジェンポリシロキサン・ジメチルポリシロキサン共重合体とが完全に反応する方法であれば、特に制限されない。この加熱処理用の装置としては、例えば、送風乾燥機、真空乾燥機、スプレードライ機、エバポレーター等が好適に用いられる。
この加熱処理は、酸化アルミニウム微粒子とメチルハイドロジェンポリシロキサン・ジメチルポリシロキサン共重合体とが完全に反応する条件を満たすことができれば、昇温条件、冷却条件は特に制限されない。
この蛍光ランプ用塗料に用いられる溶媒は、基本的には、水及び低沸点有機溶媒のうちいずれか1種または2種を含有している。
上記の低沸点有機溶媒は、乾燥速度を向上させるために用いられるもので、常圧(1気圧)下で150℃以下の沸点を有する有機溶媒である。
この低沸点有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール等の低級アルコール類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸−1−ブチル、酢酸−2−ブチル等のエステル類;ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン等のケトン類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等から選択される1種または2種以上が用いられる。
これらの溶媒の中でも、水、低級アルコール類、ケトン類等が好ましく、特に、水、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)等が好適に用いられる。
この蛍光ランプ用塗料の乾燥速度を調節するために、高沸点有機溶媒を添加してもよい。
この高沸点有機溶媒は、常圧(1気圧)下で150℃を超える沸点を有する有機溶媒であり、例えば、N−メチル−2−ピロリジノン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
この蛍光ランプ用塗料では、さらに分散性を向上させるために、分散剤を添加することが好ましい。
分散剤としては、例えば、ポリカルボン酸塩、ポリアルキル硫酸塩、ポリビニルアルコール(PVA)等の水に可溶なポリマー類が挙げられる。
この蛍光ランプ用塗料は、さらに、蛍光体を含有することとしてもよい。
この蛍光体としては、蛍光体を含む微粒子が好ましく、この蛍光体を含む微粒子としては、赤色系発光蛍光体、緑色系発光蛍光体及び青色系発光蛍光体のうち1種または2種以上からなる蛍光体を含む微粒子が好ましい。
この蛍光体を含む微粒子の平均粒子径は、0.05μm以上かつ5μm以下が好ましく、より好ましくは0.05μm以上かつ3μm以下である。
ここで、赤色系発光蛍光体としては、例えば、Y:Eu、Y(PV)O:Eu、YVO:Eu、YS:Eu、(Y,Gd)BO:Eu等が挙げられる。
また、緑色系発光蛍光体としては、例えば、(Ba,Eu)(Mg,Mn)Al1017、LaPO:Ce,Tb、ZnSiO:Mn、ZnS:Cu,Al、CeMgAl1119:Tb、GdMgB10:Ce,Tb等が挙げられる。
また、青色系発光蛍光体としては、例えば、(Sr,Ca,Ba,Mg)(POCl:Eu、(Ba,Sr,Eu)(Mg,Mn)Al10、Sr10(POCl:Eu、ZnS:Ag,Al、BaMgAl1017:Eu等が挙げられる。
これら赤色系発光蛍光体、緑色系発光蛍光体及び青色系発光蛍光体それぞれの含有率は、目的とする蛍光ランプの発光特性に合わせて、適宜設定すればよい。
この場合、この塗料中のシリコーン被覆酸化アルミニウム微粒子の質量は、上記の蛍光体に対して0.5質量%以上かつ3.5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは1.0質量%以上かつ2.5質量%以下である。
ここで、シリコーン被覆酸化アルミニウム微粒子の質量が、上記の蛍光体に対して0.5質量%以上かつ3.5質量%以下であることが好ましい理由は、0.5質量%未満では、蛍光体同士及び蛍光体と透光性封止管との間の接着強度が不十分であるからであり、一方、3.5質量%を超えると、蛍光ランプの初期の輝度が低下するからである。
この蛍光ランプ用塗料では、蛍光ランプの特性を低下させない範囲で、用途や仕様に応じて、界面活性剤、樹脂等の有機高分子、硼珪酸亜鉛ガラス等の低融点ガラス等を添加してもよい。
本実施形態の蛍光ランプ用塗料によれば、蛍光体同士を接着させるとともに、これらの蛍光体を透光性封止管に接着させる結着用物質を、有機ケイ素化合物にて表面処理された酸化アルミニウム微粒子としたので、塗料中における結着用物質の分散性を向上させることができ、600℃以下の低温にて焼成した場合においても十分な結着力を得ることができ、蛍光体が熱劣化する虞も無く、しかも、蛍光体同士の接着強度及び蛍光体と透光性封止管との間の接着強度を向上させることができる。
したがって、この蛍光ランプ用塗料を用いることにより、透光性封止管に対する蛍光体の接合強度を向上させることができ、蛍光体層の剥離等の不具合を防止することができる塗膜を、600℃以下の低温にて容易に形成することができる。
さらに、蛍光体を含有した蛍光ランプ用塗料とすれば、蛍光体を含むスラリーを混合する操作が不要となり、塗膜を形成する際の操作を簡略化することができる。
「塗膜の製造方法及び塗膜」
本実施形態の塗膜の製造方法には、次の(1)、(2)の2通りの方法がある。
(1)上記の(蛍光体を含有しない)蛍光ランプ用塗料と、蛍光体を含むスラリーと、を混合して混合塗料を作製し、次いで、この混合塗料を基材上に塗布して塗布膜を形成し、次いで、この塗布膜を乾燥、または乾燥及び熱処理する方法。
まず、上記の蛍光体を含有しない光ランプ用塗料と、蛍光体を含むスラリーと、を混合して混合塗料を作製する。
この蛍光体を含むスラリーとは、上述した蛍光体を上述した溶媒、すなわち水及び低沸点有機溶媒のうちいずれか1種または2種に分散させたスラリーであり、ここでは、蛍光ランプ用塗料中のシリコーン被覆酸化アルミニウム微粒子の質量が、スラリー中の蛍光体に対して0.5質量%以上かつ3.5質量%以下、より好ましくは1.0質量%以上かつ2.5質量%以下となるように、蛍光ランプ用塗料と蛍光体を含むスラリーとの混合比(質量比)を設定する。
ここで、蛍光ランプ用塗料中のシリコーン被覆酸化アルミニウム微粒子の質量が、スラリー中の蛍光体に対して0.5質量%以上かつ3.5質量%以下となるように、蛍光ランプ用塗料と蛍光体を含むスラリーとの混合比(質量比)を設定した理由は、シリコーン被覆酸化アルミニウム微粒子の質量が、スラリー中の蛍光体に対して0.5質量%未満では、蛍光体同士及び蛍光体と透光性封止管との間の接着強度が不十分であるからであり、一方、上記の質量が、スラリー中の蛍光体に対して3.5質量%を超えると、蛍光ランプの初期の輝度が低下するからである。
次いで、この混合塗料を基材上に塗布して塗布膜を形成する。
ここで、基材としては、熱処理温度に耐える基材であればよく、ガラス基材、透光性のセラミックス基材等が好適であるが、蛍光ランプ用途を考慮すると、蛍光ランプの仕様に適合可能なガラス管が好ましい。
塗布方法としては、スピンコート法、ロールコート法、スプレーコート法、バーコート法、ディップコート法、メニスカスコート法、吸上げ塗工法、フローコート法等、通常のウエットコート法を用いることができる。特に、蛍光ランプのようにガラス管の内面に塗膜を形成する場合、吸上げ塗工法、フローコート法等が好適に用いられる。
次いで、この塗布膜を、大気中にて乾燥、または乾燥及び熱処理する。
乾燥温度は、塗料に含まれる低沸点有機溶媒(または低沸点有機溶媒及び高沸点有機溶媒)が充分に散逸する温度であればよく、例えば、常温(25℃)〜150℃である。
この乾燥工程では、塗布膜が充分乾燥すればよく、加熱だけの乾燥でもよく、空気を吹き付けてもよい。具体的には、常温のエアブローでも、熱風を吹き付けてもよい。
熱処理する場合、熱処理温度を500℃〜600℃の範囲の温度として、蛍光ランプに不具合が生じない範囲で所定時間行う。
また、この熱処理工程は、基材上に蛍光体層及び本発明の塗布膜を順次形成した場合には、蛍光体層と同時に熱処理してもよい。
このようにして本実施形態の塗膜を得ることができる。
(2)上記の蛍光体を含有する蛍光ランプ用塗料を、基材上に塗布して塗布膜を形成し、次いで、この塗布膜を乾燥、または乾燥及び熱処理する方法。
この(2)の方法は、(蛍光体を含有しない)蛍光ランプ用塗料と、蛍光体を含むスラリーと、を混合した混合塗料を用いる替わりに、蛍光体を含有する蛍光ランプ用塗料を用いた点が、上記の(1)の方法と異なるのみであり、他の点は全く同様である。
この方法によっても、本実施形態の塗膜を得ることができる。
上記のいずれの塗膜の製造方法によっても、透光性封止管に対する蛍光体の接合強度を向上させることができ、蛍光体層の剥離等の不具合を防止することができる塗膜を、製造コストを上昇させることなく、容易に形成することができる。
この様にして得られた塗膜は、透光性封止管との接合強度が向上したことにより、この透光性封止管から剥離する虞が無くなり、長期間、安定して蛍光体層を維持することが可能である。
また、この塗膜によれば、熱処理する場合においても500℃〜600℃の範囲の低温で行われるので、蛍光体の熱劣化を防止することができ、透光性封止管に対する蛍光体の接合強度を向上させることができ、蛍光体層の剥離等の不具合を防止することができる。
「蛍光ランプ」
本実施形態の蛍光ランプは、上記の塗膜を透光性封止管の内部に形成したものであり、このような構成とすることにより、蛍光体の熱劣化が無く、蛍光体同士の接着強度及び蛍光体と透光性封止管との間の接着強度が向上し、蛍光体層の剥離等の不具合が生じる虞が無くなっている。
図1は、本発明の一実施形態の蛍光ランプを示す縦断面図、図2は同横断面図であり、図において、1は両端が封止されたガラス管からなる透光性封止管、2は透光性封止管1の内壁全体(内面)に形成された電子放射機能を有する保護膜、3は本発明の塗膜であり保護膜2の内面全体に形成された赤色系発光蛍光体、緑色系発光蛍光体及び青色系発光蛍光体の混合物からなる蛍光体と、結着用物質であるシリコーン被覆酸化アルミニウム微粒子とを含む蛍光体層、4は透光性封止管1内の両端部側にそれぞれ設けられた電極、5は電極4に電気的に接続されたリード線である。
また、Gは透光性封止管1内に封入された封入ガスであり、この封入ガスGは、水銀、ネオンやアルゴン等の希ガスや窒素等の不活性ガスにより構成されている。
また、保護膜2は、電極4、4間に高周波の高電圧を印加することにより電子放射性物質から電子を放出する機能と、透光性封止管1に含まれる物質とガスGに含まれる水銀とが反応してアマルガムを生成するのを防止する機能とを兼ね備えている膜である。
この蛍光ランプは、本実施形態の塗膜からなる蛍光体層3を透光性封止管1の内壁に形成したので、赤色系発光蛍光体、緑色系発光蛍光体及び青色系発光蛍光体の熱劣化が無く、赤色系発光蛍光体、緑色系発光蛍光体及び青色系発光蛍光体の間の接着強度、及びこれらの蛍光体物質と透光性封止管との間の接着強度が向上し、蛍光体層の剥離等の不具合が生じる虞が無くなっている。
したがって、初期輝度の維持率が高く、長期に渡って安定した輝度を得ることができる。
この蛍光ランプを製造するには、透光性封止管1の内壁に保護膜形成用塗料を塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜を乾燥または乾燥・熱処理して保護膜2を形成し、次いで、この保護膜2上に上記の混合塗料を塗布し、乾燥、または乾燥及び熱処理して、蛍光体層3を形成し、次いで、透光性封止管1内に電極4、4を取り付け、さらに、希ガス及び水銀を導入して透光性封止管1を封止し、蛍光ランプを得る。
なお、本実施形態の蛍光ランプでは、透光性封止管1の内壁全体に電子放射機能を有する保護膜2を形成し、この保護膜2上に蛍光体層3を形成した構成としたが、本実施形態の蛍光ランプはこれに限定されない。本発明の蛍光ランプは、例えば、まず、透光性封止管の内壁に蛍光体層3を形成し、この蛍光体層3上に保護膜3を形成してもよく、また、保護膜2、蛍光体層3、保護膜2を順に積層した3層構造としてもよい。
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
「実施例1」
平均粒子径が20nmの酸化アルミニウム(Al)微粒子に、下記の式(2)
Figure 2010232027
(ただし、nは10以上かつ20以下の数)
で表されるジメチルポリシロキサン(DMPS)を添加し、室温(25℃)にてヘンシェルミキサーで1000rpmの攪拌回転数で30分間混合し、次いで、温度を100℃に上昇させるとともに回転数を2000rpmに上げて1時間攪拌し、酸化アルミニウム微粒子の表面を7%シリコーン処理し、結着用物質であるシリコーン被覆酸化アルミニウム微粒子を作製した。
次いで、このシリコーン被覆酸化アルミニウム微粒子を、ニトロセルロースを1.0質量%含む酢酸ノルマルブチル中にビーズミルを用いて分散させ、次いで、ビーズを分離し、シリコーン被覆酸化アルミニウム微粒子の含有率が1.5質量%になるように調整し、分散液を作製した。
次いで、この分散液に赤色系発光蛍光体、緑色系発光蛍光体及び青色系発光蛍光体の混合物を、1:1の割合で添加し、実施例1の蛍光ランプ用塗料を作製した。
この蛍光ランプ用塗料の組成は次のとおりである。
赤色系発光蛍光体 12.50%
緑色系発光蛍光体 15.00%
青色系発光蛍光体 22.50%
ニトロセルロース 0.50%
結着用物質 0.75%
酢酸ノルマルブチル 48.75%
次いで、この蛍光ランプ用塗料を、乾燥後の膜厚が20μmとなるように硬質ガラス上に塗布し、得られた塗布膜を室温(25℃)にて乾燥させた後、600℃にて5分間熱処理して塗膜とし、実施例1の平板状の試料を作製した。
さらに、蛍光ランプ用のガラス管を用意し、このガラス管の内面に吸上げ塗工法により上記の蛍光ランプ用塗料を乾燥後の膜厚が20μmとなるように塗布し、得られた塗布膜を室温(25℃)にて乾燥させた後、600℃にて5分間熱処理した。その後、このガラス管に電極及びリード線を取り付けて封止し、実施例1の蛍光ランプを作製した。
「実施例2」
ジメチルポリシロキサン(DMPS)による酸化アルミニウム微粒子の表面処理量を3%に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2の蛍光ランプ用塗料を作製した。
次いで、この蛍光ランプ用塗料を用い、実施例1と同様にして、実施例2の平板状の試料及び蛍光ランプを作製した。
「実施例3」
ジメチルポリシロキサン(DMPS)による酸化アルミニウム微粒子の表面処理量を15%に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例3の蛍光ランプ用塗料を作製した。
次いで、この蛍光ランプ用塗料を用い、実施例1と同様にして、実施例3の平板状の試料及び蛍光ランプを作製した。
「実施例4」
平均粒子径が20nmの酸化アルミニウム微粒子(Al)に、下記の式(3)
Figure 2010232027
(ただし、mが0以上かつnが1以上で、かつ、1≦m+n≦20を満たす数)
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン(MHPS)を添加し、室温(25℃)にてヘンシェルミキサーで1000rpmの攪拌回転数で30分間混合し、次いで、温度を100℃に上昇させるとともに回転数を2000rpmに上げて1時間攪拌し、酸化アルミニウム微粒子の表面を7%シリコーン処理し、結着用物質であるシリコーン被覆酸化アルミニウム微粒子を作製した。
次いで、このシリコーン被覆酸化アルミニウム微粒子を用いて、実施例1と同様にして、実施例4の蛍光ランプ用塗料、平板状の試料及び蛍光ランプを作製した。
「比較例1」
平均粒子径が20nmの酸化アルミニウム(Al)微粒子を、ニトロセルロースを1.0質量%含む酢酸ノルマルブチル中にビーズミルを用いて分散させ、次いで、ビーズを分離し、酸化アルミニウム微粒子の含有率が1.5質量%になるように調整し、分散液を作製した。
次いで、この分散液を用いて、実施例1と同様にして、比較例1の蛍光ランプ用塗料、平板状の試料及び蛍光ランプを作製した。
「比較例2」
平均粒子径が20nmの酸化アルミニウム(Al)微粒子を、ニトロセルロースを1.0質量%及び分散剤を0.1質量%含む酢酸ノルマルブチル中にビーズミルを用いて分散させ、次いで、ビーズを分離し、酸化アルミニウム微粒子の含有率が1.5質量%になるように調整し、分散液を作製した。
次いで、この分散液を用いて、実施例1と同様にして、比較例2の蛍光ランプ用塗料、平板状の試料及び蛍光ランプを作製した。
「比較例3」
平均粒子径が20nmの酸化アルミニウム(Al)微粒子を、ニトロセルロースを1.0質量%含む酢酸ノルマルブチル中にビーズミルを用いて分散させ、次いで、ビーズを分離し、次いで、上述した式(2)で表されるジメチルポリシロキサン(DMPS)を、酸化アルミニウム微粒子に対して7質量%となるように添加し、次いで、酸化アルミニウム微粒子の含有率が1.5質量%になるように調整し、分散液を作製した。
次いで、この分散液を用いて、実施例1と同様にして、比較例3の蛍光ランプ用塗料、平板状の試料及び蛍光ランプを作製した。
「比較例4」
低融点ガラス(CBB:ホウ酸バリウムカルシウム)を、ニトロセルロースを1.0質量%含む酢酸ノルマルブチル中にビーズミルを用いて分散させ、次いで、ビーズを分離し、低融点ガラス(CBB)含有率が1.5質量%になるように調整し、分散液を作製した。
次いで、この分散液を用いて、実施例1と同様にして、比較例4の蛍光ランプ用塗料、平板状の試料及び蛍光ランプを作製した。
「評価」
実施例1〜4及び比較例1〜4それぞれについて、平板状の試料における塗膜の結着力及び着色、蛍光ランプの輝度、蛍光ランプ用塗料の安定性の評価を下記の方法により行った。
実施例1〜4及び比較例1〜4それぞれの塗料の組成及び評価結果を表1に示す。
(1)結着力(接着強度)
エアー剥離強度試験を行い、評価した。
塗膜から1.5cmの位置に、口径2mmのエアースプレーガンを固定し、このエアースプレーガンから塗膜に対して空気を吹き付け、吹き付け開始から10秒以内に塗膜が剥離する空気圧を測定した。ここでは、主に塗膜の剥がれむらを評価した。
なお、測定開始時の空気圧を0.1MPaとし、空気圧を0.01MPaずつ昇圧した。
得られた測定値を下記の4段階で評価した。
◎:0.6MPaを超えた場合
○:0.4MPa%以上かつ0.6MPa以下
△:0.2MPa%以上かつ0.4MPa未満
×:0.2MPa未満
(2)着色
塗膜を目視にて観察し、着色が認められなかったものを「○」、着色が認められたものを「×」とした。
(3)輝度
蛍光ランプを点灯し、100時間経過後の輝度を測定し、この輝度を、比較例1の蛍光ランプの輝度を100%(基準)とした比率で評価した。
得られた比率を下記の4段階で評価した。
◎:輝度が、比較例1の輝度と比較して108%を超えた場合
○:輝度が、比較例1の輝度と比較して102%を超えかつ108%以下
△:輝度が、比較例1の輝度と比較して98%以上かつ102%以下
−:試験不可(ランプ作製時に膜剥がれが発生したために、点灯試験を行うことができなかった。)
(4)蛍光ランプ用塗料の安定性
蛍光ランプ用塗料を調製してから1ヶ月経過後の分散種の沈殿物の質量を測定し、この測定値を下記の4段階で評価した。
◎:分散種の沈殿が1ヶ月に3質量%未満
○:分散種の沈殿が1ヶ月に3質量%以上かつ5質量%未満
△:分散種の沈殿が1ヶ月に5質量%以上かつ10質量%未満
×:分散種の沈殿が1ヶ月に10質量%以上
Figure 2010232027
1 透光性封止管
2 保護膜
3 蛍光体層
4 電極
5 リード線
G 封入ガス

Claims (6)

  1. 蛍光体同士を接着させるとともに、これらの蛍光体を透光性封止管に接着させる結着用物質と、溶媒とを含有してなる蛍光ランプ用塗料であって、
    前記結着用物質は、有機ケイ素化合物にて表面処理された酸化アルミニウム微粒子であることを特徴とする蛍光ランプ用塗料。
  2. さらに、蛍光体を含有してなることを特徴とする請求項1記載の蛍光ランプ用塗料。
  3. 前記溶媒は、低沸点有機溶媒であることを特徴とする請求項1または2記載の蛍光ランプ用塗料。
  4. 請求項2記載の蛍光ランプ用塗料を用いて形成してなることを特徴とする塗膜。
  5. 請求項2記載の蛍光ランプ用塗料を基材上に塗布して塗布膜を形成し、次いで、この塗布膜を乾燥、または乾燥及び熱処理することを特徴とする塗膜の製造方法。
  6. 請求項4記載の塗膜を透光性封止管の内部に形成してなることを特徴とする蛍光ランプ。
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