JP3927033B2 - 蛍光灯に使用する水銀ディスペンサ装置の製法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は蛍光灯に使用される少量の水銀のディスペンサ、特にその製造のために改良された方法に関する。
【０００２】
蛍光灯が作用するために少量の水銀を必要とすることは知られている。技術の発展および国際基準が水銀等の有害物質の使用について次第に用心深くなった結果として、蛍光灯に使用する水銀の最高量は近年減少傾向にあり、幾つかの製造業者により要求されているように、１つの蛍光灯につき約３ｍｇ、またはそれ以下の値に減少している。
【０００３】
要求される重量をもった小滴の水銀は極めて小体積であり、そのために一定精度による容量投与は殆ど不可能であるので、伝統的水銀投与法の多くは、容量投与等そのような要求に対応することができない。更に、かかる投与の再現性は殆ど無であり、いずれにしても汚染問題が発生する。更に、小さいガラスカプセル内に収容される純水要素の形での蛍光灯への水銀導入は投与の精度の問題およびかかる小体積水銀の再現性の問題を解決しない。
【０００４】
米国特許第４８０８１３６号およびヨーロッパ特許第５６８３１６号は、水銀を含有し、その後に蛍光灯を閉じるときに加熱下で解放される水銀を含有する多孔質材料によるペレットまたは球形の使用を説明している。更に、これらの方法はペレットへ水銀を装填するために複雑な操作を必要とし、かつ解放された水銀量の再現が困難である。これらの方法は作業環境において水銀蒸気の存在の問題を解決しない。
【０００５】
これに対して、潜在的に陰極機能を有し、約１ｍｍの直径および１ｃｍの最大長を有し、かつ加熱時に絶対にディスペンサ要素を含む蛍光灯内へ水銀蒸気を解放する適宜物質を充填した金属管で形成された水銀ディスペンサ要素の使用は実質的に満足できるものであることを証明している。
【０００６】
かかる薄い管への水銀ディスペンサ物質からなる粉末の充填は極めて困難であるので、相対的に大きい初期直径を有する小さい管、例えば、約１ｃｍ直径および約２０ｃｍ長の管を使用することが知られている。相対的に大きい直径を有する初期管は、徐々に縮小する断面を有する一連の孔へ通過させるために、一端で牽引を加えることにより、所望断面に達するまで延伸する。この作業により、管の同時的伸張が行なわれ、それにより繊維状断面を形成し、次いで所望寸法の多数の水銀ディスペンサ要素に切断する。説明の簡潔のために、繊維状断面は続く説明で単に「ワイヤ」と定義される。
【０００７】
上記既知製造方法により、最終「ワイヤ」内の粉末に含まれる水銀の最終的分布、従って切断によりワイヤから得られる複数の単体要素の分配は完全に満足できるものでなく、一要素と他要素間に変動を許容し、この変動は化学分析の測定により少なくとも±１２％の変化率で定量化できる。このように、水銀ディスペンサを取り付る蛍光灯の均質性能は充分に保証されない。
【０００８】
従って、本発明の課題は、上記タイプの水銀ディスペンサ要素を製造するための改良された方法を提供することにあり、そのようにして製造されかつ同一初期管状要素から誘導される水銀ディスペンサ要素が、水銀含有量に関して、従来技術の方法、特に延伸成形法により得られるものよりも、それ自体、相互間で差異のないような改良方法を提供することにある。
【０００９】
上記課題は請求項１に説明の特徴を有する方法により達成される。
【００１０】
本発明による方法の他の課題、利点および特徴は添付図面を参照した次の説明からより明瞭になるであろう。
【００１１】
直径が３から５ｍｍであり、かつ壁厚が０．１−０．７５ｍｍである金属管１’に水銀を小出しするのに適した配合物を加熱下で既知方法により充填する。一般的に、金属管１’は延性を有し、誘導加熱を容易にするために加熱下でガス発生を減少させかつ良好な導電性を有するいずれの金属であってもよい。更に、金属管は、その容器内の水銀ディスペンス物質２から解放された水銀元素の蒸気がそこに保持されるのを回避するために、水銀とアマルガムを形成しないものである。ニッケルは特にこの用途に好適である。
【００１２】
金属管１'に含まれる配合物２に関し、配合物２はいずれの水銀ディスペンス物質の形態であってもよい。ただし、米国特許第３６５７５８９号に開示の水銀ディスペンス物質が好適である。その出願人によりSt505(商標)の商品名で製造販売されている配合物Ti3Hgが特に好適である。配合物2は、更に、ヨーロッパ特許または出願第669639号公報に開示の銅ベース合金(Cu-SnまたはCu-Ag)、同第691670号に開示の合金(Cu-Si)および同第７３７９９５号に開示の合金（Cu-Sn-MM)等の水銀放出促進剤と配合した水銀ディスペンス物質を含む。上記MMはミッシュメタルと呼ばれる金属元素の配合物であり、主としてセリウム、ランタンおよびネオジウム、および少量の他の希土類を含む。選択的に、水銀ディスペンス物質はゲッター物質と配合されてよく、希ガスの配合物が蛍光灯大気を形成し、水銀蒸気が常に維持されるようにする。配合が単に二者択一的に促進剤またはゲッター物質と行なわれることに価値があり、かつ両方と行なわれるものでない。これは促進剤が、溶融および続くディスペンス物質との反応によりその機能を達成するからである。可能性として存在するゲッター物質は溶融した促進剤により見かけ上被覆され、それによりその活動が阻止される。従って、水銀ディスペンス物質が促進剤を伴うことなく相当量の水銀元素の蒸気を解放すると考えられる場合には、ゲッター物質が水銀ディスペンス物質に直接配合されるか、さもなければ水銀ディスペンス物質が促進剤に直接配合され、いずれにしも必要なゲッター物質は、水銀ディスペンサ装置から分離の他の蛍光灯領域で配合される必要がある。
【００１３】
ゲッター物質として、本出願人により商品名St101（登録商標）で製造販売されている重量％配合でＺｒが８４％−Ａｌが１６％の合金、本出願人により商品名St1９８（登録商標）で製造販売されている重量％配合でＺｒが７６．６％−Ｆｅが２３．４％の合金、または本出願人により商品名St７０７（登録商標）で製造販売されている重量％配合でＺｒが７０％−Ｖが２４．６％−Ｆｅが５．６％の合金、更に、本出願人により商品名St７８７（登録商標）で製造販売されている重量％配合でＺｒが８０．８％−Ｃｏが１４．２％−ＭＭが５％の合金等の合金が使用できる。
【００１４】
いずれの場合にも、ディスペンサ材料２を形成する配合物は１２５μｍより小さい粒子寸法を有する粉末である。
【００１５】
本発明によれば、そのような配合物２を充填した初期金属管１'は、相互に垂直の少なくとも２対の対峙ローラ３，３’と４，４’間を通過させる。図１の矢印Ｆ，Ｆ’とＧ，Ｇ’により示された回転方向はローラ３，３’と４，４’が金属管１'を矢印Ｘ−Ｘ’で示された前進方向へ押し出す方向である。２対の対峙ローラ３，３'と４，４'間の距離は、金属管１'が２対の対峙ローラ３，３'および４，４'と接触する直前に有する横切る方向の最大寸法よりも常に小さい。
【００１６】
各回の圧延作業ごとに断面縮小はあまり大きくないことが望ましい。これは金属管１'の過剰な機械的ストレスの原因となるからである。しかしながら、各回の圧延ごとに１２％の断面収縮が好適であることが知見されている。例えば、約１ｃｍの直径の金属管１'が約１ｍｍの横切る方向の寸法を有する「ワイヤ」へ断面収縮することが望まれる場合には、相互に対して垂直の２対のローラによる１８回の圧延が必要となる。１８回の圧延は、各続く圧延通過前に対のローラ間の間隔を短くすることに注意しながら、２対のローラのみを使用して金属管１'を１８回同一ローラへ通過させることにより達成できる。選択的に、更に多くのローラ対により形成される「トレイン」を用意することが可能であり、そのようにして対のローラ間の間隔を金属管１'の前進方向Ｘ−Ｘ’において次第に小さくする。例えば、１２対で形成されるローラ「トレイン」を設置することにより（６対を相互に対して垂直の２つのグループに分ける）、単に３回の通過のみを必要とするようにする。いずれにしても、全通過数×ローラ対数は一定であり、かつ金属管１'の初期直径から所望最終断面にするために必要な圧延回数に等しい。ローラ対の回転軸に対する金属管１'の相対的配向が全圧延において一定であれば、最終段階で殆どが円形コーナを有する実質的に矩形断面のワイヤを得ることができるであろう。同様に、続く圧延におけるそのローラ対の回転軸（もしくは上記「トレイン」における異なるローラ対の回転軸）は、より多くの側面を有する六角形断面を得るために、かつさらには最終的に狭いシリンダ形態に近いものを得るために、所定角度、例えば、（３６０／ｎ）°により変化するように運転させることができる。ここで、ｎは圧延総数である。
【００１７】
本発明による方法の最後工程は、圧延通過の最終段階で所望直径の管またはワイヤ１を横切る方向で所望長に切断する工程であり、そのようにして約２−１０ｍｍ長の水銀ディスペンサ要素を得る。
【００１８】
水銀含有量の変動が小さいと言う上記利点、従って、本発明により得られる「ワイヤ」へ水銀を分配（ディスペンス）できる配合物の分布に関して、従来技術の延伸法によって得られるものよりも、相対的に良好な均質性を有することが、次の比較試験に記載されたように実験から明らかになった。
【００１９】
上記したような、６１重量％のＳｔ５０５および３９重量％のＳｔ１０１により形成された配合物を充填した１８−２０ｃｍ長および１ｃｍ直径の複数の小さいシリンダから出発して、従来延伸法によりそれらの幾つかを約１ｍｍ直径および１０ｍ長の「ワイヤ」に変形し、他のものを本発明による方法を使用して同一の最終寸法にした。次に、ワイヤタイプの両者を３ｍｍ長のピースに切断し、かつ伝統的延伸法により製造したワイヤの３０ピースおよび本発明の方法により製造した３０ピースをランダムに選択した。Ｈｇ含有量を測定するために各ピースを化学的に分析した。その結果、従来法により製造した「ワイヤ」を切断することにより得られたピースは１ｍｍ長につき０．８５±０．１２９ｍｇのＨｇを含有、即ち、０．８５±１５．２％であった。他方、本発明による圧延法によって得られた要素は、１ｍｍ長につき０．８５±０．０６１ｍｇのＨｇを含有、即ち、０．８５±７．２％であった。従って、変動パーセンテージは、伝統的延伸法により得られたものに対して、本発明による方法によって半分未満になり、かつそれにより均質性は二倍になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による方法の一形態の概略図である。

Claims (9)

1. 水銀の解放に適した水銀ディスペンス物質配合物（２）を含む管状金属容器を備えた蛍光灯に使用する水銀ディスペンサ要素の製法であって、
   ａ）最終水銀ディスペンサ単体に必要とされるよりも大きい直径を有する管状金属容器（１’）を前記配合物（２）で充填し、
   ｂ）前記管状金属容器（１’）の進行方向（Ｘ−Ｘ’）に対して垂直の軸を有する少なくとも２対の対峙ローラ（３，３’，４，４’）間へ、横切る方向の所望寸法を有する繊維状断面（１）を得ることのできる圧延回数だけ、前記管状金属容器（１’）を通過させ、かつ
   ｃ）前記繊維状断面（１）を最終水銀ディスペンサを形成する約０．２−１ｃｍの単体片に切断する、工程を含む水銀ディスペンサ要素の製法。
2. 各圧延通過により前記管状金属容器の断面を１２％縮小させる、請求項１による製法。
3. 前記管状金属容器（１，１’）の材料は、良好な導電性を有し、加熱下でガスを放出せず、かつ水銀とのアマルガムを形成しない延性金属である、請求項１または２による製法。
4. 前記金属はニッケルであり、かつ前記管状金属容器（１’）の初期厚みは０．１から０．７５ｍｍの範囲である、請求項３による製法。
5. 前記金属はニッケルであり、かつ前記管状金属容器（１’）の初期直径は３から１５ｍｍの範囲である、請求項３による製法。
6. 前記配合物（２）は水銀ディスペンス物質と水銀解放促進剤の配合物で形成されている、請求項１による製法。
7. 前記配合物（２）は水銀ディスペンス物質とゲッター物質との配合物で形成されている、請求項１による製法。
8. 前記配合物は１２５μｍより大きくない粒子寸法を有する粉末形態で前記管状金属容器（１’）に導入される、請求項６または７による製法。
9. 各圧延時で前記ローラ対の回転軸は前の圧延に対して（３６０／ｎ）°の角度で変化し、前記ｎは圧延の総回数である、請求項１による製法。

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