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Procédé pour revêtir la surface intérieure de corps tubulaires.
La présente invention concerne un procédé perfec- tionné pour revêtir d'une couche de poudre luminescente, la surface intérieure de lampes à décharge tubulaires fluorescen- tes.
Le problème de la production de couches intérieures pour lampes à décharge donnant entière satisfaction n'est cer- tes pas facile à résoudre et beaucoup de recherches ont été faites dans ce but, depuis longtemps et dans plusieurs pays.
Les propriétés que doit posséder une bonne couche sont principalement celles d'uniformité, d'aptitude à supporter les manipulations subséquentes à la fabrication de la lampe et, pendant l'emploi de celle-ci, de ne point dégager des substances suscep- tibles d'en troubler le fonctionnement. En vue de satisfaire à ces différentes conditions, il a été d'abord proposé de pas- ser à travers le tube à revêtir - lequel constitue d'ailleurs une portion de l'enveloppe de la lampe à décharge - un tampon imprégné d'un liant tel que la. glycérine, étalant sur la sur- face interne du tube une très fine pellicule du dit liant, et d'appliquer ensuite sur cette surface ainsi imprégnée, la ma- tière luminescente pulvérisée. Le tube était alors passé au four pour le séchage.
D'autres travaux conduisirent à un procé- dé selon lequel la matière luminescente est mise en suspension dans un liant convenable lequel est ensuite versé dans le tube, l'excès de suspension étant déversé hors de celui-ci, le tube étant ensuite chauffé pour évaporer ou éliminer le résidu du @
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liant. Ce procédé donne des couches de bonne qualité en ce qui concerne l'uniformité -qualité indispensable si l'on désire que la lampe donne une lumière sans taches ni stries - et aussi quant à l'adhérence de la poudre qui ne doit évide,,,,,-ment pas se détacher du tube à la suite de chocs inévitables dûs aux manipulations de la lampe terminée, manipulations qui doivent naturellement être exécutées avec un certain soin.
De plus, pour autant que I'élimination du liant par chauffage ait été convenablement exécutée, la couche déposée ne dégage pas, pendant la. durée de la lampe, des gaz ou vapeurs susceptibles d'en troubler le fonctionnement.
On conçoit cependant que l'utilisation d'un liant, suivie de la dispersion et de l'élimination de celui-ci, constitue une complication et crée une source de difficultés bien connues des fabricants. Depuis quelques années il a été reconnu que tout procédé qui ne comporterait pas l'emploi d'un liant sans présenter de ce fait des désavantages concomitants, serait très précieux.
Divers procédés de recouvrement d'écrans de tubes à rayons cathodiques, au moyen de corps luminescents, sans utilisation d'un liant, sont connus depuis plusieurs années. Un de ces procédés est décrit dans le brevet anglais n 456. 755. Dans un procédé typique de ce genre, le produit luminescent finement pulvérisé en suspension dans un liquide se dépose par gravité sur l'écran du tube à rayons cathodiques; pour autant que l'écran soit propre et que l'électrisation des particules soit convenable, une couche uniforme et suffisamment adhérente peut être obtenue. Lors du dépôt par gravité de ces couches, grand soin a toujours été pris de ne point secouer le tube à rayons cathodiques avant la fin du procédé, ni avant l'élimination du liquide ayant servi à faire la suspension.
D'autre part, au cours du dépôt des particules, il faut veiller à ce qu'il ne se produise pas de courants de convection (thermiques ou autres) dans la suspension ; cet effet celle-ci doit avoir la même température que l'ampoule. L'absence des précautions susdites peut conduire à l'obtention d'une couche non-uniforme.
Dans le cas des tubes à rayons cathodiques, on peut faire observer que la surface de dépôt de la matière luminescente est pratiquement plane et que le dépôt par gravité ne peut évidemment pas leur être applique pour recouvrir la surface entière du tube. Or, on a trouvé, contrairement à toutes prévisions basées sur l'expérience de la sensibilité du processus de dépôt par gravité et sur l'effet nuisible des vibrations, que des couches uniformes et adhérentes peuvent être déposées sur la surface interne du tube par centrifugation. Le fait que les vibrations et les secousses inévitablementengendrées par la rotation du tube autour de son axe, n'altèrent pas l'uniformité de la couche, est non seulement contraire aux prévisions, mais le procédé présente de plus un avantage inattendu.
Il est bien connu que le processus de dépôt du produit luminescent sous forme de particules ayant le volume déterminé pour revêtir les tubes à rayons cathodiques et les lampes fluorescentes, obéit à la loi de Stoke; et cependant on a décou- vert ceci : que le dépôt par gravité d'une poudre dans un tube à rayons cathodiques nécessite une durée d'environ une heure pour produire une couche adhérente, le dépôt par centrifugation d'une poudre à particules de volume et de densité comparables, dans un tube tournant à une vitesse telle que l'accélération centripète soit égale au quadrauple de celle due à la gravité, peut être terminé au bout d'environ deux minutes.
On a également trouvé que dans le cas d'un tube de petit diamètre et dont l'axe est vertical, à une vitesse telle que l'accélération centripète à sa périphérie. était égale à celle due à la gravité, on peut obtenir un revêtement satisfaisant au bout d'environ 5 à 10 minutes. On
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ne connaît aucune explication de cette réduction inattendue de la durée de l'opération.
Conformément à l'invention donc, la surface intérieure de corps tubulaires destinés aux lampes à décharge fluorescente, est recouverte d'une couche adhérente de matière luminescente pulvériséç, par rotation du corps tubulaire autour de son axe, la couche étant'déposée par centrifugation à partir d'une suspension, contenue dans le tube, d'une poudre luminescente dans un liquide de densité inférieure a celle de la poudre, la dite suspension étant ensuite éliminée et la poudre déposée soumise à un séchage. L'utilisation d'un liant est superflue. Le tube ainsi recouvert peut être transformé en une lampe tubulaire fluorescente, suivant le procédé usuel, bien connu.
Afin de conduire le procédé à bonne fin, certaines précautions doivent être prises. Dans le*cas du dépôt de la couche par gravité les particules de la poudre doivént être d'un degré de finesse suffisant et les surfaces à revêtir doivent être propres.
Le ralentissement du tube, après le dépôt, ne doit pas être trop rapide, sinon le mouvement de la suspension qui en résulterait, pourrait enlever la couche fraîchement déposée. En outre, lors de l'éva- duation de la suspension hors du tube, la surface du liquide passant sur la surface revêtue ne doit pas porter de bulles ni de particules flottantes quelconques (autres bien entendu, que celles du produit luminescent), ces bulles et particules étant susceptibles d'enlever ou d'altérer la couche fraîchement déposée avec laquelle elles prennent contact.
Le remplissage du tube peut être effectué soit en obturant une de ses extrémités et en y introduisant la suspension, soit par immersion du tube dans un récipient contenant la suspension.
Dans l'un ou l'autre cas, le fait essentiel est que, lorsque le tube est mis en rotation, le liquide y contenu soit entraîné par ce mouvement de manière a produire l'action centrifugeante désirée.
Le tube est alors monté sur un support rotatif convenable, son axe étant vertical ou horizontal, puis est mis en rotation. Si le tube a été rempli de liquide, mais non par immersion, il.est généralement préférable de le monter avec son axe disposé verticalement; le tube est alors mis en rotation, suivant des nécessités d'ordre pratique, à une vitesse telle que l'accélération centripète de la périphérie du tube dépasse substantiellement celle due à la gravité, car si la vitesse de rotation est trop faible, la séparation se feraitnon seulement moins vite que par la gravité, mais tout le bénéfice de l'invention, c'est-à-dire, la vites,se avec laquelle le dépôt peut être obtenu, serait perdu.
Le liquide utilisé pour la préparation de la suspension peut être de l'eau ou un liquide organique tel que l'acétate butylique. L'eau est de préférence distillée et libre de tout électrolyte; le liquide organique doit être d'un degré de pureté admissible. Il est évidemment essentiel qu'aucùne réaction entre le liquide et la poudre ne se produise, une telle éventualité pouvant altérer les propriétés luminescentes de la poudre.
Dans le but d'assurer le succès de ce procédé de dépôt, il est essentiel que les particules de la poudre en suspension soient convenablement électrisées. Par exemple, si les particules sont trop chargées, comme c'est fréquemment le cas d'une poudre fraîchement moulue, il pourrait en résulter une adhérence et une uniformité médiocres. Par contre, une charge insuffisante des particules, décelée par une tendance à la floculation, entraîne une mauvaise adhérence.
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Les particules de la poudre sont amenées à la grosseur désirée par mouture avec le liquide de suspension, opération au cours de laquelle les particules acquièrent une charge électrique.
La poudre de certains produits, par exemple, du tungstate de magné- sium, obtenue par précipitation ou par voie humide, peut ne jamais produire la charge nécessaire des particules, même par mouture dans un liquide organique, probablement à cause de la présence d'une quantité considérable d'électrolyte sous forme de fondants ou analogues. Il est toutefois possible de déposer de telles poudres en mélangeant la matière moulue à une autre poudre, telle que du silicate double de béryllium et de zinc, laquelle présente une charge excessive. La forte densité du tungstate de magnésium pulvérisé accroît la difficulté du dépôt des particules par ce moyen et il est avantageux, à ce point de vue également, de déposer cette poudre mélangée à des matières moins denses telles que le silicate de zinc et de béryllium, suivant la description donnée ci-après.
Si les particules sont trop chargées après la mouture, elles peuvent être amenées à l'état désiré en les laissant reposer dans le liquide de suspension pendant un temps, dépendant, entre autres, de la concentration de la poudre en suspension. Les suspensions aqueuses exigent généralement un temps de repos plus court que les liquides organiques, probablement à cause de leur plus haute conductibilité él ectrique.
Un moyen plus commode de réduction de la charge électrostatique des particules consiste à neutraliser partiellement les charges par l'addition d'une matière à surface active possédant une charge de signe contraire, ou à augmenter la conductibilité de la suspension par l'addition d'électrolyte.
Un mode d'exécution du procédé de dépôt conforme à l'invention sera maintenant décrit d'une manière plus détaillée au moyen d'un exemple. 500 gr. de silicate double de béryllium et de zinc, mélangés à un litre d'eau distillée, sont moulus dans un broyeur à boulets en porcelaine jusqu'à une grosseur des grains d'environ 1 à 5 . Un broyeur de 0 x 92 pouces, contenant 250 boulets de 3/4 pouce de diamètre environ tournant à 45 tours/ minute pendant 6 heures, peut normalement produire la grosseur de grain désirée. La solution est obtenue par l'addition d'environ 5 ml. du produit moulu à un litre d'eau distillée en ajoutant une substance à cations actifs ou un électrolyte, dans le but de réduire la charge négative des particules.
Une addition convenable consiste en 1,5 parties par million de lissolamine (voir exemple n 13026/43) ou en 11 parties par million de CuSo4.5H20. la solution doit être utilisée immédiatement.
La nature précise et la quantité exacte de la substance à surface active ou de l'électrolyte à ajouter dans tel ou tel cas dépendent de la composition du produit luminescent et de l'état de la suspension et doivent être déterminées par des essais. Ainsi qu'il a été dit plus haut, cette addition peut être rendue inutile en laissant reposer la solution ainsi préparée pendant environ 12 heures.
Le tube rectiligne à revêtir est lavé avec une solution à 10% de HCl, rincé à l'eau chaude puis à l'eau distillée.
La suspension est alors versée dans le tube (mesurant, dans cet exemple, 5 pieds de long et pouces de diamètre) fermé à son extrémité inférieure et tenu verticalement. Le tube est monté sur des supports convenables (par exemple, sur des tampons en caoutchouc obturant les deux extrémités du tube et supportés par des tourillons tournant dans des paliers) et mis en rotation à une vitesse d'environ 400 tours par minute pendant 1,5 minutes. A la
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fin de cette période, le tube est doucement ralenti puis arrêté, la surface libre du liquide est examinée en vue de s'assurer de l'absence de bulles (les bulles qui seraient présentes sont enlevées) et le liquide est évacué doucement par un robinet que comporte le dispositif d'obturation prévu à l'extrémité inférieure du tube.
Celui-ci est alors séché, en position verticale (par exemple par un courant d'air chaud circulant à l'intérieur). La surface inté- rieure du tube est revêtue d'une couche, uniformément déposée, .et bien adhérente. Le tube .est alors façonné en lampe à décharge, par le procédé habituel, sans nécessiter aucun traitement supplémentaire.
Un deuxième procédé de formation du dépôt conforme à l'invention est décrit ci-après. Du tungstate de magnésium est moulu exactement de la manière décrite dans l'exemple précédent pour le silicate double de zinc et de béryllium. La suspension est préparée en ajoutant 3 ml. du produit moulu ainsi que 2 ml. du silicate double à un litre d'eau distillée. Les particules de tungstàte partiellement floculé réduisent la charge négative des particules du silicate double de zinc et de béryllium, de sorte que très peu d'additions sont nécessaires. Si la suspension doit être employée immédiatement, il est préférable d'y ajouter environ 0,3 partie par million de lissolamine A ou 2 parties par million de CuSo4.5H2o.
Ici encore, la quantité exacte doit être déterminée par des essais.
On procédé ensuite comme il.est décrit dans, l'exemple précédent.
Dans un troisième exemple d'application, on moud un mélange comprenant 275 gr. de tungstate de magnésium et,225 gr. de silicate double de zinc et de béryllium, dans un litre d'acétate butylique. Le moulin et autres détails sont comme ci-dessus, mais la durée de la mouture est de 5 heures. La suspension est préparée en ajoutant 5 ml. du produit moulu à 1 litre d'acétate butylique.
Le procédé est poursuivi comme ci-dessus sauf qu'aucune addition n'est faite et que le tube doit être séché avant d'y introduire la suspension.
Lorsque la couche est déposée par immersion du tube dans un bain de la suspension, ce tube est mis en rotation autour de son axe horizontal; pour des raisons de commodité (selon les dimensions du tube) les extrémités du tube peuvent être obturées après l'immersion, afin d'empêcher toute circulation axiale gênante du liquide dans Ie voisinage des extrémités du tube.
Des essais permettront de déterminer, dans chaque cas, s'il y a lieu d'obturer les extrémités du tube..Tout comme dans le cas du tube rempli de liquide et mis en rotation autour de son axe vertical (comme décrit ci-dessus), le liquide doit être évacué avec précautions hors du tube revêtu afin de ne point détériorer la couche, dans le cas du tube immergé dans le bain, ce tube devra être soulevé doucement hors de celui-ci afin que le courant de liquide s'en échappant lors de cette opération, ne vienne pas abîmer la couche. De toute évidence des soins devront être pris pour empêcher des bulles ou autres corps flottants de rayer la couche fraîchement déposée, lors de l'évacuation du liquide.
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