PL96170B1 - Sposob pokrywania balonow lamp wyladowczych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pokrywania ba¬ lonów lamp wyladowczych czasteczkami zmleniiaijacymi widmo takimi jak luminofory lub pigmenty.

Znane sq sposoby pokrywania balonów lamp wyla¬ dowczych zawiesina dokladnie rozdrobnionych ma¬ terialów, takich jak luminofor, w plynnym spoiwie. Plyn¬ ne spoiwo zawiera rozpuszczona w nim organiczna substancje blonotwórcza, która nadaje mu wlasciwa lepkosc i wlasnosci zawieslimy. Ta zawiesiina, nazy¬ wana lakierem pigmentowym, jest wprowadzana na wewnetrzna powierzchnie balonu lampy, nadmiar jest odprowadzany, plynne spoiwo ulatnia sie a pokryta lampa jest wygrzewana w celu osadzenia materialu blonotwórczego. Wygrzewanie ma miejsce w atmosfe¬ rze utleniajacej i material substancji blonotwórczej jest usuwany przez utlenianie.

W przeszlosci szeroko stosowane byly rozpuszczal¬ niki organiczne, obecnie na ogól sa uzywane spoiwa wodne, poniewaz sa tansze i bezpieczne. Byly uzywa¬ ne rózne substancje blonotwórcze rozpuszczalne w wo¬ dzie wlaczajac metyloceluloze, kwas poliakrylowy i kil¬ ka hydroksy alkili celulozy. Najszerzej uzywanym syste¬ mem jest prawdopodobnie hydroksy etyloceluloza.

Hydroksy etyloceluloza jest normalnie wygrzewana w temperaturze okolo 650°C w czasie okolo 60 sekund.

Wodne roztwory wszystkich wspomnianych substancji blonotwórczych sa zasadniczo wygrzewane w tych sa¬ mych warunkach. W przypadku gdy blonotwórcze sub¬ stancje sa usuwane za pomoca pyrolizy i utleniania, temperatura wygrzewania 650°C jest niezbedna dla zmniejszenia pozostalosci „zweglenia" do poziomu kil- ku czesci na milion. Niespelnienie tego warunku po¬ woduje straty jaskrawosci i strumienia swietlnego w kompletnej lampie. Wysoka temperatura potrzebna przy wygrzewaniu moze powodowac trudnosci, ponie¬ waz w tak wysokiej temperaturze odbarwiaja sie nie¬ które pigmenty (takie jak siarczki lub selenki wapnia).

Proces ten wymaga równiez duzej ilosci paliwa do ogrzania pieca do wygrzewania.

Znane sposoby pokrywania polegaja na uzyciu roz¬ drobnionych czastek takich materialów jak tlenek glino¬ wy lub krzemowy jako aktywatorów przyczepnosci.

Materialy zwiekszajace przyczepnosc sa normalnie uzywane w ilosci okolo 1/2 do 1°/o ciezaru masy swie¬ cacej. Wieksze ilosci nie powoduja poprawy przyczep¬ nosci a zmniejszaja wydajnosc lampy.

Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczo¬ nych Ameryki nr 3 424 605 sposób, w którym stosuje sie dodatek rozdrobnionego tlenku krzemowego dla zwiekszenia przyczepnosci. Moze on byc jednak szkodliwy dla wydajnosci lam;;y.

Wyzej wymieniony opis patentowy ujawnia stosowa¬ nie tlenku polietylenu (wytwarzanego pod nazwa „po- lyox" przez Union Carbide) jako substancji blonotwór¬ czej dla pokrycia lampy. Trudnosci zwiazane z uzyciem tlenku polietylenu usuwa sie przez dodanie azotanu ba¬ ru Ba(N03)2. Substancje blonotwórcza wygrzewa sie w temperaturze okolo 600—635°C a nastepnie pod¬ nosi temperature do okolo 670—810°C dla stopienia azotanu baru Ba(N03)2 i otrzymania odpowiedniej przyczepnosci.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu pokry- 9617096 170 wania balonu lampy wyladowczej, który nie ma wad sposobów znanych ze stanu techniki.

Cel wynalazku osiagnieto przez to, ze przygotowuje sie mieszanine pokrywajaca zawierajaca czasteczki zmieniajace widmo, czasteczki tlenku glinu i wodny roztwór tlenku polietylenu, o lepkosci okolo 20—200 cen- typuazów. Stosunek wagowy czasteczek tlenku glinu do czasteczek zmieniajacych widmo wynosi okolo 0,01 do 0,04. Nastepnie naklada sie na balon lampy wy¬ ladowczej mieszanine pokrywajaca i wygrzewa pokry¬ ty balon w temperaturze od okolo 400—550°C.

Sposób wedlug wynalazku zapewnia znaczne oszcze¬ dnosci w zuzyciu paliwa do pieca do wygrzewania, stwarza mozliwosc pokrycia materialami, które w wyz¬ szej temperaturze wygrzewania sa niestabilne i umozli¬ wia nakladanie czasteczek, które utleniaja sie w po¬ wietrzu w temperaturze wygrzewania.

Zadowalajaca przyczepnosc mozna uzyskac przy uzyciu tlenku polietylenu jako substancji blonptwórczej jedynie wówczas, gdy stosunkowo duza ilosc dokladnie rozdrobnionego tlenku glinu (wieksza niz okolo 1fl/o ciezaru masy swiecacej) jest zawarta w nakladanej mieszaninie. W porównaniu ze znanymi substancjami blonotwórczymi wynik ten jest zaskakujacy, gdyz uzycie wiecej niz 0,5°/o tlenku glinu nigdy znacznie nie po¬ prawialo przyczepnosci. Lampy do pokrycia których uzyto polietylenu z duzym dodatkiem tlenku glinu maja równie dobra wydajnosc swietlna, jezeli nie lepsza, jak lampy pokryte hydroksy etyloceluloza zawierajaca okolo 0,5°/o tlenku glinu. Duza zawartosc tlenku glinu w znanych lampach prowadzila do stosunkowo malej wydajnosci.

Chociaz mechanizm nie jest calkowicie znany, stwier¬ dzono jedynie ze w tym systemie powstaje wspóldzia¬ lanie, które pozwala na uzycie stosunkowo duzej ilosci rozdrobnionego tlenku aluminium, podczas gdy w zna¬ nym sposobie powlekania taka ilosc jest szkodliwa dla dzialania lamp. To wspóldzialanie powstaje z powodu szybkiego przebiegu przemiany gazu podczas pyrolizy tlenku polielylenu powodujacej bardzo „luzna" lub nie zwarta strukture. Wlasnosci warstwy proszku nie zaje¬ tej wyraznie pozwalaja na dodanie znacznie wiekszej ilosci tlenku glinu bez znacznego wzrostu strat swiatla lampy, co normalnie uniemozliwia uzycie tak duzej ilosci tlenku glinu.

Tlenek polietylenu, (w porównaniu do hydroksy etylo¬ celulozy) ma równiez te zalete, ze jest odporny na dzialanie mikroorganizmów.

Lepkosc nakladanej mieszaniny musi byc dokladnie sprawdzana zarówno ze wzgledu na utrzymanie cza¬ steczek w zawiesinie jak i dla zapewnienia wlasciwej grubosci pokrycia balonu lampy. Jezeli, jak bywa w procesach produkcyjnych, blonotwórczy roztwór jest przechowywany przez pewien okres czasu, mikroor¬ ganizmy atakuja substancje blonotwórcza taka jak hy¬ droksy etyloceluloza i powoduja powazne zmniejsze¬ nie lepkosci (jezeli nieprzedsiewzieto specjalnych za¬ bezpieczen). Tlenek polietylenu jest odporny na mikro¬ organizmy i w ten sposób unika sie trudnosci spowo¬ dowanych mozliwoscia zaatakowania przez mikroorga¬ nizmy.

Najbardziej cenna zaleta tlenku polietylenu z do¬ datkiem duzej ilosci tlenku glinu jest niewatpliwie zmniejszenie temperatury wygrzewania. Pomiary wska¬ zuja, ze piec do wygrzewania ogrzewany gazem ziem¬ nym wymaga 30°/o mniej gazu w przypadku gdy tem¬ peratura zostala obnizona od okolo 650°C do okolo 500°C. Zapewnia to znaczne oszczednosci w kosztach paliwa. Nizsza temperatura pozwala równiez na uzycie znacznie szerszego zakresu luminoforów. Luminofory z aktywatorem miedziowym i luminofory siarczkowe byly zasadniczo odrzucane jako nieuzyteczne z powo¬ du wygrzewania w temperaturze 650°C, lecz moga byc uzyte, gdy wygrzewa sie w temperaturze 500°C. Rów¬ niez moze byc uzyty szerszy zakres pigmentów. Wy¬ grzewanie w temperaturze 500°C jest równiez dogodne z tego wzgledu ze wystarcza do usuniecia wszystkich naprezen pozostalych po wyciaganiu i odcinaniu ba- lonu lampy i zapewnia mniejsze pekanie na skutek naprezen niz wygrzewanie w temperaturze 650°C. Niz¬ sza temperatura wygrzewania zmniejsza równiez reakcje róznych luminoforów z sodem zawartym w szkle. Na przyklad luminofory zawierajace krzemiany cynkowe powoduja z sodem zaciemnienia i z tego powodu wy¬ magaja wygrzewania w nizszej temperaturze.

Tlenek polietylenu jest odporny na rozkladanie w temperaturze wygrzewania na tlenek etylenu. Gazowy tlenek etylenu wydala sie wiec z powloki przy mini- malnym tworzeniu zweglen, w przeciwienstwie do po¬ przednio znanych substancji wiazacych, tworzacych zweglenia podczas utleniania za pomoca pyrolizy, które musza byc nastepnie utleniane dla usuniecia pozosta¬ losci wegla. Moc lampy jest ograniczona jezeli cala pozostalosc wegla nie zostanie usunieta.

Wygrzewanie tlenku polietylenu powoduje ponadto gwaltowna przemiane gazowa, która w nastepstwie moze powodowac niekorzystne uszkodzenia warstwy luminoforu wynikajace z bardzo malej przyczepnosci luminoforu. Wsród srodków zwiekszajacych przyczep¬ nosc, które okazaly sie niezadowalajace sa: weglan wapnia, azotan baru Ba(N03)2 (który nie moze byc podgrzewany do temperatury topnienia, tlenek magne¬ zu, azotan wapnia, fosforan magnezu, wolframian baru, 40 fosforan baru, (NH4)2HP04 i HB03(B203). Ilosc tych srodków zwiekszajacych przyczepnosc zasadniczo byla zawarta miedzy 0,5^/o i 2%. Uzycie tylko okolo 0,5% rozdrobnionego tlenku glinowego nie moze rów¬ niez zapewnic odpowiedniej przyczepnosci. Wieksza 45 zawartosc rozdrobnionego tlenku glinowego (okolo 1% ciezaru luminoforu) wykazuje wzrost wlasnosci adhezyj- nych. Przy zawartosci 1,5*/o przyczepnosc luminoforu byla porównywalna do przyczepnosci hydroksy etylo¬ celulozy (z zawartoscia okolo 0,5°/o tlenku glinu) 50 a przy 2°/o tlenku glinu w tlenku polietylenu wystapila doskonala przyczepnosc (lepsza niz uzyskiwana przy uzyciu hydroksy etylocelulozy).

Pylisty tlenek glinu o wymiarach czasteczek okolo 300 Angstremów (sprzedawany w handlu pod nazwa 55 „Alon C" przez firme Degussa z Republiki Federalnej Niemiec), okazal sie najbardziej skuteczny. Nalezy zauwazyc, ze stracany tlenek glinowy) o wymiarach czasteczek okolo 600 Angstremów) okazal sie znacz¬ nie mniej skuteczny. Dotychczas nie zostalo ustalone, 60 czy stopien skutecznosci zalezy od wymiarów czaste¬ czek czy tez od sposobu sporzadzania.

Stwierdzono równiez, ze dobra teksture uzyskuje sie przy sporzadzeniu roztworu tlenku glinu w wodzie przed domieszaniem do farby. Ponadto stwierdzono, ze 65 uzyskuje sie lepsze dzialanie, gdy nie stosuje sie plas-96 170 tyfikatorów, takich jak trójetanolamina lub glicerol uzy¬ wanych w powlokach lamp.

Próby wykazaly, ze znaczna czesc tlenku polietylenu moze byc usunieta przez wygrzewanie w powietrzu w temperaturze 400°C, lecz dla szybkiego i rozsadnie calkowitego usuniecia, wygrzewanie powinno byc wy¬ konywane w temperaturze 500°C. Usuwanie tlenku polietylenu w atmosferze gazu obojetnego takiego jak azot nie powinno przebiegac znacznie powyzej 400°C a prawie calkowicie zostaje on usuniety w temperatu¬ rze okolo 450°C. Nie ma przypadków azeby wygrze¬ wanie w temperaturze powyzej 550°C bylo niezbedne a poniewaz powoduje ono nadmiernie szybkie wydo¬ stawanie sie gazów, wygrzewanie w tak wysokiej tem¬ peraturze jest nie pozadane.

Korzystnie jesli stosunek wagowy tlenku glinu do lu¬ minoforu (lub innych czastek zmieniajacych widmo) wy¬ nosi od 0,015 do 0,025, lecz stosunek tak maly jak 0,001 moze byc równiez uzyty, przy czym w tym przy¬ padku przyczepnosc jest nieco mniejsza i moga wysta¬ pic braki pokrycia luminoforem w kompletnej lampie.

Mozna równiez stosowac tlenek glinu w stosunku wa¬ gowym 0,025 do 0,04, lecz tak duza ilosc dla celów przyczepnosci jest zasadniczo nie potrzebna.

Poniewaz tlenek polietylenu utlenia sie na skutek wygrzewania, moze byc wygrzewany w atmosferze nie utleniajacej. Pozwala to pokryc szeregiem czasteczek zmieniajacych widmo, które utleniaja sie w powietrzu.

Za wyjatkiem plastyfikatorów zwykle sa uzywane ta¬ kie dodatki jak srodki zwilzajace, srodki spieniajace, które zgadzaja sie z tlenkiem polietylenu. Na przyklad moga byc uzyte „przerywacz pecherzyków" (Bubble Breaker B 8748 Balab Inc.) jako srodek zapobiegajacy spienianiu, a Igepal CO 610 (GAF) jako srodek zwil¬ zajacy.

Przyklad I. W celu pokrycia zimnym bialym ha- lofosforcinem jako luminoforem, podstawowy roztwór 8,0 gramów tlenku polietylenu rozpuszczono w 1 litrze zdejonizowanej wody. Roztwór przepuszczono nastep¬ nie przez mieszana warstwe wymiennika jonów polisty¬ renu w celu usuniecia zanieczyszczen z roztworu. Okolo 1,4 grama pylistego tlenku aluminium rozprowadzono w okolo 10 cm3 zdejonizowanej wody i ta zawiesina zostala dodana do okolo 100 cm3 oczyszczonego roz¬ tworu tlenku polietylenu. Dodano okolo 0,04 grama srodka zwilzajacego i okolo 0,04 grama srodka przeciw- pianowego a nastepnie dodano 70 gramów bialego ha¬ lo fosforanu dla utworzenia farby. Uzyskana farbe wla¬ no do balonu lampy fluorescencyjnej w znany sposób, który zapewnia taka grubosc, ze na przyklad okolo 7 gramów luminoforu zostaje osadzonych na balonie lam¬ py typu 40 W T-12. Po pokryciu, balon byl suszony dla usuniecia wody a nastepnie wygrzewany w tem¬ peraturze okolo 500°C w czasie jednej minuty w celu calkowitego odparowania pozostalosci materialu wia¬ zacego, tlenku polietylenu.

W omawianej farbie ilosc pylistego tlenku glinu mo¬ ze sie zmieniac od okolo 0,7 grama do okolo 2,8 gra¬ mów a zaleca sie miedzy 1,05—1,75 grama. Ilosc lumi¬ noforu równiez moze byc zmieniana / miedzy 10 i 100 gramów (co stwarza jedyny sposób zmiany grubosci pokrycia balonu lampy luminoforem). Zasadniczo jest wymagana lepkosc nakladanej farby od okolo 20 do 200 centypuazów. Jak wiadomo, lepkosc moze byc regulowana zarówno przez zmiane ilosai jak i ciezaru molekularnego srodka blonotwórczego.

Przyklad II. W celu nalozenia luminoforu z wol- framianiu wapnia, 1,0 gram tlenku poJ ietylenu zostal cal- kowicie rozpuszczony w 100 cm3 zdejonizowanej wody.

Okolo 1,75 grama pylistego tlenku weglowego zostalo rozprowadzone w okolo 5 cm3 zdejonizowanej wody i dodane do roztworu tlenku polietylenu. Okolo 70 gra¬ mów dokladnie rozdrobnionego luminoforu, wolframia- nu wapnia zostalo w nim zawieszone. Uzyskana mie¬ szanina zostala nalozona na balon lampy wyladow¬ czej w znany sposób. Pokryty balon lampy byl nastep¬ nie wygrzewany w czasie okolo jednej minuty w tem¬ peraturze okolo 450°—550°C.

Przyklad III. W celu nalozenia pigmentu na ba¬ lon lampy fluorescencyjnej, rozpuszczono 0,44 grama tlenku polietylenu w 55 cm3 zdejonizowanej wody. Oko¬ lo 0,4 grama drobno sproszkowanego tlenku glinu za¬ wieszono w 44 cm3 zdejonizowanej wody a nastepnie zmieszano z roztworem tlenku polietylenu. Dodano oko¬ lo 20 gramów pigmentu, siarczku (selenku wapnia i okolo 0,04 grama srodka zwilzajacego). Zawiesine pigmentu nalozono nastepnie na balon lampy wyla¬ dowczej w znany sposób, pokryty balon wygrzewano w temperaturze okolo 500°C.

Jak wykazano za pomoca przytoczonych przykladów roztwór tlenku polietylenu jako srodka wiazacego za¬ wierajacy rozdrobniony tlenek glinu (w ilosci wiekszej niz okoto 1°/o ciezaru luminoforu) moze byc nakladany w normalny sposób i wygrzewany w temperaturze niz¬ szej od 550°C. Wlasnosci plynne tej pokrywajacej mie¬ szaniny sa równie dobre lub lepsze jak hydroksyl ety¬ locelulozy (i na ogól nieco lepsze niz hydroksylo pro- pylo-metylo celulozy), przy malej zmianie ciezaru mo¬ lekularnego tlenek polietylenu ma nieco lepsze wlas¬ nosci plynu niz niektóre farby z tlenku polietylenu o wiekszym ciezarze molekularnym. Lepkosc nakla¬ danej warstwy moze byc regulowana jednym ze zna¬ nych i normalnie stosowanych sposobów, przy mniej¬ szym ciezarze molekularnym tlenek polietylenu wyma¬ ga nieco wiekszej liczby gramów na litr wody dla za¬ pewnienia wymaganej lepkosci.

Stwierdzono, ze ciezar molekularny w zakresie od okolo 300,000 do 400,000 zapewnia bardzo dobre wyniki.

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 50 1. Sposób pokrywania balonów lamp wyladowczych, czasteczkami zmieniajacymi widmo, przy uzyciu tlen¬ ku polietylenu jako srodka wiazacego i dokladnie roz¬ drobnionego tlenku glinowego jako czynnika zwieksza¬ jacego przyczepnosc, znamienny tym, ze sporzadza sie 55 pokrywajaca mieszanine zawierajaca czasteczki zmie¬ niajace widmo i czasteczki tlenku glinowego w wodnym roztworze tlenku polietylenu o lepkosci okolo 20—200 centypuazów, przy czym stosunek wagowy czasteczek tlenku glinowego do czasteczek zmieniajacych widmo 60 wynosi okolo 0,01—0,04, pokrywa sie balon lampy mieszanina i wygrzewa pokryty balon w temperatu¬ rze okolo 400—550°C.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze sto¬ sunek wagowy czasteczek tlenku glinowego do czaste- 65 czek zmieniajacych widmo wynosi od 0,015 do 0,025. 30 35 4096 170 7 8

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamsenny tym, Z3 po- teczki zmieniajace widmo poddaje sie utlenianiu w po¬ kryty balon wygrzewa sie w temperaturze od 45CPC— wietrzu w temperaturze wygrzewania, a wygrzewanie 550°C. wykonuje s:c w nieutleniajgcej atmosferze. A Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze czqs- Zaklad Poligraficzny ^Intiropo-I" Slupsk, 335 78 Cena 45 zl