KR100870990B1 - Ｂｌｕ용 형광램프에 수은을 도입시키기 위한 게터조성물및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LCD TV 및 모니터 등의 BLU(Back Light Unit)로 사용되는 EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)또는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)에 수은을 도입시키기 위한 게터(getter) 조성물 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명은 Ti-Hg, Zr-Al로 구성된 게터조성물에 Ti를 첨가함으로써, 게터 흡착 효율을 더욱 높이고, 강한 내부식성으로 인해 게터조성물의 산화를 방지한다. 또한, Ta를 첨가함으로써 수은방출효과를 증대시키고, 활성화 온도를 100℃하강시켜 약 550~650℃에서 저온활성화가 가능하게 하므로 고가의 고주파 장비 없이 램프 제조 공정에서 사용하고 있는 일반로나 가스 불꽃 등을 이용하여 제조할 수 있도록 하고, 전극손상을 최소화하는 게터조성물을 제공한다. 또한, 상기의 조성에 Fe를 0.05~5중량%으로 첨가함으로써 수은방출효과를 증대시킬 뿐만 아니라, 원재료 비용을 절감시킬 수 있고, 게터 활성화 공정시 활성 효율을 높일 수 있는 매개체 역할을 증대시키는 게터 조성물을 제공한다.

또한, 다른 원소들을 배제하고, Ti-Hg로 구성된 게터조성물에 Ta를 포함하거나 또는 Ta와 Fe를 동시에 일정량 포함함으로써 게터조성물의 원가를 절감할 수 있다.

또한, 상기 게터 조성물을 감싸는 금속구조물의 홈을 효율적으로 형성하고 다양한 형상 제안함으로써 램프 내부로의 안정적인 수은 도입이 가능하도록 하였고, 수은방출효율을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 작업 환경의 오염 문제를 최소 화하는 게터 조성물 및 수은도입장치를 제공한다.

Description

ＢＬＵ용 형광램프에 수은을 도입시키기 위한 게터조성물 및 그 장치{Getter composition and device for introducing of mercury into fluorescence lamp for BLU}

본 발명은 LCD TV 및 모니터 등의 BLU(Back Light Unit)로 사용되는 EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)또는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)에 수은을 도입시키기 위한 게터조성물 및 그 장치에 관한 것이다.

통상적으로 게터는 제거하고자 하는 잔류기체의 성분과 사용되는 조건에 따라 여러 가지 금속성분이 혼합 제조되어 사용될 수 있는 것으로, 제거하고자 하는 기체들을 화학적으로 흡수할 수 있는 특성을 가지도록 구성하는 것이다.

게터조성물은 여러 금속형태로 혼합 제조될 수 있으며, 여러 가지 형태의 구조물 또는 화합물만의 상태로 형성될 수 있으나, 궁극적인 목적은 수은을 안정적으로 보유하면서, 램프 내에서 특정 온도조건에 따라 쉽게 활성화되어 수은방출이 용이하고, 램프 내의 불순가스를 용이하게 흡수할 수 있는 것이다. 또한, 램프가 완성되면, 수은방출 후의 게터조성물이 용이하게 제거될 수 있어야 한다.

한편, 램프는 램프 내의 진공도가 높을수록(일부 불활성 가스로 채우는 램프 는 공기가 없을수록) 성능이 좋고 수명이 길게 된다. 또한, 램프 제조 공정상 발광용도로서 수은을 주입하는데 주입되는 수은의 양이 성능에 문제가 없는 한 적은양(수 ㎎; 램프의 종류와 크기에 따라 조금씩 다름)을 주입하여 제조된 램프가 선호된다. 이는 기술의 발전과 더불어 수은과 같은 유해 물질의 산업상 사용에 대하여 국제적으로 제약이 보다 엄격해진 결과이다.

이제까지 다양한 방법을 적용하여 램프 내에 수은을 도입하고자 하는 시도가 있었으나, 그리 효율적이지 못했다. 예를 들면, 램프에 순수 성분의 액체방울 상태로 수은을 투입하는 방식은 별도 공정의 필요없이 직접 투입하는 형식이므로 재료절감 및 공정시간 단축에 가장 탁월한 방식이나, 아직까지는 적용 불가능하다.

극히 소량이 요구되는 수은을 정량 투입하는 방법을 아직까지 발견하지 못하였으며, 램프로 직접 액체 수은을 도입한다 하여도 높은 증기 압력 때문에 작업 환경의 오염 문제를 발생시킬 수 있다.

또 다른 방법으로는 작은 유리 캡슐을 활용하여, 순수 수은액체를 램프에 투입하고자 하는 여러 시도들이 있었으나, 요구되는 미량의 수은을 정량 투입하는데에는 한계가 있었다. 또한, 유리캡슐이라는 제약으로 인해 쉽게 파괴되어 역시 작업 환경의 오염 문제를 발생시켰다.

그 외 환약형태, 구 형태 등 다양한 형상으로 수은을 안정적으로 유지시켜, 램프에 투입하고자하는 방법들이 검토되었으나, 작업 환경을 오염시키는 수은 증기 문제는 해결되지 못하였으며, 요구되는 만큼의 수은 투입에 어려움이 가중되었다.

또한, 종래의 수은 방출용 게터는 수은을 활성화시키기 위해 고온에서 화합 물을 가열하여 방출시키기 때문에 램프의 제조공정에 적합한 저온 방출용 게터가 없었다. 수은방출용 게터의 최적 활성화 온도는 550~650℃정도로 알려져 있으나, 현재까지 대부분의 게터 활성화 온도는 약 700~750℃정도로 최적 온도보다 고온에서 활성화된다. 활성화 온도가 너무 높으면 전극 산화를 유발시켜 램프의 성능을 제대로 발휘할 수 없고, 일반 유리를 사용하여 램프를 제조하는 공정에 적용할 경우에는 제조과정에서 유리가 견디지 못하고 손상을 받게 되는 문제점이 있다. 그리고 상기 온도에서 문제가 없는 석영재질과 비슷한 Hard Glass를 사용할 경우에는 원자재 비용이 높아짐은 물론 고온에서 수은을 방출시키기 위한 고가의 고주파 장비를 별도로 갖추어야 하기 때문에 램프제조에 어려움이 있었다.

또한, 이러한 고온에서 수은을 방출하는 게터는 활성화 단계에서 방출된 수은이 총 수은의 약 30~40%밖에 되지 않는 문제점이 있다. 따라서, 램프가 가동하는데 필요한 양보다 약 2~3배 많은 수은량이 램프로 도입되어야 한다. 과량의 수은은 램프의 수명이 끝날 때까지 램프 내에 잔류하고, 이것은 결과적으로 폐램프의 처리 문제를 초래한다.

반면, 500℃ 이하에서 수은이 활성화되어 방출된다면 램프제조 공정 중에 수은이 이미 방출되어 게터 내에 잔존하는 수은이 거의 없게 되고, 이러한 경우 램프 내에 수은을 투입하는 양이 램프가동에 필요량보다 부족하여 목적하는 효과를 달성할 수 없게 된다.

이에, 수은의 투입량을 정확히 하기 위해 최적 온도에서 저온 활성화가 가능하고, 수은방출효율이 높으며, 수은을 안정적으로 보유할 수 있는 게터조성물 및 수은도입장치가 요구되고 있었던 것이다.

한편, 수은도입장치의 일정 길이의 홈은 게터 조성물에 포함된 수은을 증기형태로 램프 내에 방출시키는 역할을 하고, 램프 내부의 잔류가스를 흡착, 제거하는 기능을 한다. 기존의 게터 조성물이 충진된 수은도입장치의 형상은 원통형, 구형, 또는 막대형으로 수은을 방출을 위한 홈이 없거나, 있더라도 그 폭이 매우 좁은 것으로 수은방출효과 높지 않았다.

또한, 금속구조물에 게터조성물을 압입한 후 판재 겹침에 의해 생성된 슬릿을 가진 게터의 경우 제조과정에서의 분진발생이 심하고, 게터조성물 사용시에도 조성물이 부스러질 우려가 있다.

수은방출효과가 낮은 게터의 경우 램프 제조시 소요되는 단위 게터의 크기가 더 커져야 하므로, 제조원가가 증대되고, 램프 제조시 수은방출률이 일정하게 유지되지 못하여, 램프 간 품질 편차가 크게 되는 문제점이 발생하므로 수은방출효과가 높은 수은도입장치가 요구되고 있다. 따라서, 게터 조성물을 적절히 보유할 수 있을 뿐만 아니라 수은방출효과를 높이기 위해 적절한 폭의 홈이 형성된 수은도입장치를 필요로 하였다.

본 발명은 LCD TV 및 모니터 등의 BLU(Back Light Unit)로 사용되는 EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)또는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)에 수은을 도입시키기 위한 게터 조성물에 관한 것이다. 상기 게터 조성물은 Ti-Hg, Zr-Al, Fe, Ti, Ta 중에서 하나 이상을 포함하는 화합물로 구성된다.

본 발명의 수은도입장치는 상기의 게터조성물을 용기에 충진시켜 구성하되, 상기 용기는 충진된 게터조성물을 감싸는 형태의 금속구조물로서, 금속구조물이 조성물을 완전히 감싸지 않고 길이 방향으로 홈을 가진 형상으로 구성된다.

본 발명은 Ti-Hg, Zr-Al로 구성된 게터조성물에 Ti를 0.05~5중량%으로 첨가함으로써, 게터 흡착 효율을 더욱 높이고, 강한 내부식성으로 인해 게터조성물의 산화를 방지한다. 또한, Ta를 0.05~5중량%으로 첨가함으로써 수은방출효과를 증대시키고, 활성화 온도를 100℃하강시켜 약 550~650℃에서 저온활성화가 가능하게 하므로 고가의 고주파 장비 없이 램프 제조 공정에서 사용하고 있는 일반로나 가스 불꽃 등을 이용하여 제조할 수 있도록 하고, 전극손상을 최소화하기 위한 목적을 가진다.

또한, 상기의 조성에 Fe를 0.05~5중량%으로 첨가함으로써 수은방출효과를 증대시킬 뿐만 아니라, 원재료 비용을 절감시킬 수 있고, 게터 활성화 공정시 활성 효율을 높일 수 있는 매개체 역할을 증대시키는 또 다른 목적을 가진다.

또한, 다른 원소들을 배제하고, Ti-Hg에 Ta를 포함하거나 또는 Ta와 Fe를 동 시에 일정량 포함함으로써 게터조성물의 원가를 절감하고자 하는 또 다른 목적을 가진다.

그리고 상기 게터 조성물을 감싸는 금속구조물의 홈을 효율적으로 형성하고 다양한 형상 제안함으로써 램프 내부로의 안정적인 수은 도입이 가능하고, 수은방출효율을 극대화하기 위한 또 다른 목적을 가진다.

통상적으로 게터는 사용되는 조건에 따라 여러 가지 금속 성분이 합금, 금속간화합물, 화합물의 상태로 제조될 수 있는 것으로서 수은방출을 위한 게터 조성물은 Ti-Hg의 화합물에 여러 금속을 혼합하여 사용 가능하나, 본 발명에서는 Zr-Al 합금, Ti, Ta, Fe를 각각 또는 2개 이상 혼합하여 제조한다.

이하 본 발명의 구성에 대하여 구체적으로 검토한다.

본 발명은 Ti 0.05~5중량% 또는 Ta 0.05~5중량% 중 하나 이상을 포함하며, Ti_55+xHg_x(x는 15~30 범위)의 원자%로 구성되는 Ti와 Hg의 화합물을 A라하고, Zr_30+yAl_y(y는 20~40 범위)의 원자%로 구성되는 Zr과 Al의 합금을 B라고 하면, A:B가 Z:10-Z(Z는 5~9범위)의 중량비율로 혼합된 혼합물이 잔부를 구성하는 게터 조성물을 제공한다. 또한, 상기 게터 조성물의 조성에 Fe 0.05~5중량%를 추가적으로 포함하는 게터조성물을 제공한다.

상기의 게터 조성물의 원소 중에서 Zr은 가장 보편적으로 사용되고 있는 게터의 구성성분으로 내부식성이 강하고, 불순가스 흡착능이 탁월한 원소이다. Zr은 공기 중에서 하기 화학식 (1)과 같은 발열반응으로 불순가스를 화학적으로 제거하는 역할을 수행한다.

Zr + O₂ → ZrO₂

Zr + ½N₂ → ZrN

본 발명의 게터 조성물로 사용하고 있는 원소 중의 하나인 Al은 높은 전기전도도 및 열전도도를 가지며, 가공성 및 내식성이 우수한 특징을 가진다.

Ta는 부식방지에 효과가 있어 게터 조성물을 안정화시킬 수 있는 원소이다.

본 발명의 게터조성물에 Ti를 첨가함으로써, 게터 흡착 효율을 더욱 높일 수 있고, 수은방출률을 증가시키며, 강한 내부식성으로 인해 게터조성물의 산화를 방지하는 효과가 있다. Ti는 0.05~5중량%로 첨가하는 것이 바람직하다. 0.05중량% 미만일 경우에는 내부식성의 효과를 얻을 수 없고, 5중량% 초과하면 비용대비 효과가 떨어져 경제성이 없다.

한편, 하기의 실시예를 통하여 입증되듯이, 본 발명은 Ta를 첨가함으로써 수은방출효과를 높이는데 특징이 있다. 또한, Ta는 활성화 온도를 100℃ 하강시켜 저온 활성화 효과를 높일 수 있다. Ta는 0.05~5중량%로 첨가하는 것이 바람직하다. 0.05중량% 미만일 경우에는 저온활성화 효과를 얻을 수 없고, 5중량% 초과하면 Ta는 고가이므로 비용대비 효과가 떨어져 경제성이 없기 때문이다.

현재 대부분의 게터 활성화 온도는 700~750℃정도 이며, 최적의 활성화 온도 는 550~650℃정도로 알려져 있다. 500℃ 이하의 저온에서 수은이 활성화되어 방출될 경우 램프제조 공정 중에 잔존 수은이 거의 없게 되므로 일정량의 수은을 도입하고자 하는 목적을 달성할 수 없고, 활성화 온도가 700℃이상의 고온일 경우 전극 산화를 유발시켜 램프의 성능을 저하시키는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 Ta를 0.05~5중량%로 첨가함으로써, 550~650℃로 이상적인 활성화 온도에서 수은방출이 가능하도록 하였다. 따라서, 전극손상을 최소화시킬 수 있고, 고가의 고주파 장비 없이 램프 제조 공정에서 사용하고 있는 일반로나 가스 불꽃 등을 이용하여 제조할 수 있는 장점이 있다. 또한, 저온 활성화를 통해 수은방출효과를 높임으로써 수은의 양을 정확하게 주입할 수 있어 고품질의 램프를 제조할 수 있고, 작업 환경의 오염 문제를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 수명이 끝난 폐램프에도 잔존하는 수은량이 거의 없어 환경문제를 해소할 수 있다.

본 발명의 게터 조성물의 구성원소 중의 하나인 Fe는 열과 전기의 양도체로써 게터 활성화 공정시 활성효율을 높일 수 있는 매개체 역할을 담당한다. 본 발명의 게터조성물을 감싸고 있는 금속구조물은 임의의 여러 원소로 구성될 수 있으나 비용, 실용성, 고온에서의 낮은 가스 방출 등을 고려하여, 강철, 니켈 또는 니켈 처리된 철이 사용되는 것이 보통이다. 따라서, 외부의 금속구조물과 거의 유사한 전기 및 열전도도를 가지는 Fe를 소량 첨가함으로써 게터활성화 공정시 열 및 전기투입시 더욱 원활한 열전도효과를 얻을 수 있다. 그러나, 게터조성물에 다량 함유시에는 게터조성물의 산화를 유발하여, 오히려 성능저하를 일으킬 수 있 다. 또한, Fe는 가장 저렴하게 구할 수 있는 광물로써, 소량 첨가하여 원재료 비용을 절감시킬 수 있다.

Fe는 0.05~5중량%로 첨가하는 것이 바람직하다. 0.05중량% 미만일 경우에는 매개체 역할 증대효과를 얻을 수 없으며, 5중량% 초과하면 게터조성물의 산화를 유발하여 성능저하를 일으킬 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명은 Ta를 0.05~5중량%를 포함하며, Ti_{55 + x}Hg_x(x는 15~30범위)의 원자%로 구성되는 Ti과 Hg화합물이 잔부를 구성하는 게터조성물을 제공한다. 또한, 상기 게터조성물은 Fe 0.05~5중량%를 더 포함하는 게터조성물을 제공한다.

Zr, Al을 첨가하지 않음으로써 상대적인 원가절감 효과를 얻을 수 있으며, ZrAl이 첨가된 조성에 비하여 수은방출률에 있어서 거의 동등한 효과를 나타냄을 하기의 실시예를 통하여 알 수 있다.

게터 조성물은 일반적으로 150㎛보다 작은 입자 크기를 가진 분말의 형태로 사용하는 것이 좋다. 분말입도가 작을수록 분말의 비표면적이 커져서, 게터조성물의 불순가스 흡착효율과 수은방출효과를 높일 수가 있다. 150㎛이상의 입자크기가 되면, 상대적으로 게터 흡착효율이 떨어지며, 수은방출효율도 급격히 떨어지게 된다.

한편, 입자크기가 너무 작으면, 관리상에 어려움이 발생하며, 쉽게 산화될 우려가 있다. 게터 조성물이 산화될 경우 램프에 투입되어도 수은방출 및 불순 가스 흡입이라는 고유의 역할을 제대로 수행할 수 없게 된다.

본 발명은 상기 조성비로 구성된 게터조성물을 용기에 충진시켜 구성하되, 상기 용기는 충진된 게터조성물을 감싸는 형태의 금속구조물로서, 금속구조물이 조성물을 완전히 감싸지 않고 길이 방향으로 홈을 가진 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수은도입장치를 제공한다.

수은도입장치의 홈은 게터 조성물에 포함된 수은을 증기형태로 램프 내에 방출시키는 역할을 하고, 램프 내부의 잔류가스를 흡착, 제거하는 기능을 한다.

본 발명의 금속구조물에 있어서, 홈의 폭은 0.1mm~0.6mm이고, 깊이는 0.1mm~0.6mm가 바람직하다. 홈의 폭이 좁을 경우 수은방출이 용이하지 않고, 홈의 폭이 넓어질수록 수은방출효과가 증가하지만, 0.6mm이상이면 금속구조물 내의 게터 조성물을 감싸안을 수 없어 조성물들이 가루상으로 부스러져 성형성이 무너지므로 램프에 도입하여 사용하기가 곤란하다.

또한, 홈의 깊이는 깊어질수록 수은방출효과가 증가하지만, 홈의 깊이가 0.6mm를 초과할 경우 게터조성물의 형상을 금속구조물 내에 유지시킬 수 없어 게터 특성을 제대로 발휘할 수 없다. 종래 홈이 없거나 좁게 형성된 수은도입장치와 비교하여 본 발명의 형상이 수은방출효과가 현저히 높음을 하기의 실시예를 통하여 확인할 수 있다.

게터조성물을 감싸고 있는 금속구조물은 임의의 여러 원소 형태로 이루어질 수 있으나, 주로 강철, 니켈 또는 니켈 처리된 철이 사용된다. 이 금속구조물은 게터 조성물은 안정적으로 감싸안아 보유할 수 있고, 수은 증기의 방출이 원활하도록 일정한 홈 형태의 개구부를 가진다면 다양한 단면의 연속적인 와이어 형태 또는 단위막대 형태를 가질 수 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 형상을 구체적으로 설명한다.

도 1에서 장치(10)는 금속구조물을 오각형의 단면으로 연속 성형한 후, 수은화합물을 포함하는 게터 조성물(11)을 충진하고, 연속적으로 금속구조물의 가장 바깥쪽 부분에 일치하는 2개의 단부(13,13')는 얇은 홈(14)을 제공하면서 포개지는 형태로 성형하게 된다. 이때 홈은 일정한 폭을 유지하며, 수은이 가장 용이하게 방출될 수 있는 형태를 취하게 되며, 이 홈을 형성하는 과정에서 상부에 연속 롤링을 통한 게터 조성물이 다져지는 결과를 얻게 된다. 이 때문에 분말을 장치 내부에 보유하는데 훨씬 효과적인 결과를 얻을 수 있다.

형상제조 이후 게터를 충진하는 방식으로 제조과정에서 게터조성물에 대한 홈이 생성되고, 게터 조성물이 동시에 충진되는 특징을 지니고 있으며, 연속 롤링을 통한 게터 조성물 다짐 효과로 인해 분진 발생이 거의 없고, 사용시에도 부스러짐에 대한 우려가 거의 없다.

따라서, 게터의 제조과정 및 사용시 게터 조성물에 포함된 수은의 분말형태인 비산이 작업환경을 오염시키는 문제점이 있었으나, 본 발명의 제조공정은 분진발생이 적어 작업환경을 개선할 수 있는 장점이 있다.

제조가 완료된 와이어 형태의 수은도입장치는 코일형태로 감기어 질 수도 있고, 목적하는 길이만큼 다양한 절단 방법으로 조각내어 적당한 크기로 사용될 수도 있다. 이러한 제조공정은 성형롤을 통과하면서, 연속적인 작업이 가능하다.

도 2 내지 7 은 다양한 단면형상을 가진 수은도입장치의 형상을 예시로 나타 낸 것이다. 제조방법은 도면 1에 표시된 형상의 장치 제조방법과 동일하다. 투입하고자 하는 램프의 형상 및 크기에 따라 본 발명의 수은도입장치의 형상은 선택적으로 활용할 수 있으며, 다양한 형상으로 변형시켜 활용할 수 있다. 다양한 길이로 절단하여 사용가능하며, 그 절단면은 동일한 단면형상 및 단면적을 가지므로 실용성이 높고 최종 제품의 품질을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 최종 램프의 제조시 이 게터 조성물은 램프에 잔류 됨이 없이 용이하게 제거가 가능하다.

본 발명은 Ti를 첨가함으로써, 게터 흡착 효율을 더욱 높이고, 강한 내부식성으로 인해 게터조성물의 산화를 방지한다. 또한, Ta를 게터 조성물에 0.05~5중량%으로 첨가함으로써 수은방출효과가 증대되고, 활성화 온도를 100℃하강시켜 저온활성화가 가능하게 하므로 고가의 고주파 장비 없이 램프 제조 공정에서 사용하고 있는 일반로나 가스 불꽃 등을 이용하여 제조할 수 있으며, 저온 활성화를 통해 수은방출효과를 높임으로써 수은의 양을 정확하게 주입할 수 있다.

또한, 추가적으로 Fe를 0.05~5중량%으로 첨가함으로써 수은방출효과를 증대시킬 뿐만 아니라, 원재료 비용을 절감시킬 수 있고, 게터 활성화 공정시 활성 효율을 높일 수 있는 매개체 역할을 증대시킬 수 있다.

또한, 다른 원소들을 배제하고, Ti-Hg로 구성된 게터조성물에 Ta만을 포함하거나 Ta와 Fe를 동시에 각각 0.05~5중량%으로 포함함으로써 게터조성물의 원가를 절감하면서 수은방출률에 있어서 종전의 게터와 동등한 효과를 나타내는 게터조성물을 제공한다.

그리고 상기 게터 조성물을 감싸는 금속구조물의 홈을 효율적으로 형성하고 다양한 형상 제안함으로써 램프 내부로의 안정적인 수은 도입이 가능하고, 수은방출효율을 극대화하였다. 본 발명의 수은도입장치의 형상은 선택적으로 활용할 수 있으며, 다양한 길이로 절단하여 사용가능하며, 그 절단면은 동일한 단면형상 및 단면적을 가지므로 실용성이 높고 최종 제품의 품질을 일정하게 유지할 수 있다

따라서, 수은방출률을 높임으로써 수은의 양을 정확하게 주입할 수 있어 고품질의 제품을 제조할 수 있고, 작업 환경의 오염 문제를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 수명이 끝난 폐램프의 처리시도 환경문제를 해소할 수 있는 게터조성물 및 수은도입장치를 제공한다.

1. 본 발명과 종래 게터조성물의 수은방출효과 비교 실험

　본 발명에 따른 수은 방출 장치의 8개의 샘플을, 수은화합물을 포함하는 게터조성물로 도면 1에 도시된 바와 같이 오각형 단면을 가지는 와이어 형태로 제조하여, 일정한 형태로 절단하여 준비하였다. 이 조각은 측면이 1.13 × 0.9 mm 이며 4.5 mm의 길이를 갖는다. 수은 함량은 1.02mg/mm의 양으로 통일하였다. 수은 방출 테스트는 진공 챔버 내에서 10초 동안　 900℃로 상승시키고, 20초 동안 900℃로 유도가열함으로써, 수은분석측정기로 샘플 내의 잔여 수은을 측정하는 방법으로 진행하였다. 각각의 샘플 내의 방출된 수은량은 %단위로 비교하여 표 1에 나타내었다.

[표 1]

상기 표 1에 의하면, 비교예 1은 Ti-Hg 화합물과 Zr-Al 합금만으로 구성된 게터조성물을 제조하고, 실시예 1은 비교예 1의 조성에, Ta을 2중량% 첨가하여 게터조성물을 제조한 후 수은방출률을 확인하였다. Ta을 2중량% 더 첨가한 실시예 1에서 수은방출률이 4% 증가하는 것을 확인할 수 있다.

실시예 2는 비교예 1의 조성에서, Zr과 Al 함량을 줄이고, Ti을 추가로 2중량% 첨가한 실시예이다. Ti를 더 첨가함으로써, 수은방출률이 비교예 1보다 1% 증가하는 것을 확인할 수 있다.

실시예 3은 실시예 2의 조성에 Ta를 추가로 2중량% 첨가한 예시이다. 실 시예 2에 비하여 Ta 첨가에 의해 수은방출효율이 4%증가한 것을 확인할 수 있었다.

또한, 실시예 1과 실시예 3을 비교하면, Ta를 2중량% 포함하고 있는 조성에서도, Zr과 Al 함량을 감소시키고, Ti를 추가로 2중량% 첨가함으로써, 수은방출효율이 증가하는 것을 확인할 수 있다.

실시예 4는 비교예 1의 조성에, Fe를 1중량% 첨가하였다. 실시예 4는 비교예 1에 비해서 수은방출률이 2% 증가하는 것을 확인할 수 있다.

실시예 5와 6은 비교예 1의 조성에, 각각 Ta를 2중량%씩 첨가하고, Fe를 동시에 소량 첨가하여 게터조성물을 제조하였다. 이 경우 수은방출률이 비교예 1에 비하여 6~7% 더 높아짐을 알 수 있다.　　

비교예 2는 Ti와 Hg 만으로 게터 조성물을 제조하였다. 실시예 7은 비교예 2의 조성에, Ta만을 2중량% 첨가하였다. 실시예 7은 비교예 2에 비하여 수은방출량이 7% 증가된 것을 알 수 있다.

실시예 8은 비교예 2의 조성에, Ta와 Fe가 소량 첨가한 것으로서 비교예 2에 비해 수은방출률이 9% 증가된 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 7의 Ta만 첨가한 경우보다 실시예 8과 같이 Ta와 Fe를 동시에 첨가한 경우가 수은방출률이 높음을 확인할 수 있다.

실시예 7 내지 8은 Zr, Al을 첨가하지 않고, Ti와 Hg에 Ta 또는 Ta와 Fe을 동시에 첨가하여 상대적인 원가절감 효과를 얻고자 하였으며, 비교예 1과 비교하였을 때 수은방출률에 큰 차이가 없음을 확인하였다.

2. 본 발명의 형상과 종래 수은도입장치형상의 수은방출효과 비교 실험

본 발명의 게터 조성물을 홈이 없는 구형(81), 홈이 없는 원통형(82), 홈이 아주 가는 막대형(83)의 용기 및 도 1에 도시된 본 발명의 형상(84)을 가진 용기에 충진하여 4개의 샘플을 제조하여 수은방출효과를 비교하였다. 측정 방법은 상기의 방법과 동일하게 하였고, 수은방출용 장치의 형태에 따른 수은방출효율을 도 8에 도시하였다.

도 8에 의하면, 구형(81)과 원통형(82)에 비해 홈을 가지고 있는 막대형(83)과 본 발명의 형상(84)이 수은방출효율이 높은 것을 확인할 수 있으며, 홈이 아주 가늘게 형성된 막대형(83)에 비하여, 홈의 폭이 0.1mm~0.6mm인 본 발명의 형상(84)이 높은 수은방출효율을 가짐을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 다양한 변경 실시가 가능하다.

도 1 내지 7은 본 발명의 게터 조성물을 감싸는 금속구조물을 여러 가지 형상으로 나타낸 수은방출장치의 예를 도시한다.

도 8은 수은방출장치의 형상에 따른 수은방출효율을 비교 도시한 그래프이다.

* 도면의 부호 설명

10 : 본 발명에 따른 수은도입장치

11 : 본 발명에 따른 게터 조성물

12 : 금속구조물

13, 13' : 금속구조물의 단부

14 : 홈

81 : 홈이 없는 구형 수은도입장치

82 : 홈이 없는 원통형 수은도입장치

83 : 홈이 아주 가는 막대형

84 : 본 발명에 따른 수은도입장치

Claims (5)

1. Ti 0.05~5중량% 또는 Ta 0.05~5중량% 중 하나 이상을 포함하며, Ti_{55 + x}Hg_x(x는 15~30 범위)의 원자%로 구성되는 Ti와 Hg의 화합물을 A라하고, Zr_{30 + y}Al_y(y는 20~40 범위)의 원자%로 구성되는 Zr과 Al의 합금을 B라고 하면, A:B가 Z:10-Z(Z는 5~9범위)의 중량비율로 혼합된 혼합물이 잔부를 구성하는 게터 조성물을 용기에 충진시켜 구성하되,

   상기 용기는 충진된 게터 조성물을 감싸는 형태의 금속구조물로서, 금속구조물이 조성물을 완전히 감싸지 않고 길이 방향으로 홈을 가진 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수은도입장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 게터 조성물은 Fe 0.05~5중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은도입장치.
3. Ta를 0.05~5중량%를 포함하며, Ti_{55 + x}Hg_x(x는 15~30범위)의 원자%로 구성되는 Ti과 Hg화합물이 잔부를 구성하는 게터 조성물을 용기에 충진시켜 구성하되,

   상기 용기는 충진된 게터 조성물을 감싸는 형태의 금속구조물로서, 금속구조물이 조성물을 완전히 감싸지 않고 길이 방향으로 홈을 가진 형상으로 구성되는 것 을 특징으로 하는 수은도입장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 게터 조성물은 Fe 0.05~5중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은도입장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 수은도입장치는 다양한 길이로 절단하여 사용가능하며, 그 절단면은 동일한 단면형상 및 단면적을 가지는 수은도입장치.

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