JPH10147736A - 遮光膜用塗料と遮光膜付きランプとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 石英ガラス管に対する付着強度が高く、剥離
や色の変色が起こらない遮光膜の製造方法を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 酸化マンガン，酸化アルミ，酸化コバル
ト，酸化銅，マンガンを５モル％〜３０モル％含有する
酸化鉄とのうち少なくとも１種類の化合物と、シリカ，
酸化亜鉛，酸化ホウ素，酸化アルミとのうち少なくとも
１種類の化合物を含有する粉末ガラスと、メチルセルロ
ース，ビニルアルコール，アクリル樹脂のうち少なくと
も１種類の化合物とを含む塗料を作製し、かつ前記塗料
をランプ表面に塗布し、１５００℃以下の温度で焼成し
て遮光膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車用の高輝度放
電型ランプに遮光膜を形成するために使用する遮光膜用
塗料と遮光膜付きランプおよびその製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の前照灯用の高輝度放電型ランプ
は図２に示すように構成されている。２本のタングステ
ン電極１ａ，１ｂの先端が石英ガラス管２で封止されて
いる。タングステン電極１ａ，１ｂの基端は口金３に電
気接続されており、タングステン電極１ａ，１ｂの先端
の間で放電して発光する。

【０００３】光の投射領域の明暗コントラストを得るた
めに、石英ガラス管２の表面には色が黒色で形状が任意
の遮光膜４が形成されている。従来の遮光膜４は酸化第
二鉄や酸化銅を顔料として用い、ケイ酸ナトリウムや燐
酸アルミニウムを結合剤として用いて、顔料と結合剤を
混合して塗料を作製し、この塗料をランプの石英ガラス
管の表面に塗布して１００℃〜２５０℃の温度下で焼成
して遮光膜を形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ランプを点灯すると石
英ガラス管２の表面の温度が上昇するため、遮光膜４の
温度も上昇する。特に、自動車用の高輝度放電型ランプ
の場合、点灯時には石英ガラス管２の表面が約７００℃
まで上昇するために、遮光膜４も７００℃の温度下にさ
らされることになる。

【０００５】前記のように従来の遮光膜４は、酸化第二
鉄などを顔料として用いている。酸化第二鉄の粉末は室
温では黒色であるが、大気中で加熱すると約３５０℃で
酸化が進み赤色の粉末になることが知られている。

【０００６】このため、高輝度放電型ランプに酸化第二
鉄の遮光膜４を形成した場合には、ランプ点灯時の昇温
で遮光膜の色が黒色から赤色に変化するという現象が起
こっていた。

【０００７】このように、遮光膜４の色が黒色から赤色
に変化すると光の吸収率が変化し、その結果、遮光膜と
しての遮光性能が低下してしまう問題がある。また、ラ
ンプの点灯と消灯の繰り返しによる温度の上昇と低下の
サイクルにより、遮光膜４にひび割れが発生したり、石
英ガラス管２から遮光膜４が剥離してしまう問題があ
る。

【０００８】本発明は石英ガラス管に対する付着強度が
高く、剥離や色の変色が起こらない遮光膜とその製造方
法、およびこれに適した塗料を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の遮光膜用塗料
は、酸化マンガン，酸化アルミ，酸化コバルト，酸化
銅，マンガンを５モル％〜３０モル％含有する酸化鉄と
のうち少なくとも１種類の化合物と、シリカ，酸化亜
鉛，酸化ホウ素，酸化アルミとのうち少なくとも１種類
の化合物を含有する粉末ガラスと、メチルセルロース，
ビニルアルコール，アクリル樹脂のうち少なくとも１種
類の化合物とを含むことを特徴とする。

【００１０】本発明のランプの遮光膜は、酸化マンガ
ン，酸化鉄，酸化亜鉛の化合物と、シリカ，酸化亜鉛，
酸化ホウ素，酸化アルミのうち少なくとも１種類の化合
物を含有する粉末ガラスとを含むことを特徴とする。

【００１１】本発明の遮光膜付きランプの製造方法、酸
化マンガン，酸化アルミ，酸化コバルト，酸化銅，マン
ガンを５モル％〜３０モル％含有する酸化鉄とのうち少
なくとも１種類の化合物と、シリカ，酸化亜鉛，酸化ホ
ウ素，酸化アルミとのうち少なくとも１種類の化合物を
含有する粉末ガラスと、メチルセルロース，ビニルアル
コール，アクリル樹脂のうち少なくとも１種類の化合物
とを含む遮光膜用塗料を作製し、この塗料をランプ表面
に塗布し、ランプを１５００℃以下の温度で焼成して遮
光膜を形成することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の遮光膜用塗料は、酸化マ
ンガン，酸化アルミ，酸化コバルト，酸化銅，マンガン
を５モル％〜３０モル％含有する酸化鉄とのうち少なく
とも１種類の化合物と、シリカ，酸化亜鉛，酸化ホウ
素，酸化アルミとのうち少なくとも１種類の化合物を含
有する粉末ガラスと、メチルセルロース，ビニルアルコ
ール，アクリル樹脂のうち少なくとも１種類の化合物と
を含むことを特徴とし、これら化合物は黒色の粉末で、
乾式混合して顔料とするものである。好ましくは、酸化
マンガンとマンガンを５モル％〜３０モル％含有する酸
化鉄を組み合わせて用い、７００℃以上の温度下にて焼
成することにより退色の少ない安定な黒色顔料が得られ
る。

【００１３】また、好ましくは酸化銅と酸化コバルトを
組み合わせて用い、７００℃以上の温度下にて焼成する
ことにより退色の少ない安定な黒色顔料が得られるもの
である。

【００１４】塗布後の仮乾燥後にはメチルセルロースも
しくはビニルアルコールもしくはアクリル樹脂がバイン
ダとなり、塗膜をガラス表面に形成する。またメチルセ
ルロースには塗料の顔料粉体の沈降や凝集や分離を抑制
する機能を有するために、粉体量１００部に対して０.
２部〜２部添加することにより塗料を安定化することが
できるものである。塗料中の固形分率を４０重量％以上
にすることにより、塗料の塗布後の乾燥収縮や塗布後の
液ダレを抑制することができ、高精度の遮光膜パターン
を形成することが可能になるものである。

【００１５】また、好ましくは１次粒子径が１００ｎｍ
以下であるシリカもしくはシリカを含む粘土鉱物を粉体
量１００部に対して０．２部〜２部添加することにより
塗料にチクソ性を付与することができ、塗工装置による
塗料の安定塗布が可能になるものである。

【００１６】１５００℃以下の温度下での焼成中にメチ
ルセルロース、ビニルアルコール、アクリル樹脂は熱分
解するため塗膜中に残存しなくなる。１５００℃以下の
焼成中には塗料中に含まれる粉末ガラスが溶融し、バイ
ンダとして機能するものである。

【００１７】より好ましくは、この粉末ガラスには酸化
亜鉛とシリカを主成分とするガラスを用いることにより
石英ガラス管の表面への密着強度の高い遮光膜が得られ
る。また、より好ましくは粉末ガラスの融点が９００℃
以下のものを用い、焼成温度を９００℃以下とすること
により、ランプ性能の劣化を抑制することが可能になる
ものである。

【００１８】また、より好ましくは熱膨張係数が１０^-5
以下である粉末ガラスを用いることにより、石英ガラス
管の熱膨張係数１０^-7との熱膨張係数の差が小さくな
り、ランプの点滅による温度の局所的な上昇と低下によ
る遮光膜の剥離が起こりにくくなるものである。

【００１９】また、より好ましくは６００℃以上の温度
化で結晶化する性質を有する粉末ガラスを用いることに
より焼成後のランプの点灯による温度上昇による遮光膜
強度の劣化を抑制することができるものである。

【００２０】焼成時の焼成雰囲気は、窒素雰囲気下もし
くは不活性雰囲気下、もしくは１０ ^-2Ｔｏｒｒ以下の真
空度の真空雰囲気下にすることにより、ランプ本体の金
属電極材料を酸化させることがないため、ランプの性能
を劣化することなく遮光膜を形成することができるもの
である。

【００２１】（実施例１）粒径分布が１μｍ〜２０μｍ
である酸化マンガン粉末を１００ｇとゲーサイトから水
溶液中で酸化鉄を合成する際に、マンガンを約２０重量
％添加して８５０℃で焼成した、粒径分布が０．３μｍ
〜３μｍの酸化鉄粉末１００ｇと、酸化亜鉛と酸化アル
ミとシリカと酸化ホウ素を主成分とする融点が６５０℃
のガラス粉末１００ｇをめのう乳鉢にて１時間乾式混合
して混合物とした。

【００２２】次に、メチルセルロースを３重量％含有す
る水３００ｇと上記混合物をディスパーにて混合し、さ
らに高速分散機にて粉体を水中に分散した。高速分散機
の周速は５ｍ／ｓ以上の条件で行った。塗料の固形分率
は４０重量％にした。塗料の固形分率は４０重量％未満
では粉体が沈降して分離しやすくなって好ましくなかっ
た。４０重量％以上では４０重量％の場合と同様であっ
た。

【００２３】また、粒径が１００ｎｍ以下のシリカ粉末
を粉体量１００部に対して１部添加し、分散させること
によって塗工に良好なチクソ性を付与することができ
た。粒径が１００ｎｍを越えた場合には良好なチクソ性
を付与できなかった。粒径が１００ｎｍ以下のシリカ粉
末を粉体量１００部に対して２部以上に添加した場合に
は、放置するとゲル状になり不適であった。０．２部未
満では水と固体に分離して不適であった。

【００２４】このようにして作製した塗料を、ランプの
石英ガラス管の外側表面に塗工機にて塗布し、１００℃
で仮乾燥した後に結晶化温度７００℃を越える７５０℃
で１時間焼成した。焼成時の雰囲気は窒素雰囲気下で、
窒素は１０リットル／ｍｉｎの流量でフローさせて焼成
した。

【００２５】このようにして高輝度放電型ランプの石英
ガラス管の表面に形成した遮光膜は、ランプに対する付
着強度が高く、かつ膜全体の色が黒色であり、ランプを
１０００時間点灯しても遮光膜の剥離が起こらなかっ
た。

【００２６】また、遮光膜の色の変化は色彩色差計にて
測定し、Ｌａｂ法にて評価した。図１に結果を示す。従
来の酸化銅を顔料に用いた遮光膜に比較して本発明の遮
光膜は変色度合いが非常に小さいことがわかる。

【００２７】この遮光膜はランプを１０００時間の点灯
後した後、ＪＩＳ規格のＪＩＳ−Ｋ５４００の６．１４
の鉛筆引っかき試験を実施したが遮蔽膜の損傷は認めら
れなかった。

【００２８】また、ＪＩＳ−Ｚ１５２２によるごばん目
試験法でも遮光膜の剥離は認められなかった。なお、こ
の（実施例１）では酸化マンガン粉末とマンガンを含有
した酸化鉄粉末酸化鉄からなる第１の化合物と、第２の
化合物として酸化亜鉛と酸化アルミとシリカと酸化ホウ
素を含有したガラス粉末を、バインダとしてのメチルセ
ルロースを使用したが、第１の化合物としては、（実施
例１）の組成にさらに酸化アルミ，酸化コバルト，酸化
銅を加えて第１の化合物を構成したり、酸化マンガン，
酸化アルミ，酸化コバルト，酸化銅，マンガンを５モル
％〜３０モル％含有する酸化鉄とのうち少なくとも１種
類の化合物を第１の化合物としても良好な結果が得られ
た。

【００２９】第２の化合物としては、シリカ，酸化亜
鉛，酸化ホウ素，酸化アルミとのうち少なくとも１種類
の化合物を含有する粉末ガラスを使用することによっ
て、第１の化合物として酸化マンガン，酸化アルミ，酸
化コバルト，酸化銅，マンガンを５モル％〜３０モル％
含有する酸化鉄とのうち少なくとも１種類の化合物を使
用した場合に良好な結果が得られた。

【００３０】（実施例２）平均粒径が３μｍである酸化
銅粉末と酸化コバルト粉末を各２００ｇ秤量した。さら
にシリカを主成分とする融点が６５０℃の粉末ガラスを
１００ｇ秤量し前記した粉体と乾式混合した。

【００３１】次にメチルセルロースを３重量％含有する
水３００ｇと上記混合物をディスパーにて混合し、さら
に高速分散機にて粉体を水中に分散した。高速分散機の
周速は５ｍ／ｓ以上の条件で行った。塗料の固形分率は
４０重量％にした。また、シリカを主成分とする膨潤性
粘土鉱物を粉体量１００部に対して１部添加し、分散さ
せることによって塗工に良好なチクソ性を付与すること
ができた。

【００３２】このようにして作製した塗料をランプの石
英ガラス管のの外側表面に塗工機にて塗布し、１００℃
で仮乾燥した後に７５０℃で１時間焼成した。焼成時の
雰囲気は窒素雰囲気下で、窒素は１０リットル／ｍｉｎ
の流量でフローさせて焼成した。

【００３３】このように高輝度放電型ランプの石英ガラ
ス菅の表面に形成した遮光膜は、ランプに対する付着強
度が高く、かつ膜全体の色が黒色であり、ランプを１０
００時間点灯しても遮光膜の剥離や色の変色が起こらな
かった。

【００３４】この遮光膜はランプを１０００時間の点灯
後した後、ＪＩＳ規格のＪＩＳ−Ｋ５４００の６．１４
の鉛筆引っかき試験でも遮光膜の損傷は認められなかっ
た。また、ＪＩＳ−Ｚ１５２２によるごばん目試験法で
も遮光膜の剥離は認められなかった。

【００３５】上記の各実施例において、粉末ガラスの融
点は１５００℃以下であることが必要である。粉末ガラ
スの融点が１５００℃を越えた場合には、焼成温度が１
５００℃を越え、ランプを構成している石英ガラス管が
溶融する可能性がある。また、ランプ封入物（金属ヨウ
化物）がランプの石英と反応してランプ特性を大幅に劣
化させる可能性が高い。

【００３６】上記の各実施例において、塗料の焼成時の
雰囲気が１０^-2Ｔｏｒｒ以下の真空度の真空雰囲気下で
あったが、１０^-2Ｔｏｒｒを越える真空度の真空雰囲気
下で実施した場合には、タングステン電極１ａ，１ｂの
前記の石英ガラス管２の外部に出ている部分が酸化する
ため、ランプの特性が劣化する。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明のによれば、高輝度
放電型ランプのガラス表面に形成した遮光膜は、ランプ
に対する付着強度が高く、かつ膜全体の色が黒色であ
り、ランプを１０００時間点灯しても遮光膜の剥離や色
の変色が起こらないという良好な試験結果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の遮光膜付きランプの製造方法により形
成した遮光膜の試験結果の説明図

【図２】高輝度放電型ランプの正面図

【符号の説明】

１ａ，１ｂ タングステン電極 ２ 石英ガラス管 ３ 口金 ４ 遮光膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０９Ｄ 201/00 Ｃ０９Ｄ 201/00 Ｈ０１Ｊ 9/20 Ｈ０１Ｊ 9/20 Ｂ 61/35 61/35 Ｃ (72)発明者 渡辺 勝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化マンガン，酸化アルミ，酸化コバル
   ト，酸化銅，マンガンを５モル％〜３０モル％含有する
   酸化鉄とのうち少なくとも１種類の化合物と、 シリカ，酸化亜鉛，酸化ホウ素，酸化アルミとのうち少
   なくとも１種類の化合物を含有する粉末ガラスと、 メチルセルロース，ビニルアルコール，アクリル樹脂の
   うち少なくとも１種類の化合物とを含む遮光膜用塗料。
2. 【請求項２】 溶媒が水であることを特徴とする請求項
   １記載の遮光膜用塗料。
3. 【請求項３】 １次粒子径が１００ｎｍ以下であるシリ
   カを含むことを特徴とする請求項１記載の遮光膜用塗
   料。
4. 【請求項４】 添加剤としてシリカを含む粘土鉱物を含
   む請求項１記載の遮光膜用塗料。
5. 【請求項５】 固形分率が４０重量％以上であることを
   特徴とする請求項１記載の遮光膜用塗料。
6. 【請求項６】 粉末ガラスの融点が１５００℃以下であ
   ることを特徴とする請求項１記載の遮光膜用塗料。
7. 【請求項７】 メチルセルロース，ビニルアルコール，
   アクリル樹脂のうち少なくとも１種類の化合物の量が、
   粉体量１００部に対して０．２部〜２部であることを特
   徴とする請求項１記載の遮光膜用塗料。
8. 【請求項８】酸化マンガン，酸化鉄，酸化亜鉛の化合物
   と、シリカ，酸化亜鉛，酸化ホウ素，酸化アルミのうち
   少なくとも１種類の化合物を含有する粉末ガラスとを含
   む遮光膜を、ランプの表面に形成した遮光膜付きラン
   プ。
9. 【請求項９】酸化マンガン，酸化アルミ，酸化コバル
   ト，酸化銅，マンガンを５モル％〜３０モル％含有する
   酸化鉄とのうち少なくとも１種類の化合物と、シリカ，
   酸化亜鉛，酸化ホウ素，酸化アルミとのうち少なくとも
   １種類の化合物を含有する粉末ガラスと、メチルセルロ
   ース，ビニルアルコール，アクリル樹脂のうち少なくと
   も１種類の化合物とを含む遮光膜用塗料を作製し、 この塗料をランプ表面に塗布し、 ランプを１５００℃以下の温度で焼成して遮光膜を形成
   する遮光膜付きランプの製造方法。
10. 【請求項１０】酸化マンガン，酸化アルミ，酸化コバル
    ト，酸化銅，マンガンを５モル％〜３０モル％含有する
    酸化鉄とのうち少なくとも１種類の化合物と、 シリカ，酸化亜鉛，酸化ホウ素，酸化アルミとのうち少
    なくとも１種類の化合物を含有する粉末ガラスとを含む
    遮光膜を、ランプの表面に形成した遮光膜付きランプ。
11. 【請求項１１】 塗料を作成する際の溶媒として水を使
    用する請求項９記載の遮光膜付きランプの製造方法。
12. 【請求項１２】 塗料を作成する際に１次粒子径が１０
    ０ｎｍ以下のシリカを使用する請求項９記載の遮光膜付
    きランプの製造方法。
13. 【請求項１３】 塗料を作成する際に添加剤としてシリ
    カを含む粘土鉱物を使用する請求項９記載の遮光膜付き
    ランプの製造方法。
14. 【請求項１４】 塗料を作成する際の固形分率が４０重
    量％以上に調製する請求項９記載の遮光膜付きランプの
    製造方法。
15. 【請求項１５】 ガラスの融点が１２００℃以下の塗料
    を用いる請求項９記載の遮光膜付きランプの製造方法。
16. 【請求項１６】 塗料の焼成時の雰囲気が１０^-2Ｔｏｒ
    ｒ以下の真空度の真空雰囲気下である請求項９記載の遮
    光膜付きランプの製造方法。
17. 【請求項１７】 粉末ガラスの熱膨張係数が１０^-5以下
    である請求項１記載の遮光膜用塗料。
18. 【請求項１８】 塗料を作成する際の粉末ガラスの熱膨
    張係数が１０^-5以下である請求項９記載の遮光膜付きラ
    ンプの製造方法。
19. 【請求項１９】 粉末ガラスの結晶化温度が６００℃以
    上である請求項１記載の遮光膜用塗料。
20. 【請求項２０】 粉末ガラスとして結晶化温度が６００
    ℃以上のものを使用する請求項９記載の遮光膜付きラン
    プの製造方法。