KR100742418B1 - 형광등에 사용되는 수은 분산 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

분산 재료(2)가 금속 관(1) 내에 포함되는 형태의 형광등에 사용되기 위한 수은 분산 장치의 제조를 위한 개선된 방법이 개시되며, 이러한 분산기는 한 장치로부터 다른 장치로 보다 낮은 요동을 갖는 보다 균일한 수은 분포를 제공한다. 이는 상기 분산 재료(2)로의 충진물이 관형 콘테이너(1)의 전진 방향(X-X')에 수직이고 회전 방향이 서로 평행인 두 쌍 이상의 롤러(3, 3' ;4, 4') 사이를 통과한 후, 상기 분산 재료의 단면적이 소정의 값으로 감소되고, 최종적으로 수직 크기로 절단되어 단일 분산 소자로 될 때까지 최종 금속 관(1)보다 더 큰 직경을 갖는 관형 금속 콘테이너(1')에 따른 방법에 의해 얻어진다.

Description

형광등에 사용되는 수은 분산 장치의 제조 방법{METHOD FOR THE MANUFACTURE OF MERCURY DISPENSER DEVICES TO BE USED IN FLUORESCENT LAMPS}

본 발명은 형광등에 사용되는 소량의 수은 분산기에 관한 것이며 특히 상기 분산기 제조의 개선된 방법에 관한 것이다.

형광등의 작동을 위해 소량의 수은이 필요하다고 공지되어 있다. 수은과 같은 유해 물질의 사용에 있어서 보다 주의하게 되는 기술적 발전과 국제 표준의 결과로서, 형광등에 사용되는 상기 원소의 최대 양은 제조업자에 의해 요구되는 바와 같이, 최근에 형광등 하나 당 약 3㎎, 및 그 이하로 점점 더 감소되고 있다.

소정의 무게를 갖는 소량의 수은은 극도로 감소된 부피를 가지며 소량의 수은을 소정의 정확도를 가지고 주입하는 것이 거의 불가능하기 때문에, 많은 전통적인 수은 주입 방법은 부피적 주입과 같은 이러한 요구사항을 충족시킬 수 없다. 또한, 주입량의 재생가능성은 희박하며 어쨌든 오염 문제가 발생한다. 또한 작은 유리 캡슐 내에 포함된 순수 원소 형태로 수은을 형광등 내에 주입하는 것은 주입 정확도와 이러한 작은 수은 부피의 재생가능성 문제를 해결하지는 못한다.

미국 특허 제 4,808,136호와 유럽 특허 제 568,316호에는 형광등이 밀폐될 때 가열하에서 방출되는 수은이 주입된 펠릿 또는 구상 형태의 다공성 재료의 사용에 대해 기재되어 있다. 또한 이러한 방법은 펠릿 내에 수은을 채우기 위해 복잡한 작업을 요구하며, 방출된 수은의 양은 거의 재생 불가능하다. 이러한 방법은 작업 환경 내의 수은 증기의 존재 문제를 해결하지 못한다.

반대로, 또한 가능하게 음극의 작용을 하며, 약 1㎜의 직경과 1㎝의 최대 길이를 갖는 금속관으로 형성되며 가열될 때 분산 소자가 포함된 등 내에서 오로지 수은 증기를 방출시키는 적합한 재료로 충진된 수은 분산 소자의 사용은 실질적으로 만족스러웠다.

이러한 얇은 관을 수은 분산 재료 분말로의 충진은 매우 어렵기 때문에, 더 큰 초기 직경, 예를 들어 약 1㎝의 직경과 약 20㎝의 길이를 갖는 작은 관을 사용하는 것이 공지되어 있으며, 상기 작은 관은 소정의 단면적에 도달할 때까지 점진적으로 감소하는 단면적을 갖는 일련의 도관을 통과하도록 일 단부에서 견인함으로써 인발된다. 이러한 작업에 의해, 관의 동시 신장이 달성되며, 소정의 크기를 갖는 많은 수은 분산 소자로 절단되는 모상부(filiform section)를 얻는다. 단순성을 위해, 모상부는 이후에 단지 "와이어"로 정의된다.

이러한 공지된 준비 방법에 의해, 최종 "와이어" 내의 분말 내에 포함된 수은의 최종 분포, 그러므로 절단에 의해 후자로부터 얻어진 단일 소자의 최종 분포는 완전히 만족되지 않으며, 적어도 ±12%의 변화율로, 화학적 분석값에 의해 양이 정해질 수 있는 한 소자로부터 다른 소자로의 요동을 발생시키지 않는다. 이러한 방식으로, 상기 수은 분산기가 장착된 등의 균일한 성능은 충분히 보장되지 않는다.

그러므로, 본 발명의 목적은 전술된 형태의 수은 분산 소자의 개선된 제조 방법을 제공하여 상기와 같이 제조되고 동일한 초기의 관형 콘테이너로부터 유도된 분산 소자가 그들의 수은 함량에 관해 선행기술, 특히 인발법에 의해 얻어진 분산 소자와 상이하지 않게 하는 것이다.

전술된 목적은 청구범위 제 1 항의 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 가능한 다른 목적, 장점 및 특징은 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다.

직경이 3 내지 15㎜이고 벽두께가 0.1 내지 0.75㎜인 관형 금속 외피(1')는 소정의 공지된 방법에 의해 가열하에서 수은을 분산시키는데 적합한 조성물(2)로 충진된다. 일반적으로, 관형 금속 외피(1')의 금속은 가열시에 감소된 가스 방출을 발생시키며 열 유도를 용이하게 하기 위해 양호한 전기전도성을 갖는 연성을 갖는 소정의 금속이며, 또한 콘테이너 내의 분산 재료(2)로부터 방출되면, 상기 소자의 증기가 거기에 유지되는 것을 피하도록, 수은과 혼합물을 형성하지 않을 것이다. 니켈이 이러한 목적을 위해 특히 바람직하다.

관형 금속 외피(1') 내에 포함된 조성물(2)에 관해, 미국 특허 제 3,657,589호에 기재된 재료가 바람직하지만, 조성물(2)은 소정의 수은 분산 재료로 형성될 수 있다. 본 출원인에 의해 제조되고 판매되는 St 505(등록 상표)라는 명칭의 화합물 Ti₃Hg가 특히 바람직하다. 조성물(2)은 유럽 특허 또는 특허 출원 제 669639호(Cu-Sn 또는 Cu-Ag), 제 691670호(Cu-Si) 및 제 737995호(Cu-Sn-MM, 여기서 MM은 주로 세륨, 란탄 및 네오디뮴을 주로 포함하며, 또한 소량의 다른 희토류 원소를 더 포함하는 미쉬메탈(mischmetal)이라 불리는 원소의 혼합물임)에 기재된 구리계 합금과 같은 수은 방출 촉진 재료와 혼합된 수은 분산 재료를 포함할 수도 있다. 이와 달리, 수은 분산 재료는 게터 재료와 혼합되어 수은 증기가 유입되는 등 분위기를 형성하는 희귀 가스의 조성은 일정하게 유지될 수 있다. 촉진 재료는 용융과 분산 재료와의 연속 반응을 통해 그 작용을 수행하고, 잠재적으로 존재하는 게터 재료는 용융된 촉진 재료에 의해 표면적으로 덮혀, 그 작용이 방지되기 때문에, 상기 혼합은 촉진 재료 또는 게터 재료로 선택적으로 행해지며, 두 재료 모두에 의해 행지지지는 않는다. 그러므로, 수은 분산 재료가 촉진 재료없이 상기 소자의 충분한 양의 증기를 방출시킨다고 믿어진다면, 게터 재료는 분산 재료와 직접 혼합될 수 있으며, 그렇지 않으면 분산 재료는 촉진 재료와 직접 혼합될 것이며, 반면 어쨌든 필요한 게터 재료는 수은 분산 장치로부터 분리되어 다른 등 영역에 졍렬되어야 한다.

게터 재료로서, St 787(등록 상표)의 명칭으로 출원인에 의해 생산되고 판매되는 80.8 중량%의 Zr - 14.2 중량%의 Co - 5 중량%의 MM의 조성을 갖는 합금뿐만 아니라, St101(등록 상표)의 명칭으로 출원인에 의해 생산되고 판매되는 84 중량%의 Zr - 16 중량%의 Al의 조성을 갖는 합금, St 198(등록 상표)의 명칭으로 출원인 에 의해 생산되고 판매되는 76.6 중량%의 Zr - 23.4 중량%의 Fe의 조성을 갖는 합금 또는 St 707(등록 상표)의 명칭으로 출원인에 의해 생산되고 판매되는 70 중량%의 Zr - 24.6 중량%의 V - 5.6 중량%의 Fe의 조성을 갖는 합금을 사용하는 것이 가능하다.

소정의 경우에, 분산 조성물(2)을 형성하는 혼합물은 125㎛ 이하의 입자 크기를 갖는 분말 형태이다.

본 발명에 따라, 조성물(2)로 충진된 초기 관형 금속 외피(1')는 서로 수직인 두 쌍 이상의 대향 롤러(3, 3' 및 4, 4') 사이로 통과되며, 그 회전 방향은 도 1의 화살표(F, F' 및 G, G')로 표시된 것처럼, 상기 롤러가 화살표 방향의 전진 방향 X-X'로 관형 금속 외피(1')를 밀어내는 방향이다. 각각의 쌍의 두 롤러 사이의 거리는 관이 상기 쌍의 롤러와 접촉되기 직전에 갖는 최대 횡방향 치수 보다 항상 작다.

단면적 감소는 관형 금속 외피(1')에 과잉의 기계적 응력을 야기할 수 있기 때문에 모든 단일 롤링 작업에서 단면적 감소는 너무 크지 않는 것이 바람직하지만, 그러나 각각의 단일 롤링에서 12%의 단면적 감소가 바람직하다고 공지되어 있다. 예를 들어, 약 1㎝의 직경을 갖는 관형 금속 외피(1')를 약 1㎜의 횡방향 크기를 갖는 "와이어"로 단면적 감소가 바람직한 경우에, 서로 수직인 두 쌍의 롤러를 통해 18 롤링이 필요하다. 18 롤링은 관형 금속 외피(1')를 동일한 롤러를 통해 18번 통과시키고, 모든 연속 롤링이 통과하기 전에 롤러 쌍 사이의 거리를 단축시킴으로써 두 쌍의 롤러를 사용하여 수행될 수 있다. 이와 달리, 상기 쌍 사이의 거리가 관형 금속 외피(1')의 전진 방향 X-X'로 감소하도록 보다 많은 쌍의 롤러로 형성된 "트레인"을 준비하는 것이 가능하며, 예를 들어, 12 쌍으로 형성된 롤러 "트레인"(서로 수직한 6쌍의 두 그룹으로 분리됨)을 위치시킴으로써, 단지 3 통과가 필요하다. 어쨌든, 롤러 쌍의 수로 곱해진 총 통과 수는 일정하며 초기 직경의 관형 금속 외피(1')로부터 소정의 최종 단면적의 관형 금속 외피(1')로 전진하는데 필요한 롤링 수와 같다. 롤러 쌍의 회전 축들에 관해 관형 금속 외피(1')의 상대적인 방향이 모든 롤링에서 일정하게 유지된다면, 단부에서 거의 정사각형 단면을 갖는 와이어가 얻어지며, 코너에서 둥근 부분을 갖는다. 연속적인 롤링에 있어서 롤러 쌍(전술된 "트레인"에 있어서 여러 가지 롤러 쌍)의 회전축은 많은 수의 면을 갖는 다각형 단면을 얻기 위해, 그리고 심지어 인접 단부에서 원통형에 근접하도록 연속 롤링에서 롤러 쌍의 축 회전을 소정의 각도, 예를 들어 (360/n)°에 따라 변화시키는 것이 가능하며, 여기서 n은 롤링의 총 수이다.

본 발명에 따른 방법의 마지막 단계는 약 2 내지 10㎜의 길이를 갖는 수은 분산 소자를 얻기 위해, 소정의 길이로 롤링 통과의 단부에서 소정의 직경을 갖는 관 또는 와이어(1)를 횡방향 절단하는 단계이다.

수은 함유량의 보다 작은 요동을 갖는 전술한 장점과 선행 기술의 방법에 따른 인발에 의해 얻어진 것과 비교해 본 발명에 따라 얻어진 "와이어" 내에 수은을 분산시킬 수 있는 화합물의 분포에 관한 양호한 균일성은 다음의 비교적 실시예에 설명된 바와 같이, 수행된 실시예로부터 명백하다.

61 중량%의 St 505와 39 중량%의 St 101로 형성된 혼합물로 충진되며, 1㎝의 직경을 갖고 18 내지 20㎝ 길이의 작은 원통형으로부터 개시함으로써, 소정의 실린더는 통상적인 인발 방법으로 약 1㎜의 직경과 10m 길이의 "와이어"로 변환되는 반면에, 다른 실린더는 본 발명에 따른 방법을 사용하여 동일한 최종 크기가 얻어진다. 두 형태의 와이어는 그후 3㎜ 길이의 조각으로 절단되며, 그 후 통상적인 인발 방법에 따라 제조된 30 조각의 와이어와 본 발명의 방법에 따라 제조된 30 조각의 와이어가 임의로 추출된다. Hg 함유량을 결정하기 위해 각각의 조각을 화학적으로 분석한 결과는 선행 기술에 따라 제조된 "와이어"를 절단함으로써 얻어진 조각은 길이(㎜) 당 0.85 ±0.129 ㎎, 즉 0.85 ±15.2%를 포함한다. 반면에, 본 발명에 따른 롤링 방법에 의해 얻어진 소자는 길이(㎜) 당 0.85 ±0.061 ㎎, 즉 0.85 ±7.2%를 포함한다. 그러므로, %유동은 통상적인 인발 방법에 의해 얻어진 값에 비해 본 발명에 따른 방법에 의해 절반 이상 작으며, 그러므로 균일성은 두배가 된다.

Claims (9)

1. 수은을 방출시키는 조성물(2)을 포함하는 금속 외피를 갖는, 형광등에 사용되는 수은 분산 장치의 제조 방법으로서,

   a) 관형 금속 외피(1')를 상기 조성물(2)로 충진시키는 단계 - 상기 조성물(2)이 충진된 상기 관형 금속 외피(1')는 단일 최종 수은 분산 장치에 요구되는 직경보다 더 큰 직경을 가짐 - ,

   b) 상기 관형 금속 외피(1')의 전진 방향(X-X')에 수직인 축을 갖는 두 쌍 이상의 대향 롤러(3, 3' ; 4, 4') 사이로 상기 관형 금속 외피(1')를 통과시키는 단계, - 상기 관형 금속 외피(1')는 소정의 횡방향 크기를 갖는 모상부(1)를 얻을 수 있도록 많은 횟수로 롤링 통과됨 - , 및

   c) 최종 수은 분산 장치를 형성하도록 상기 모상부(1)를 약 0.2 내지 1㎝의 단일 조각으로 절단하는 단계

   를 포함하는 형광등에 사용되는 수은 분산 장치의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   각각의 롤링 통과에서 상기 외피의 단면적이 12% 감소되는 것을 특징으로 하는 형광등에 사용되는 수은 분산 장치의 제조 방법.
3. 삭제
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5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서,

   각각의 롤링에서 상기 롤러 쌍의 회전 축은 선행 롤링에 대해 (360/n)°만큼 변하며, n은 롤링의 총수인 것을 특징으로 하는 형광등에 사용되는 수은 분산 장치의 제조 방법.

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