JP3391362B2 - 結着剤スラリーおよびそれを用いた即時点灯形蛍光ランプ - Google Patents

結着剤スラリーおよびそれを用いた即時点灯形蛍光ランプ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は結着剤およびそれを用い
た蛍光ランプに関し、特に放電開始電圧を低くでき、蛍
光体の接着強度を強くできるホウ酸マグネシウム結着剤
スラリーと、それを用いた即時点灯形蛍光ランプに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、蛍光体を蛍光ランプのガラス
管内面に被着させる場合、バインダーとして、ニトロセ
ルロースを酢酸ブチルに溶解した溶液に蛍光体を懸濁
し、これ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。しかしながら、近年省資
源、省エネルギー、作業環境、防災等の問題から水溶性
バインダーを用いる傾向にある。
【0003】一般に、水溶性バインダーは従来の有機溶
剤のバインダーに比べ、ガラス管への蛍光体の付着強度
が弱くなるという欠点があり、蛍光体層がガラス管より
簡単に剥離してしまう。しかも、ガラス管内面に酸化錫
等の透明導電性被膜を設けた即時点灯形蛍光ランプで
は、上述した剥離現象がさらに顕著になる。
【0004】この場合、蛍光体層をガラス管に接着させ
るのに使用する結着剤の添加量をある程度増加すること
で蛍光体層の接着強度は改善できるが、蛍光ランプの放
電開始電圧が上昇し、ランプ光束も低下する問題があ
る。
【0005】これに対し、特開昭61−22557号公
報には、アルカリ土類金属の硝酸塩を蛍光体膜中に含ま
せることで、ランプ光束を低下させることなく放電開始
電圧を低下させ得ることが提案されている。また、特開
昭61−253761号公報には、硝酸ストロンチウム
および硝酸バリウムの少なくとも1つとホウ酸、無水ホ
ウ酸の少なくとも1つと、アルカリ土類金属の塩化物を
蛍光体塗料に添加することで、ガラス管への蛍光体の接
着強度を強くし、ランプ光束の低下を防止し、かつ蛍光
ランプの放電開始電圧を低下させ得ることが開示されて
いる。さらに、特開昭5−25475号公報、特開平5
−242867号公報には、蛍光体粒子表面に、それぞ
れ水酸化マグネシウム、酸化亜鉛を付着させることで、
即時点灯形蛍光ランプの放電開始電圧が低下できること
が開示されている。
【0006】これらの方法は即時点灯形の蛍光ランプの
品質をある程度向上させるが、特に接着強度の増強、放
電開始電圧の低減を同時に満足できるものではなく、こ
の2要因を同時に改善できるものが望まれていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は蛍光体層の接着強度の強い、放電開始電圧の低い即時
点灯形蛍光ランプを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
目的を達成するために、即時点灯形蛍光ランプに用いる
最適な結着剤の化学組成について膨大な試験を行い鋭意
検討した結果、そのスラリーの中心粒径が2.5μ以下
の微粒子ホウ酸マグネシウムが適当であることを見い出
した。
【0009】本発明の結着剤のホウ酸マグネシウムスラ
リーは次のようにして得られる。先ず、水溶性マグネシ
ウム塩1molに対し、ホウ酸を1〜3molを水溶液
として混合する。ホウ酸は1molより少ないと結着剤
の収率が低下し、3molより多いと過剰に加えるホウ
酸の損失が大きくなるためである。この混合液にアンモ
ニア等の塩基を加えpHを10〜11の範囲に、好まし
くは10.5付近に調節し、ホウ酸マグネシウムを生成
する。この条件においては、次の反応が優先的に起こ
り、主としてメタホウ酸マグネシウムが生成する。
【0010】Mg(NO3)2・6H2O + 2H3BO3 + 2NH4OH → M
g(BO2)2・8H2O↓ + 2NH4NO3 + 2H2O
【0011】次に得られたホウ酸マグネシウムを固液分
離し、ホウ酸マグネシウムのケーキを水洗し、乾燥し組
成中の結晶水をとり除き、これを粗粉砕し、水中でボー
ルミル等により十分粉砕することで懸濁し、本発明のホ
ウ酸マグネシウム結着剤スラリーを得る。このスラリー
中の結着剤の中心粒径は1.0μ以下が好ましい。
【0012】また、この結着剤スラリーは実用上固形分
で3〜30重量%の範囲に調製する。なぜならば、あま
り濃度が低いと結着剤スラリーを多く加えなければなら
なくなり、蛍光体塗布スラリー濃度が低下してしまうか
らで、また、この範囲よりも濃くなると、分散しにくく
なるためである。
【0013】本発明の即時点灯形蛍光ランプは次のよう
な方法で製造する。先ず、蛍光体を水溶性バインダー溶
液に懸濁させ、本発明の結着剤を上記した水スラリーの
形で加え蛍光体塗布スラリーとする。次に、これを透明
導電性被膜を設けたガラス管の内面に通常の方法で塗布
し、乾燥し、焼成して蛍光体層を形成し、電極の装着、
排気等の工程を経て本発明の即時点灯形蛍光ランプを得
る。
【0014】本発明の結着剤は適量があり、塗布スラリ
ー中の蛍光体に対しその添加量が0.1重量%より少な
いと、放電開始電圧を下げる効果は殆どなく、0.5重
量%より少ないと結着剤としての効果が期待できない。
逆に、添加量が6重量%より多くなると、ランプの初光
束、光束維持率を低下してしまい実用的でない。すなわ
ち本結着剤の適量は蛍光体に対し1〜3重量%である。
【0015】また、ホウ酸マグネシウムの結着剤に微粒
子アルミナの結着剤を併用することで接着力はさらに改
善される。しかし、アルミナの添加量があまり多くなる
と、光束、光束維持率が低下する問題があり、適量はホ
ウ酸マグネシウム結着剤の量とアルミナ結着剤量の総和
が6重量%以下であり、アルミナ量はホウ酸マグネシウ
ム量以下に抑えることが好ましい。
【0016】
【作用】本発明の結着剤が接着力に優れている理由は、
以下にに説明するように微粒子のホウ酸マグネシウムが
結着剤として機能しているためである。
【0017】上述した通り、従来の即時点灯形の蛍光ラ
ンプには、一例として硝酸ストロンチウムおよび硝酸バ
リウムの少なくとも1つとホウ酸、無水ホウ酸の少なく
とも1つと、アルカリ土類金属の塩化物を蛍光体塗料に
添加することで、ガラス管への蛍光体の接着強度を強く
している。(特開昭61−253761号公報)すなわ
ち粒子性の結着剤を使用していない。
【0018】これに対し、本発明はホウ酸マグネシウム
の微粒子を結着剤として加えている点が大きく異なる。
これが蛍光体間あるいは蛍光体とガラスの間の間隙に入
り、ファン・デル・ワールス力が大きく影響すること
で、結着剤としての効果を発揮する。接着力はその測定
の方法から大きく分けて2種類あり、一つは蛍光ランプ
の外表面に衝撃を与えて蛍光体層の剥離を調べる方法、
もう一つは蛍光体層に直接ノズルからの圧空をあて、吹
き飛んだ蛍光体層の程度を調べる方法である。従来の方
法においては前者の強度に対しては効果があったが、後
者については大きな効果はなかった。本発明の結着剤ス
ラリーを使用するとその粒子性によるため、後者の接着
力の向上にも効果的である。
【0019】さらに、ホウ酸マグネシウムのもつ物性
が、蛍光ランプの放電開始電圧を低下させ、その効果は
上述した特開昭5−25475号公報、特開平5−24
2867号公報に開示される水酸化マグネシウム、酸化
亜鉛の効果よりもさらに大きい。
【0020】
【実施例】
[実施例1]Mg(NO32・6H2Oを1000g
と、ホウ酸241gを純水10リットルに溶解し、これ
を攪拌しながらアンモニア水をpHが10.5になるま
で徐々に添加し、ホウ酸マグネシウムを生成する。これ
をヌッチェで固液分離し、固形分を350℃で5時間乾
燥させる。粗粉砕した乾燥品100gと純水400gを
混合し、これをボールミルにより結着剤のスラリーの中
心粒径が1.0以下になるまで湿式粉砕する。ここで、
スラリーの中心粒径は自然・遠心沈降式自動粒度分布測
定装置を用いて測定した。
【0021】白色のハロリン酸カルシウム蛍光体100
0gを、0.6wt%ポリエチレンオキサイド水溶液1
000gに加え、これに本発明の結着剤のスラリーを1
00g添加し、十分に攪拌し全体を均一に混合し、メッ
シュを通し蛍光体塗布スラリーを得る。このスラリーの
中にホウ酸マグネシウム結着剤はこのスラリー中の蛍光
体に対しに2重量%含まれる。
【0022】次に導電性被膜を形成した外径32mmφ
40ワット蛍光ランプ用ガラス管に、得られた蛍光体塗
布スラリーを一様に流し込み、温風で乾燥させ蛍光体層
を形成する。これを通常の方法で蛍光体の付着量がガラ
ス1本あたり4.5〜5.0gの範囲になるように調節
する。次に、これを620℃の温度で5分間焼成し有機
バインダーを除去する。ガラス管が冷却された後、通常
の方法に従ってガラス管内を真空排気し、希ガス及び水
銀を封入し、口金を取り付けて即時点灯形蛍光ランプを
得る。
【0023】得られた蛍光ランプについて、膜強度、放
電開始電圧、0時間の光束、100時間後及び1000
時間後の光束維持率について測定し結果を表1にまとめ
る。ここで、膜強度については排気時の蛍光体層の剥が
れ不良を比較する為に、次のように実際より強力な条件
で強制試験する。蛍光体を塗布し焼成した蛍光面に5m
m離した位置の吹き出し口が3mmφのノズルから、
0.8kg/cm2の圧で空気を0.5秒間噴出させ、
吹き飛んだ蛍光体層の直径を測定する。従って、この直
径が小さい程膜強度が大きいことになる。本実施例にお
いては33mmφであった。
【0024】
【表1】
【0025】また、300gの荷重を有するピアノ線で
蛍光ランプの外表面に衝撃を与えた時に生ずる蛍光体層
の剥離した部分の平均直径についても測定したが、本実
施例、他の実施例、及び比較例の蛍光体層の脱落はなか
った。
【0026】[実施例2]Mg(NO32・6H2Oを
1000gと、ホウ酸482gを純水1リットルに溶解
し、これを攪拌しながらアンモニア水をpHが10.5
になるまで徐々に添加し、ホウ酸マグネシウムを生成す
る。これをヌッチェで固液分離し、固形分を350℃で
5時間乾燥させる。粗粉砕した乾燥品100gと純水4
00gを混合し、これをボールミルにより結着剤のスラ
リーの中心粒径が1.0μ以下になるまで湿式粉砕す
る。以下、実施例1と同様にして即時点灯形蛍光ランプ
を得る。
【0027】[実施例3]本発明の結着剤のスラリーを
25g加える以外実施例1と同じ方法で蛍光体塗布液を
調製し、同様にして即時点灯形蛍光ランプを得る。
【0028】[実施例4]本発明の結着剤スラリーを5
0g加える以外実施例1と同じ方法で蛍光体塗布液を調
製し、同様にして即時点灯形蛍光ランプを得る。
【0029】[実施例5]本発明の結着剤スラリーを1
50g加える以外実施例1と同じ方法で蛍光体塗布液を
調製し、同様にして即時点灯形蛍光ランプを得る。
【0030】[実施例6]本発明の結着剤スラリーを2
00g加える以外実施例1と同じ方法で蛍光体塗布液を
調製し、同様にして即時点灯形蛍光ランプを得る。
【0031】[実施例7]本発明の結着剤スラリーを3
00g加える以外実施例1と同じ方法で蛍光体塗布液を
調製し、同様にして即時点灯形蛍光ランプを得る。
【0032】[実施例8]デグサ社製微粒子アルミナを
使用し、通常の方法で10%水スラリーを調製する。蛍
光体塗布スラリーにこの微粒子アルミナ結着剤スラリー
を200gと、本発明の結着剤スラリーを100g混合
する以外実施例1と同様にして即時点灯形の蛍光ランプ
を作製した。アルミナ結着剤を使用することで接着力は
強くなるが、放電開始電圧がやや高くなる傾向にある。
【0033】[実施例9]微粒子アルミナスラリーを4
00g、本発明の結着剤スラリーを100g混合する以
外実施例1と同様にして即時点灯形の蛍光ランプを作製
した。
【0034】[実施例10]導電性被膜を形成した外径
32mmφ40ワット蛍光ランプ用ガラス管に、蛍光体
層を形成する前に保護膜として微粒子アルミナの被膜を
通常の方法により形成し、次に蛍光体層を実施例1と同
じ方法により形成し、同様にして即時点灯形の蛍光ラン
プを作製した。本発明においても保護膜は特に光束維持
率向上に有効である。
【0035】[実施例11]導電性被膜を形成した外径
32mmφ40ワット蛍光ランプ用ガラス管に、蛍光体
層を形成する前に通常の方法により微粒子アルミナの被
膜を形成し、次に蛍光体層を実施例7と同じ方法により
形成し、同様にして即時点灯形の蛍光ランプを作製し
た。
【0036】[実施例12]青色発光成分蛍光体として
ユーロピウム付活ストロンチウムクロルアパタイト蛍光
体、緑色発光成分としてセリウム、テルビウム付活リン
酸ランタン蛍光体、および赤色発光成分として、ユーロ
ピウム付活酸化イットリウム蛍光体を適量混合した三波
長形のEX−N混合蛍光体400gを、0.6wt%ポ
リエチレンオキサイド水溶液1000gに加え、本発明
の結着剤のスラリーを40g、10%微粒子アルミナ結
着剤スラリーを80g添加し、十分に攪拌し全体を均一
に混合し、メッシュを通し蛍光体塗布スラリーを得る。
これを実施例1と同様にして蛍光体塗布量が3.2g〜
3.4gの即時点灯形蛍光ランプを得る。
【0037】[実施例13]実施例12同様にして蛍光
体塗布スラリーを調製し、実施例10と同様にして導電
性被膜を形成した外径32mmφ40ワット蛍光ランプ
用ガラス管に、蛍光体層を形成する前に通常の方法によ
り微粒子アルミナの被膜を形成して即時点灯形の蛍光ラ
ンプを作製した。
【0038】[比較例1]0.6wt%ポリエチレンオ
キサイド水溶液1000gに、結着剤として、硝酸バリ
ウム5.12g、硝酸ストロンチウム8.22g、ホウ
酸1.0g、微粒子アルミナの10%水スラリー200
gを添加し十分に攪拌した後、ハロリン酸カルシウム蛍
光体1000gを加え十分攪拌し全体を均一に混合しメ
ッシュを通し蛍光体塗布スラリーを得る。以下実施例1
0と同様にして即時点灯形蛍光ランプを得る。
【0039】[比較例2]0.6wt%ポリエチレンオ
キサイド水溶液1000gに、微粒子アルミナの10%
水スラリー64gを分散させた10%水溶液を32g添
加し十分攪拌した後、三波長形のEX−N混合蛍光体3
20gを添加し、十分攪拌して全体を均一に混合し、メ
ッシュを通し蛍光体塗布スラリーを得る。以下実施例1
0と同様にして即時点灯形蛍光ランプを得る。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の結着剤ス
ラリーを使用すると、即時点灯形蛍光ランプの放電開始
電圧を下げることができ、その上蛍光体とガラス管の間
の接着力を大きく向上できる。本発明の具体的なメリッ
トとしては、接着力が強い為に製造工程の歩留まりを向
上できること、また放電開始電圧を低くできるため、即
時点灯形蛍光ランプに電圧を印加してから点灯するまで
の時間が短縮でき、特に低温での即時点灯性能に大きく
効果を発揮できることである。
【0041】接着力の向上のためだけには、通常結着剤
を増量することで対処できるが、この場合、光束、光束
維持率の低下を引き起こす。本発明の結着剤を使用する
と、光束、光束維持率を低下することなく上記した目的
を達成できる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−126247(JP,A) 特開 昭62−35446(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 61/46

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蛍光ランプのガラス管と蛍光体を接着
    させるために使用する結着剤スラリーにおいて、その固
    形分水溶性マグネシウム塩とホウ酸の水溶液に塩基を
    加えて生成させたホウ酸マグネシウムであって、そのス
    ラリーの中心粒径が2.5μ以下であることを特徴とす
    る結着剤スラリー。
  2. 【請求項2】 前記結着剤の組成が、主としてメタホウ
    酸マグネシウムであることを特徴とする請求項1に記載
    の結着剤スラリー。
  3. 【請求項3】 請求項1乃至2に記載の結着剤スラリー
    を用いた即時点灯形蛍光ランプ。
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