ЛЮМИНОФОРНАЯ СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА Российский патент 1995 года по МПК H01J61/46 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве люминесцентных ламп низкого давления.

Известна люминофорная суспензия для газоразрядных источников света [1] в состав которой входят следующие компоненты, мас.ч. Люминофор 100
2% -ный раствор коллакси- лина в бутилацетате 100-125 Нитрат аммония 1,8-2,2
Смесь пирофосфата Ва, Са и бората Ва, Са 1,0-3,2 Бутилацетат Остальное
Указанная суспензия применяется в производстве кольцевых люминесцентных ламп, она имеет повышенное количество соединений бария, что оправдано для кольцевых люминесцентных ламп, где требуется большая адгезия люминофорного слоя к стеклу при гибке свинцовых трубок с люминофором в кольцо.

Однако в производстве прямых люминесцентных ламп такая адгезия не нужна, так как происходит впекание соединений бария при выжигании связующего вещества в стекло. Кроме того, в данной суспензии используется органический растворитель бутилацетат, что крайне ухудшает экологию окружающей среды и повышает пожароопасность цехов, где изготавливаются лампы.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является люминофорная суспензия для газоразрядных источников света [2] применяемая в настоящее время в промышленности для покрытия трубок-колб люминесцентных ламп с использованием дистиллированной воды в качестве растворителя на основе сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты, включающая в свой состав компоненты в следующих количествах, мас.ч. Люминофор 100
Связующее (0,5%-ный
раствор аммонийной соли
сополимера метилметакри- лата и метакриловой кислоты) 50-100 Крепитель (тетрафосфат бария) 1-3
Поверхностно-активное веще- ство 0,01-0,2 Растворитель вода До вязкости, обеспечивающей
оптимальное люми-
нофорное покрытие
Недостатком данной суспензии является использование в качестве крепителя несветящегося вещества тетрафосфата бария, значительно снижающего световые параметры ламп в процессе всего срока их службы. Кроме того, использование данного крепителя в указанных процентных соотношениях не всегда приводит к хорошему закреплению люминофорного слоя на трубках-колбах. В зависимости от гранулометрического состава люминофора в промышленных условиях наблюдаются дефекты по осыпанию слоя, несмотря на увеличение содержания тетрафосфатного бария, а последнее влечет за собой сложности по обеспечению качественного выжигания слоя и, как следствие, приводит к снижению световых параметров ламп. Кроме того, использование неионогенного поверхностно-активного вещества приводит к вспениванию суспензии, что создает трудности при формировании люминофорного слоя, увеличивает брак за счет образования дефектов слоя при высыхании пузырьков воздуха.

Целью изобретения является повышение качества, упрощение и сокращение длительности технологического цикла приготовления люминофорной суспензии, а также увеличение прочности крепления люминофорного слоя к стеклу, выхода годных ламп и снижение трудоемкости их изготовления.

Цель достигается тем, что люминофорная суспензия для газоразрядных источников света, содержащая люминофор, связующее, крепитель и растворитель воду, в качестве крепителя содержит смесь метаборатов Ва и Са в равных соотношениях и пирофосфат кальция в равном соотношении к смеси метаборатов Ва и Са, при этом отношение суммы масс твердых фаз крепителя к массе люминофора составляет 0,001-0,004, а отношение массы раствора связующего к массе твердой фазы суспензии составляет 0,7-1, причем указанные компоненты взяты в следующих количествах, мас.ч. Люминофор 100 Связующее (0,5%-ный водный раствор аммоний- ной соли сополимера метил- метакрита и метакриловой кислоты) 70-100 Крепитель (смесь метабо- ратов Ва, Са и пирофосфа- та кальция) 0,1-0,4 Растворитель вода До вязкости, обеспечивающей
оптимальное люми-
нофорное покрытие
Отличие предлагаемой суспензии усматривается в замене крепителя и исключении из состава суспензии неионогенного поверхностно-активного вещества.

Выбор аммонийной соли сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты обусловлен тем, что эта соль растворима в воде и не влияет на световой поток люминесцентных ламп, поскольку, являясь легко pазлагающимся соединением, после выжигания связующего оставляет мало золы в слое в отличие от натриевых и калиевых солей того же сополимера.

Концентрация раствора аммонийной соли сополимера, равная 0,5-1,0% выбрана потому, что уменьшение концентрации не обеспечивает достаточной агрегативной и седиментационной устойчивости суспензий, а увеличение ее приводит к сильному увеличению вязкости и ухудшению качества покрытия.

Содержание метакриловой кислоты в сополимере колеблется в интервале 70-80% При увеличении содержания метакриловой кислоты усложняются процессы выделения и сушки сополимера, при уменьшении содержания метакриловой кислоты ухудшается растворимость сополимера, растворы его обладают повышенной способностью к образованию пены, что отрицательно сказывается на качестве люминофорного покрытия.

Существенное значение имеет и концентрация твердой фазы в суспензии. Отношение массы раствора (связующего) к массе твердой фазы (люминофора) должно быть в строгих пределах от 0,7-1. Если это соотношение меньше 0,7, резко снижается качество люминофорного покрытия, ухудшается его внешний вид, покрытие становится неравномерным по распределению частиц люминофора. При увеличении отношения более 1 возникают трудности с выжиганием люминофорного слоя, происходит неполное выжигание связующего из люминофорного слоя, что ухудшает зажигание ламп и снижает их светотехнические параметры.

Количественное содержание крепителя объясняется тем, что при введении его в количестве, меньшем 0,1 мас.ч. не наблюдается эффекта закрепления слоя, возникает дефекты по "облетанию" и "осыпанию" люминофорного покрытия. При введении его в количествах, больших 0,4 мас.ч. происходит снижение световых параметров ламп из-за наличия в слое большого количества несветящегося вещества крепителя и, кроме того, затрудняется зачистка концов трубок-колб после выжигания связующего вещества из-за впекания крепителя в стекло колбы, ухудшается выжигание самого связующего.

Для получения люминофорной суспензии были приготовлены четыре смеси ингредиентов, состав которых приведен в табл. 1.

Для устранения вспенивания люминофорной суспензии, содержащей в качестве связующего вещества сополимер метилметакрилата и метакриловой кислоты, без использования пеногасителя вначале готовили густой исходный лак сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты 4-5%-ной концентрации, что необходимо для более полного растворения сополимера в водном растворе аммиака. При этом количество водного аммиака, добавляемого для перевода сополимера в водорастворимое состояние, равно расчетному, исходя из количества метакриловой кислоты, на 1 г сополимера 0,4-0,5 мл. Затем из исходного лака 4-5%-ной концентрации готовили рабочий лак, путем разбавления исходного дистиллированной водой до 0,5-1%-ной концентрации.

Такое приготовление лака устраняет условия для вспенивания суспензии, поскольку только в густом лаке не менее 4-5%-ной концентрации происходит полная нейтрализация аммиака и (или) метакриловой кислоты.

Крепитель представляет собой водную суспензию смеси метаборатов Ва, Са и пирофосфата Са.

По рецептам составов 1-4 смеси готовили следующим образом. Отвешивали люминофор, растворяли в водном растворе аммиака сополимер метилметакрилата и метакриловой кислоты, получая 0,5-1%-ные растворы, готовили водную суспензию крепителя.

Крепитель готовили следующим образом: Метаборат Ва 50 г Метаборат Са 50 г Пирофосфат Са 100 г Дистиллированная вода 460 мл
Указанные компоненты крепителя помещали в четырехлитровый барабан с 2,5 кг шаров и производили размол в течение 25-30 ч.

Люминофор, водный раствор аммонийной соли сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты, водную суспензию крепителя загружали в фарфоровый барабан емкостью 60 л и размешивали 60 мин, получая таким образом водную суспензию люминофора с исходной условной вязкостью 35 с, которую в дальнейшем разбавляли дистиллированной водой до рабочей условной вязкости 16-19 с, обеспечивающей оптимальное люминофорное покрытие на трубках-колбах люминесцентных ламп.

Далее изготавливались лампы по заводской технологии. Результаты испытаний ламп приведены в табл. 2.

Как видно из таблицы, стабильность светового потока ламп ЛБ 40 с люминофорным покрытием предлагаемого состава (состав 3) превышает на 6% стабильность светового потока тех же ламп, изготовленных с использованием базовой суспензии [2]
Предложенная люминофорная суспензия может быть приготовлена как с использованием галофосфатного люминофора, так и его смесей с другими люминофорами.

По сравнению с известными данный состав люминофорной суспензии обладает следующими техническими преимуществами. Повышается качество люминофорного покрытия за счет использования нового крепителя, содержащего смесь метаборатов Са и Ва и пирофосфата кальция, а также за счет использования 0,5-1%-ного водного раствора аммонийной соли сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты при отношении массы раствора к массе твердой фазы суспензии, равном 0,7-1. Удешевляется процесс приготовления люминофорной суспензии за счет уменьшения компонентности ее состава, снижения норм расхода исходных материалов (исключения неионогенного поверхностно-активного вещества и снижения норм расхода крепителя 0,16 кг на 1000 годных ламп при использовании известного состава и 0,028 кг на то же количество ламп при использовании предлагаемого состава), а также благодаря непритязательности требований к технологическому оборудованию приготовления люминофорной суспензии и суспензии крепителя.

Вышеизложенные факторы способствуют также сокращению длительности технологического цикла приготовления люминофорной суспензии и уменьшению брака по облетанию люминофорного слоя за счет увеличения прочности крепления к стеклу в 2-3 раза.

Использование предложенного состава люминофорной суспензии позволяет улучшить светотехнические параметры люминесцентных ламп за счет повышения качества люминофорного покрытия, повысить выход годных изделий, упростить и сократить длительность приготовления люминофорной суспензии за счет уменьшения компонентности суспензии и норм расхода исходных материалов.

Использование: в производстве люминесцентных ламп низкого давления. Сущность изобретения: люминофорная суспензия для газоразрядных источников света, содержащая люминофор, связующее, крепитель и растворитель воду, в качестве крепителя содержит смесь метаборатов Ba и Ca в равных соотношениях и пирофосфат кальция в равном соотношении к смеси метаборатов Ba и Ca. Отношение суммы масс твердых фаз крепителя к массе люминофора составляет 0,001 0,004, а отношение массы раствора связующего к массе твердой фазы суспензии составляет 0,7 1. Указанные компоненты взяты в следующих количествах мас.ч. люминофор 100, связующее (0,5 1%-ный водный раствор аммонийной соли сополимера метилметакрита и метакриловой кислоты) 70 100, крепитель (смесь метаборатов Ba, Ca и пирофосфата кальция) 0,1 0,4, растворитель вода до вязкости, обеспечивающей оптимальное люминофорное покрытие. 2 табл.

ЛЮМИНОФОРНАЯ СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА, содержащая люминофор, 0,5 1% -ный водный раствор аммонийной соли сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты в качестве связующего, крепитель и растворитель воду, отличающаяся тем, что в качестве крепителя она содержит смесь метаборатов Ва и Са в равных соотношениях и пирофосфат кальция в равном соотношении к смеси метаборатов Ва и Са, при этом отношение суммы масс твердых фаз крепителя к массе люминофора составляет 0,001 0,004, а отношение массы раствора упомянутого связующего к массе твердой фазы суспензии составляет 0,7 1,0, причем указанные компоненты взяты в следующих количествах, мас.ч.

Люминофор 100
0,5 1%-ный Водный раствор аммонийной соли сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты 70 100
Смесь метаборатов Ва и Са и пирофосфата кальция 0,1 0,4
Вода До вязкости, обеспечивающей оптимальное люминофорное покрытие.