JP4478306B2 - 灯管の製法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、灯管をコーティング剤でコーティングしかつ該コーティング剤を乾燥する形式の灯管の製法に関する。
【０００２】
灯管の種々の製造分野において、実質的に管状の灯管バルブ又は灯管バルブ部分にコーティングを施すことが必要である。その最も重要な適用例が蛍光層であり、従って本発明は殊に蛍光灯に関する。しかし本発明では必ずしも蛍光層である必要はなく、むしろ別の灯管タイプの場合にも使用できる反射層又はその他の層であってもよい。
【０００３】
その場合、本発明は、液状コーテイング剤又は少なくとも流動可能なコーティング剤を灯管に塗被し、次いで乾燥する形式の製法を出発点とする。この乾燥工程によって、流動可能なコーティング剤から固定層が製出される。一般にこの製出は、残留するコーティング剤の予め溶解又は懸濁されていた液体を蒸発又は気化することによって生じる。
【０００４】
【従来の技術】
ペースト状の状態、要するに粘性流動状態でガラス管の内壁に塗被される蛍光剤ペーストによる蛍光灯ガラス管の所謂フラッシング（flushing）加工は公知である。その場合、コーティング加工すべきガラス管内壁は、例えばガラス管を通してのフラッシングによって蛍光剤ペーストと接触させられる。次いで蛍光剤ペーストは、ガラス壁に比較的薄い層が残留するまで流下させられる。ガラス管は次いで炉内で乾燥される。この場合に重要な品質基準は、規定層厚をできるだけ一定に維持することである。ガラス壁を完璧にカバーして紫外線の蛍光層透過を避けねばならないが、蛍光剤層が厚すぎると、蛍光層における可視光子の多重反射による損失は避けられない。その上に蛍光剤ペーストのための材料費も無視できなくなるほど嵩む。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的な課題は、格別均等な層厚を得ることのできるような、コーティング剤による灯管コーティングのための新規な製法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の構成手段は、灯管をコーティング剤でコーティングしかつ該コーテイング剤を乾燥する形式の灯管の製法において、コーティング剤の液面レベルを灯管に沿って下降させ、かつ前記液面レベルの下降によって前記灯管の面に残留するコーティング剤の局所的な乾燥ゾーンを、下降する液面レベルに実質的に一定の時間間隔で追従させる点にある。
【０００７】
要するに本発明によれば、灯管の管壁からの過剰ライニング剤の流出が、特別の制御方式で液面レベルを下降させることによって実現される。このように構成した訳は、従来慣用の製法の場合にコーティング層が不均一になる重要な要因が、過剰ライニング剤の流れ痕跡又は流滴に起因することが判明したからである。
【０００８】
そればかりでなく本発明は、乾燥ゾーンを、実質的に一定の時間間隔で、下降する液面レベルに追従させるように構成した。その結果、コーテイング層の全ての部分にとって、液面レベルの下降と乾燥との間に等しい時間が経過することになる。このように構成したのは要するに、ライニング層が不均一になる更なる主要因が製造層の種々異なった部分の乾燥時間が不均一であることに起因することが判明したからである。
【０００９】
ところで注ぎ込んだコーテイング剤を流出させ、次いで乾燥炉内で灯管全体を乾燥させる場合に避けられないことは、コーティング層の高位部分が低位部分よりも薄くなることである。それというのは、高位部分から流下するコーティング剤がなお低位部分を通過するからである。その結果、高位部分には、低位部分よりも僅かな残留層厚が残留することになる。また従来慣用の製法の場合には、乾燥プロセスを例えば時間的順序で上から下へ連続的に実施することにより、この乾燥プロセスによって、残留層厚の現状を考慮することは殆ど不可能である。これは、流出するコーテイング剤残分が、乾燥プロセスに対して一義的な経時性を特定するものではないからである。むしろ不特定の、統計的に変動する流出が生じ、この不特定な流出は、同一高さの灯管部分においても必ずしも等しい層厚を残すとは限らない。それというのは、既に述べたように流れ痕跡又は流滴が生じるからである。
【００１０】
コーテイング層は灯管の内側に位置し、しかも液面レベルが灯管内で下降するようにするのが有利である。そのために灯管は先ずコーティング剤で充填され、次いでコーティング剤は、液柱として、すなわち上面のほぼ確定された液面レベルをもって流出する。なお念のために付記しておくが、本明細書中に記載されている概念「液又は液体」は、粘性ではあるが、なお流動可能な媒体も含むものとする。要するに液体は、ここでは流動可能である限り、粥状体又はペーストも意味している。
【００１１】
更に本発明では灯管は鉛直に配置されており、これによって最善の層厚均等性が、成膜すべき灯管の全周（内周又は外周）にわたって得られる。
【００１２】
これまで「乾燥ゾーン」は一般的な意味合いで述べられてきた。実際に本発明でも乾燥ゾーンを一般的に解することができ、しかも液面レベルに対して一定の時間間隔で追従することについて云々できる程度に局所的に特定された乾燥ゾーンを任意の形式で形成することが可能である。一般的に云って乾燥装置は、灯管に対する液面レベルの相対的な下降に同調して動かされる。しかし又、乾燥装置と灯管との間に固定関係がある場合には、例えば１つの乾燥装置内で種々の乾燥ゾーンを順送り式に使用することによって、可動の乾燥ゾーンを形成することも可能である。乾燥ゾーンを局所的に限定することはその場合、液面レベルに面した方の側だけに関する。コーテイング剤が、流れプロセスによって層厚変動をもはや生ぜしめない程度に少なくとも乾燥されている他方の側では、乾燥ゾーンをどの程度拡張するか、又はどの程度に限定するかは、基本的に重要なことではない。また液面レベルに面した方の側でも、局所的な特定又は局所的な限定という概念は、乾燥ゾーンのシャープな境界が存在するかのように解されてはならない。灯管の、コーテイングすべき管壁の全ての部分にとって、１つの層厚を確定する乾燥に至るまで液面レベルからの時間間隔が実質的に等しければよく、従って乾燥ゾーンは、その程度に局所的に限定されていればよい。
【００１３】
本発明は、このような乾燥ゾーンを形成する２つの有利な製法に方向づけられている。第１の製法では、コーテイング剤及び／又は灯管の局所的な加熱が実施される。この局所的な加熱は、灯管と、該灯管を包囲する加熱炉との間の相対運動によって有利に実施され、その場合乾燥ゾーンは概ね加熱炉の下縁よりやや上位に位置している。この第１の製法に就いては、図１に示した第１実施例を参照されたい。
【００１４】
本発明の第２の製法は、乾燥に使用されるガス雰囲気を循環させる点にある。例えばこの循環は、灯管に対して実質的に平行な通気管を灯管内へ導入して、かつ該通気管を液面レベルの変位に対して追従させることによって行なうことができる。その場合、通気管を通して乾燥ガスが通流させられる。これは、通気管を通して流入することによって、或いは通気管を通して吸出又は導出しかつ他側で乾燥ガスを供給することによって行なうことができる。何れの場合にも重要なことは、液面レベルの上方で或る所定の間隔をおいて乾燥ガスの渦流ゾーンを生ぜしめて、ここで乾燥を行なうことである。該渦流ゾーンは、液面レベルの方に面した通気管開口の下で形成され、かつ灯管の乾燥ガスを排出もしくは供給するための開口（要するに通気管の開口ではない）よりも低く位置していなければならない。その場合乾燥ガス流は、完全に液面レベルに達するまで侵入するのではなくて、通気管の開口の直ぐ下までしか流れず、次いで通気管の外壁面に沿って、前記の上位開口の方へ上方に向かって（もしくは逆方向に）流れる。この第２の製法に関しては、図２に示した実施例を参照されたい。乾燥ガスは加熱されていてもよい。但しこれは絶対に必要という訳ではない。
【００１５】
液面レベルと乾燥ゾーンとの間の時間的に一定の間隔に関しては種々異なった可能性がある。第１に、例えば速度を絞るための狭窄部によってコーティング剤を簡単に流出させることが可能である。その場合には勿論一定でない速度経過が生じ、この速度経過に乾燥ゾーンは相応に追従されねばならない。しかし又、例えばコーティング剤を制御導出することによって、液面レベル沈降のための時間経過を規定することも可能である。このために本発明の有利な実施形態ではホースポンプが設けられており、該ホースポンプは、コーテイング剤と連通するホースを圧搾し、かつ圧搾領域を例えばステップモータによって所期の速度でシフトさせる。このシフト動作の反復によってホースポンプは、ホースを介してコーテイング剤を汲み出し、これによって例えば液面レベルの一定の沈降速度が得られる。
【００１６】
別の実施形態は、コーティング剤と連通する容器を使用することにある。所期の下降速度の場合にコーティング剤と前記容器との間の連通路の流動抵抗が過度に高くなければ、前記容器の下降によって液面レベルの沈降を制御することが可能である。
【００１７】
更にまた、乾燥ゾーンに調和して動かされるポンプピストンを使用することも可能である。例えば該ポンプピストンの運動のためにステップモータが使用される。この場合、ポンプピストンの運動は、液面レベルの所期の沈降運動に等しい速度を有しているのが特に有利である。その場合、乾燥ゾーン運動と液面レベル運動とを互いに調和させるために、機械的な結合手段を使用することが可能であり、例えば既に述べた短い管形の加熱炉とポンプピストンとの間、或いは通気管とポンプピストンとの間に機械的なカップリングが設けられる。このようなカップリングは、別型式のポンプの場合にも同じく有利に援用することができる。
【００１８】
また液面レベルにかかる大気圧、或いは、コーテイング剤と連通する容器内を支配する大気圧に影響を及ぼすことによって、コーテイング剤の流出速度、要するに液面レベルの沈降運動を制御することも可能である。
【００１９】
液面レベルと乾燥作用前面との間の時間間隔の選択は、時間間隔を比較的短くすることよって、液滴形成又は流れ痕跡形成の更なる回避のために役立つ。この場合液面レベル自体を乾燥することを避けねばならないのは勿論のことである。無条件に必要ではないとしても、液面レベルと乾燥作用前面との間の空間的間隔は灯管長よりも短く選ぶのが有利である。例えば空間的間隔は灯管長の７０％以下であるのが適当である。短い時間間隔に関しては、過度に高い下降速度を避けるために概して、更に短い空間的間隔で、例えば灯管長の最大５０％又は最大３０％、或いは最大１５％で稼働するのが望ましい。
【００２０】
すでに述べたように本発明は、殊に蛍光灯の製造にとって意味がある。これは、水銀放電を伴う慣用の蛍光灯について、また、誘電防止された放電のために設計された、要するに少なくとも１つの誘電防止された電極を有する蛍光灯についても当て嵌まる。両者における重要な適用は、蛍光層の製造である。蛍光層を均一にすることが重要であることの理由は既に述べた通りである。特に水銀放電の場合、放電と接触する放電灯の全ての領域において特定の最小層厚を保証することが重要である。さもないと水銀が放電灯のガラス管と反応する危険があるからである。この反応の結果、放電灯が黒ずみ、放電灯の耐用寿命が短縮化される。放電の誘電防止された放電灯の場合、出射光の均一性を特に重視する種々の適用分野が存在している。第１の適用分野は、ディスプレイ及び画像スクリーンを背面照明するためのフラット放射体であり、第２の適用分野は、コピー機やスキャナー等のためのロッド状の放電灯である。撮像プロセスに関連したこれら全ての適用例では不均一性は、直接的に画像エラーとして現れる。
【００２１】
しかしながら、放電の誘電防止された放電灯の場合には殊に（一般的な灯管の場合も同じく）、光の出射を一方の側で抑止し他方の側で最適化するため、或いは出射光の均一性を改善するために、反射層が使用される。それ故に反射層の層厚不均一性も避けられねばならない。この層厚不均一性は、光の照射特性に直接的な影響を及ぼす一方、反射層面に塗被すべき蛍光層の不均一性を随伴することになる。
【００２２】
特に本発明は、比較的厚膜の、例えば３．５ｍｇ／ｃｍ² 以上、或いは４又は５ｍｇ／ｃｍ² 以上、更には７ｍｇ／ｃｍ² 以上の均一な反射層の製造を可能にする。このような厚膜の反射層は、従来慣用の製法では、著しい不均一性を甘受して初めて可能になる。
【００２３】
更にまた、慣用の方式では問題を後々惹き起す結果になるような、比較的厚い蛍光層も製造可能である。例えば１又は２ｍｇ／ｃｍ² 以上、更には３ｍｇ／ｃｍ² 以上の蛍光層を製造することが可能である。
【００２４】
本発明の製法は、水銀とガラス壁との反応を阻止せねばならないような慣用の放電灯における反応阻止層の製造にも適用することができる。このような反応阻止層（Ａｌｏｎ−Ｃ層）は概して比較的薄肉である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
【００２６】
図１には第１実施例が図示されている。灯管として符号１で示したガラス管は、放電灯の放電バルブのために使用される。コーティング剤のジメンション及び選択に応じて、この場合ガラス管は、慣用の水銀放電灯用のガラス管であっても、或いは放電を誘電的に防止した管形放電灯用のガラス管であってもよい。
【００２７】
灯管素材としてのガラス管１は鉛直に配置されており、かつ液面レベル２までコーティング剤３で満たされている。コーテイング剤３は水性懸濁液中に発光物質を含んでおり、かつペースト状の、粘性流動可能なコンシステンシーを有している。前記ガラス管１は下端部で栓体４によって封止されており、該栓体はホース導管５をガラス管１の内部に接続している。従ってホース導管５もコーティング剤３で満たされている。
【００２８】
ホース導管５にはホースポンプ６が接続されており、該ホースポンプは、ステップモータで駆動可能なホイールを有し、該ホイールには、複数本のピン７が特定の半径で回転軸線に対して平行に配置されている。前記ピン７は、これが前記ホイールの上部域に位置した場合に、ホース導管５を当接面８に対して圧搾する。これによってホース導管５の横断面積は圧縮される。前記ホイールが（図面で見て逆時計回り方向に）回転されると、ピン７はホース導管５及び当接面８に沿って、ガラス管１から離隔する方向に動かされ、これによって、ホイールの回転速度により制御可能なポンプ作用が生じる。このポンプ作用に基づいてコーティング剤３がガラス管１からホース導管５を介して吐出され、かつ容器９内へ流出する。要するにステップモータによって液面レベル２の位置は調整され、かつ制御運動させられる。
【００２９】
容器９は電磁撹拌器１０上に起立している。該電磁撹拌器は、コーティング操作前にペースト状のコーティング剤３を混合するために役立つ。この時点にはコーティング剤３は全体的に容器９内に位置しており、かつ前記とは反対の時計回り方向にホースポンプ６を運転することによって、液面レベル２がガラス管１の上縁に達するまでガラス管１内へ汲み上げられる。次いでホースポンプ６のホイールを逆時計回り方向に一定の速度で回転させることによって、定速度による液面レベル２の沈降制御を伴うコーティング剤ペーストの制御流出が行われる。
【００３０】
その場合、略示した乾燥炉１１が、一定の時間間隔で、かつ又、液面レベル２の均等運動の故に該液面レベル２に対して一定の位置間隔をとって追従させられる。この位置間隔は図１では符号ｄで表されている。なお念のために付記しておくが、本発明にとって実際に重要なのは時間間隔であり、液面レベルの運動が一様でない場合には、位置間隔が変動することもあり得る。
【００３１】
乾燥炉１１はガラス管１を包囲しており、かつその中央において、局所的な乾燥ゾーンに対応した局所的な加熱ゾーンを発生させる。乾燥炉１１が、コーティング剤１２を粘着したガラス管１の領域を超えて通過すると、コーテイング剤１２は少なくとも、流動能をもはや有せずかつ層厚をもはや左右できない程度に乾燥されている。勿論その後に、残留熱によって或いは雰囲気の室温で残留乾燥プロセスを行なうことも可能である。
【００３２】
乾燥炉１１は、適当な変速比でホースポンプ６のステップモータによって駆動可能な、図示を省いた機械的な運動装置によって動かされる。これによって乾燥炉とホースポンプは機械的に結合されており、ひいては運動の調和が自動的に行われる。位置間隔ｄを変化させるために液面レベル２を変化させることもできる。例えばホースポンプ６は、手動操作によって液面レベル２を調整するためにステップモータから減結合される。勿論また運動装置における乾燥炉１１の固定を調節可能に構成することも可能である。
【００３３】
この図示の実施例は、液面レベル２を制御によって低下させる場合又はポンプ汲み出しの場合の本発明の基本原理を先ず第１に表わすものであり、その限りにおいて概略的な構成図にすぎない。実際の産業上の適用においては勿論、それ相応に適合した装置を使用することが可能であり、その装置の個々の細部は、いかなる当業者といえども前記の原理図に基づいて容易に推考することができる。
【００３４】
図２には第２実施例が図示されている。なお図１に等しい構成要素には、同一符号を付した。第１実施例との相違点を以下に説明する。
【００３５】
コーティング剤３は本例では、反射物質としてのＴｉＯ₂ のエタノール懸濁液である。乾燥炉１１に代えて、本例では通気管１３が使用され、該通気管は上方からガラス管１内へ導入される。通気管１３の下端部は開口１４を有し、該開口から空気が流出する。通気管１３が、やはり一様の速度の故に一定の時間間隔に相当する特定の一定の位置間隔ｄをとって液面レベル２の上位に保持されると、空気渦流ゾーンが開口１４の下位に形成される。しかし液面レベル２の直ぐ上では、ごく弱く渦動するにすぎないほぼエタノール飽和状態の雰囲気が生じる。要するに本来の乾燥作用は、開口１４の直ぐ下の領域でしか行われず、この領域でガラス管１の管壁に沿ったコーティング剤３のエタノール蒸気が、通気管１３の外側で、しかもガラス管１の内側で流出する空気によって連行されて上方へ向かって導出される。上部領域でガラス管１上に付設されたアタッチメント１６内に複数の開口１５が設けられており、該開口は空気出口として使用される。前記アタッチメント１６は、案内円板１７を介して通気管１３を案内するために使用されるばかりでなく、ガラス管１用の（詳細には図示しなかった）ホルダー部分でもある。
【００３６】
前記第２実施例のパラメータ例は次の通りである。ガラス管１の長さを３００ｍｍ、内径を８．６ｍｍとし、かつ液面レベル２と開口１４との間隔を４３ｍｍ、一定のシフト速度を６ｍｍ／ｓｅｃとすれば、６．０ｍｇ／ｃｍ² の層重量が生じる。この場合の出発材料は、２００ｇＴｉＯ₂ 及び１００ｍｌエタノール中の６０ｍｌニトロ−セルロース（１０％）から成るコーティング剤である。乾燥は約２２℃の温度で２８ｌ／ｈの空気流量によって行われる。その場合の通気管１３の外径は１．６ｍｍ、内径は０．８ｍｍである。
【００３７】
この第２実施例は図示の形態で殊にコーティング剤３の易揮発性キャリヤー液のために適している。しかし加熱空気を供給することも可能であるので、水溶液を第１実施例の場合のように乾燥することもできる。因みに両実施例の溶液を組合せることも勿論可能である。
【００３８】
総じて本発明は、比較的大きな層厚の場合でも著しく均等にして欠陥のない層を製造する可能性を提供する。更にまた、コーティング剤の被着（「フラッシング」加工）及び生成層の乾燥を１回の工程で実施できるので、本発明は生産時間の点から見て著しく経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の概略的な構成図である。
【図２】本発明の第２実施例の概略的な構成図である。
【符号の説明】
１ ガラス管、 ２ 液面レベル、 ３ コーティング剤、 ４ 栓体、 ５ ホース導管、 ６ ホースポンプ、 ７ ピン、 ８ 当接面、 ９ 容器、 １１ 乾燥炉、 １２ コーティング剤、 １３ 通気管、 １４ 開口、 １５ 開口、 １６ アタッチメント、 １７案内円板

Claims (22)

1. 灯管（１）をコーティング剤（３）でコーティングしかつ該コーテイング剤（３）を乾燥する形式の灯管の製法において、コーティング剤（３）の液面レベル（２）を灯管（１）に沿って下降させ、かつ前記液面レベル（２）の下降によって前記灯管（１）の面に残留するコーティング剤（３）の層の局所的な乾燥ゾーン（１１，１３）を、下降する液面レベル（２）に実質的に一定の時間間隔で追従させることを特徴とする、灯管の製法。
2. 灯管（１）が蛍光灯用のガラス管である、請求項１記載の製法。
3. 液面レベル（２）を灯管（１）内で下降させる、請求項１又は２記載の製法。
4. 灯管（１）を鉛直に配置する、請求項１から３までのいずれか１項記載の製法。
5. 乾燥ゾーン（１１）を局所的な加熱によって発生させて追従させる、請求項１から４までのいずれか１項記載の製法。
6. 局所的な加熱を、灯管（１）を包囲する管形の炉（１１）によって行なう、請求項５記載の製法。
7. 乾燥ゾーン（１３）を、乾燥ガス雰囲気の流動によって発生させかつ追従させる、請求項１から６までのいずれか１項記載の製法。
8. 実質的に灯管に対して平行な通気管（１３）を、液面レベル（２）から隔てられた開口（１４）でもって、前記液面レベル（２）に追従させ、前記通気管（１３）を通して乾燥ガスを通流させる、請求項７記載の製法。
9. 乾燥ガスを加熱しておく、請求項７又は８記載の製法。
10. 液面レベル（２）を、コーティング剤（３）用のホースポンプ（６）によって下降させる、請求項１から９までのいずれか１項記載の製法。
11. 灯管（１）と、該灯管（１）のコーティング剤（３）に連絡していて該コーテイング剤（３）の充填された容器（９）との間の相対運動によって、液面レベル（２）を下降させる、請求項１から９までのいずれか１項記載の製法。
12. 乾燥ゾーンと、液面レベル（２）を下降させるポンプのポンプピストンとの同調運動によって、前記液面レベル（２）を下降させる、請求項１から９までのいずれか１項記載の製法。
13. ポンプをステップモータによって動かす、請求項１０又は１２記載の製法。
14. 乾燥炉（１１）とポンプを機械的に結合しておく、請求項６から１３までのいずれか１項記載の製法。
15. 通気管（１３）とポンプを機械的に結合しておく、請求項８から１３までのいずれか１項記載の製法。
16. 液面レベル（２）の下降時にコーティング剤（３）の流出速度を制御するために、灯管（１）に沿った又は該灯管内部の液面レベル（２）を介してか又はコーティング剤（３）と連通する容器内の別の液面レベル（２）を介して雰囲気圧を制御する、請求項１から９までのいずれか１項記載の製法。
17. 液面レベルと乾燥ゾーンとの間の間隔が最大限で、灯管（１）の長さの７０％である、請求項１から１６までのいずれか１項記載の製法。
18. 蛍光灯用ガラス管（１）が、放電を誘電的に防止した蛍光灯運用のために設計されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載の製法。
19. コーティング剤（３）の層が、発光物質層である、請求項１から１８までのいずれか１項記載の製法。
20. 乾燥された層が少なくとも１ｍｇ／ｃｍ² の肉厚を有している、請求項１９記載の製法。
21. コーテイング剤（３）の層が、反射層である、請求項１から２０までのいずれか１項記載の製法。
22. 乾燥された層が、少なくとも３．５ｍｇ／ｃｍ² の肉厚を有している、請求項２１記載の製法。

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