CH190266A - Verfahren zur Herstellung von elektrischen Entladungsgefässen mit einem auf einer Glaswand aufgebrachten Luminophorbelag. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von elektrischen Entladungsgefässen mit einem auf einer  Glaswand aufgebrachten     Luminophorbelag.       Die Erfindung     betrifft        ein    Verfahren zur  Herstellung von     elektrischen        Entladungs-          g        o        efässen        mit        einem        auf        einer        Glaswand        auf-          ,gebrachten        Belag    von     Luminophoren,

      also  Stoffen, die     fluoreszieren    oder phosphores  zieren. Die     Luminophore    können auf der  Innenwandung von elektrischen Entladungs  lampen oder auf besonderen, diesen zugeord  neten Glasschirmen oder Glashüllen aufge  bracht sein.

   Das Anbringen derartiger  Stoffe geschah bisher entweder durch Auf  tragen oder Aufspritzen eines aus dem     Lu-          minophor    und einem     Bindemittel    bestehen  den Gemisches auf die Glaswand und     nach-          herige    Trocknung des Gemisches, oder auch       dadurch,    dass auf die Glaswand vorerst eine  gut haftende, leicht flüchtige Bindemittel  schicht aufgebracht und dann auf diese die       Luminophore    aufgestäubt wurden unter nach  heriger Verflüchtigung der Bindemittel  schicht durch Erhitzen der Glaswand.

   Auch    ist es des weiteren bekannt, einen den     Lu-          minophor    enthaltenden     Überzug,    zum Bei  spiel     aus    einem     Glaslot    oder aus Wasser  glas, auf der Glaswand     aufzuschmelzen.     



  Während die nach den ersten beiden  Verfahren auf der Glaswand angebrachten       Luminophore    keine genügende Haftfähigkeit       besitzen    und     demgemäss    keine grossen     Er-          schütterungen    vertragen, verlieren die nach  dem dritten Verfahren angebrachten     Lumino-          phore        durch        ihre        Einbettung    in den     Glaslot-          oder        Wasserglasüberzug        ausserordentlich    an  Helligkeit.

   Man hat .daher auch schon bei  genügend temperaturbeständigen     Lumino-          phoren        vorgeschlagen,    die     Glaswand    mit dem  locker darauf sitzenden,     pulverförmigen        Lu-          minophor        bis    zur beginnenden Erweichung  der Glaswand zu erhitzen und die     Pulver-          teilohen    auf :

  diese Weise an der     Glaswand          a.nzufritten.        Dabei    wird aber     zwischen    der       Verflüchtigung    des     Bindemittels    und der be-      Kinnenden     Erweichung    er     Glaswand        ein          Temperaturgebiet        durchlaufen,

      in     dem    die       Pulverteilchen    frei beweglich sind und in  folge der für die     Erwärmung    erforderlichen  Bewegung der Lampe oder des     Schirmes     leicht ihre Lage verändern     und    so zu     Un-          regelmässigkeiten    in der Schicht     Veranlas-          simg    geben.  



  Eine völlig gleichmässige     Luminophor-          schicht,    die auch bei     Bewegungen    der Ent  ladungsröhre oder des Schirmes während und  nach dem Auftragen des     Luminophors    gleich  bleibt, wird unter     Benutzung    einer auf die       Glaswand,        aufgebrachten    Bindemittelschicht  erfindungsgemäss :

  dann erhalten, wenn als  Bindemittel eine Säure eines     Elementes    der  5.     Gruppe    des periodischen Systems, insbe  sondere Phosphorsäure     verwendet        wird,    die  nach -dem     Aufbringen    der     Luminophorschieht     zum Eintrocknen gebracht     wird    und unter  chemischer     Reaktion    mit der Glassubstanz  eine den     Luminophor    tragende,     zementartige     Bindeschicht     bildet.     



  Die Phosphorsäure     kann.    als konzen  trierte     Lösung    oder aber auch in wässriger  oder alkoholischer     Verdünnung    angewandt       werden.    Es kann jede     beliebige    bekannte  Phosphorsäure, zum Beispiel     Ortho-    oder       AZetaphosphorsäure,        verwendet    werden.

    Zweckmässig wird zuerst .die Glasoberfläche  der     Röhrenwandunig    des Schirmes oder der  gleichen mit einer stark verdünnten Phos  phorsäure     bestrichen,    das     Zinksilikatpulver     oder ein     anderer,    pulverförmiger     Luminophor          aufgestäubt    und     alsdann    endlich die so vor  bereitete Glasfläche erhitzt,     um    das Ein  trocknen der     Bindemittelschicht    zu begün  stigen.

   Dann     entweicht        zuerst,das    Lösungs  mittel der Phosphorsäure,     etwa    Alkohol oder  Wasser, wobei die Teilchen des Zinksilikates  auf der klebrigen :Schicht der glasigen Phos  phorsäure in ihrer ursprünglichen Lage ver  bleiben,     bis    bei genügend hoher     Temperatur     die     zurückgebliebene        Phosphorsäureschicht     auf ,der     Glasoberfläche    unter chemischer Re  aktion mit der     Glassubstanz        zementartig    er  härtet.

   Nach der Abkühlung sind     dann    die       Zinksilikatteilehen        auf    der     zementartigen            Phosphorsäure    enthaltenden Schicht gebun  den.

   Damit die     Luminophorstrahlung    besser  zur Wirkung gelangen kann, wird zweck  mässig nur eine etwa 0,5     bis    2,5     %ige    Lösung  von wasserfreier Phosphorsäure in     einem          wasserfreien        Lösungsmittel,        etwa    Methyl  alkohol oder     Aceton,    verwendet, um mit Si  cherheit eine gleichmässig hauchdünn     erstar-          rende,    zementartige Phosphorsäure enthal  tende     Schicht    zu erhalten,

   aus der die     Liz-          minophorteilchen    mit einem grossen Teil ihrer       Oberfläche    herausragen. Die     Haftfähigkeit     einer derartigen     Luminophorschicht    reicht  für viele     Zwecke    vollkommen     aus    und es       tritt    .dabei auch     praktisch    kein     chemischer     Angriff der     Luminophore    durch die Phos  phorsäure ein.

   Will man     dieses    aber mit  Sicherheit vermeiden und     gleichzeitig    .durch  Verwendung einer etwas dickeren     Schicht    die  Haftfähigkeit der     Luminophorteilchen    er  höhen, so kann der Phosphorsäure noch Zink  oxyd oder ein ähnlicher, :die Reaktionsfähig  keit der Phosphorsäure mit dem     Luminophor          herabsetzender.Stoff    zugesetzt werden.

   Durch  den     Zusatz    wird nämlich dem Bestreben der  Phosphorsäure, dem meist     zinkhaltigen        Lu-          minophor    Zink     in    irgendeiner     Form    zu ent  ziehen,     vorgebeugt.    Das der Phosphorsäure       zugesetzte    Zinkoxyd dient dabei auch     noch     dazu,

   die Bildung der     zementartigen        Zwi-          schenschicht        aus    der Phosphorsäure     und    der       Glassubstanz    zu     begünstigen.    Dem     Zinkoxyd     in der Wirkung ähnlich ist zum Beispiel  auch     Kaolin.     



  Das Verfahren nach der Erfindung hat  noch den besonderen Vorteil, dass dabei die  verwendbare Teilchengrösse des     Lumino-          phores        praktisch        unbeschränkt    ist,     während     man mit den meisten der bisher     bekannten     Verfahren nur Teilchen     begrenzter    Korn  grösse aufbringen     konnte.     



  Eine gleich     gute    Haftfähigkeit der     Lu-          minophorschicht    ohne Beeinträchtigung der       Lichtumsetzung    durch die     Luminophor-          schieht    wird, wie festgestellt wurde, auch       dann        erhalten,        wenn    an Stelle von Phosphor  säure die dieser     chemisch    sehr     nahestehenden     Säuren der zur .gleichen Gruppe des perio-           dischen    Systems gehörigen Elemente Arsen  und Antimon     verwendet    werden.

   Auch diese  beiden     Säuren    bilden, wenn sie nach dem  Aufbringen der     Luminophorschicht    mit oder  ohne     Erwärmen    zum Eintrocknen     ,gebracht     werden, zufolge     chemischer        Reaktion    mit -der  Glassubstanz eine den     Luminophor    tragende,       zementartige    Bindeschicht, die     eine    grosse       Haftfähigkeit    der     Luminophorschicht    ver  bürgt.

   Hierbei ergibt sich sogar noch .der zu  sätzliche     Vorteil    einer     leichteren    und sicheren  Herstellungsweise des     Luminophorbelages,    da  die     genannten    beiden Säuren im, Gegensatz  zu Phosphorsäure nicht hygroskopisch sind,  daher keinen die     Verarbeitung    störenden  Wasserdampf aus der     Luft    an sieh reissen.  



  Die     Bindemittelschichten    aus Phosphor  säure, Arsensäure oder     Antimonsäure    sind  nicht nur zur     Befestigung    von einschichtigen       Luminophorbelägen,    sondern auch mehr  schichtigen     Luminophorbelägen        geeignet.    Um  bei der     Befestigung        mehrschichtiger        Lumino-          phorbeläge    letzteren eine     gmössere    innere Fe  stigkeit zu geben und     gleichzeitig    die Aus  beute an     Fluoreszenzlicht    und die Bestän  digkeit gegen die Einwirkung der Entladung  

  zu erhöhen, ist es zweckmässig, den     Überein-          anderliegenden        Luminophorschichten    eine  nach der     Glasunterlage    hin abnehmende  Korngrösse zu geben     und        ausserdem    jede     liu-          minophorschicht    mit der darunter liegenden  und die     unterste    mit der     Glasunterlage,    also       beispielsweise,der    Röhren- oder Schirmwand,  mittels einer aus einer Säure eines Elementes  der 5.

   Gruppe des periodischen     Systems    be  stehenden Bindemittelschicht, also etwa durch  eine Phosphorsäure-, Arsensäure- oder An  timonsäureschicht zu     verbinden.    Die der       Glasunterlage    am nächsten liegende     unterste          Luminophorschicht    aus feinen     Luminophor-          körnern,begünstigt    das Haften der     darüber-          liegenden        Luminophorschicht    mit weniger       feinen    Körnern,

   da sie wie eine     Aufrauhung     der     Glasoberfläche        wirkt.    Das Entsprechende  gilt     jeweils    für jede weitere darüber liegende  Schicht des     Luminophorbelages.    Dem Licht  auffall     ist    ,dabei die Schicht milden grössten       Luminophorkörnern        am    meisten     ausgesetzt,       was wesentlich ist, da grössere Körner der  Wirkung der Entladung besser als kleinere  Körner     widerstehen    und da ausserdem grössere  Körner in ,

  der     Regel    die auffallende Strah  lung mit besserem Wirkungsgrad als klei  nere Körner in     Fluoreszenzlicht    umsetzen.       Jede    der zwischengelagerten     Schichten    aus  Phosphorsäure, Arsensäure oder     Antimon-          säure    erstarrt mit oder ohne Erwärmung  unter chemischer Reaktion mitden     Lumino-          phorkörnern    und der Glassubstanz der Unter  lage zu einer durchsichtigen, starren Masse.  Alle     Luminophorsehichten    werden dadurch       untereinander        und    auch mit der Glasunter  lage fest verbunden.

   Der gesamte Belag kann  durch den festen     Zusammenhalt    seiner einzel  nen Schichten ohne Gefahr eines     Abfallens     der äussern Körner eine zu einer weiteren       Steigerung    der     Lichtausbeute    führende,       grösstmögliche    .Schichtdicke erhalten.  



  Die Herstellung eines     mehrschichtigen          Luminophorbelages    nach ,der Erfindung kann  etwa in folgender Weise erfolgen:  Auf die     Glasunterlage,    zum Beispiel die  Innenwand einer     Edelgas    und     Quecksilber     enthaltenden     Entladungslampe    wird vorerst  eine     dünne        Schicht    von in     Azeton        gelöster     Phosphorsäure, Arsensäure oder Antimon  säure ausgebreitet,

       und    zwar wird hierzu vor  zugsweise eine 5      /o        ige    Lösung von Phosphor  säure in     Azeton    verwendet. Auf     diese        Phos-          phorsäureschicht        wird        dann        eine        Zänksilikat-          schicht    von     1-10,u        Korngrössendurchmesser     aufgebracht.

       Naehdem.    die Phosphorsäure  schicht zum Trocknen gekommen ist,     gege-          benenfalls    unter zusätzlicher Anwendung von  Wärme, wird auf die     Zinksilikatschicht    eine       zweite        Phosphorsäureschicht    aufgebracht, zu  deren Herstellung aber vorzugsweise nur eine  0,1 bis     0,5%ige    Lösung von     Phorphorsäure     in Azeton verwendet wird.

   Auf diese zweite       Phosphorsäureschicht    wird dann eine zweite       Zinksilikatschicht    aufgebracht, deren Körner  einen     Durchmesser    von     10-40,u    haben. Da  ,die     zweite        Phosphorsäureschicht    nur hauch  dünn     ist,    so     dass    die     wellige    Oberfläche der       ersten        Zinksilikatschicht        erhalten    bleibt,

   so  können die Körner der zweiten Zinksilikat-           schicht    die Vertiefungen der     ersten    Zink  silikatsehicht ausfüllen und an der ersten       Zinksilikatschicht        bezw.    der auf dieser  hauchdünn     ausgebreiteten        Phosphorsäure-          se    einen guten Halt finden.

   Nach dem  Eintrocknen der zweiten     Phosphorsäure-          schioht    kann in     gleicher    Weise eine dritte       Zinksilikatschicht,    deren Körner einen Durch  messer von     40-8U        ,u    besitzen,     wiederum     unter     Zwischenfügung    einer     hauchdünnen          Phosphorsäureschieht    aufgebracht werden.

    Die Anzahl der     übereinander    anzubringenden       Zinksilikatschichten    und Phosphor     säureschich-          ten        richtet    sich nach der Stärke und Art der  auffallenden Strahlung. Durch den Aufbau  des     Belages    aus Schichten verschiedener  Korngrösse wird ein lückenloseres Gesamt  gefüge als bei wahlloser     Korngrössenanord-          nung        erreicht,    was ebenfalls die Umsetzung  der auffallenden Strahlung in     Fluoreszenz-          licht    begünstigt.  



  An .Stelle des erwähnten Zinksilikates  kann auch ein beliebiger anderer     Lumino-          phor,    zum Beispiel     Cad@miumjsilikat,    Zink  sulfid,     Calciumwolframat    oder Magnesium  wolframat, und an Stelle von Phosphorsäure  auch Arsensäure oder     Antimonsäure    verwen  det werden.  



  Eine weitere Besserung der Farbe und  unter Umständen auch der Lichtausbeute .des       Luminophorbelages    kann erreicht werden,  wenn die     Luminophorscnächten        verschiedener     Korngrösse auch aus verschieden fluoreszie  renden Stoffen bestehen.

       Fers    kann zum Bei  spiel ein grünfluoreszierendes oder gelbfluo  reszierendes Zinksilikat für die     eine    Schicht,  und ein blaufluoreszierendes     Galciumwol-          fra.mat    für die zweite Schicht angewendet  werden, wobei     natürlich    wiederum eine Zwi  schenschicht aus Phosphorsäure,

       Arsensäure     oder     Antimonsäure    vorgesehen werden     muss.     Es     können    auch mehrere Schichten von Zink  silikat verschiedener Korngrösse mit einer  oder mehreren Schichten     Calciumwolframat     unter     Zwischenfügung    von Schichten aus  Phosphorsäure, Arsensäure oder Antimon  säure übereinander aufgebaut werden oder  sogar noch mehrere, zum Beispiel drei ver-         schiedene        Fluoreszenzstoffschichten    Überein  ander angebracht werden.

   Sind dabei die       Luminophore    durch Strahlung verschiedener  Wellenlänge     anregbar,    so wird der Aufbau  zweckmässig so geschehen, dass der durch die  kurzwelligere Strahlung     anregbare        Lumino-          phor    durch die Strahlung der Lichtquelle.  etwa eine     Quecks.ilberdampfentladung,    zuerst  getroffen wird. .  



  Um den     mehrschichtigen    Belag sicher vor  der     Einwirkung    der Entladung zu     schützen,          kann    seine oberste     Luminophorschicht    mit  einer Schutzschicht aus Phosphorsäure, Ar  sensäure oder     Antimonsäure    überzogen wer  den. Zur Verstärkung der Schutzwirkung  kann auf die Schutzschicht auch noch eine       Schicht    aus Quarzpulver aufgebracht werden,  die zufolge der Durchlässigkeit -des Quarz  pulvers für ultraviolette Strahlen die Licht  umsetzung im     Luminophorbela-g    nicht herab  setzt.  



  In an sich     bekannter    Weise kann die  Röhrenwand oder eine die Röhre unischlie  ssende Hülle aus einem     unerwünschte    Strah  lung     absorbierenden,    gefärbten Glase be  stehen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Herstellung von elektri schen Entladungsgefässen mit ,einem auf einer Glaswand aufgebrachten Luminophor- belag unter Benutzung einer auf die Glas w and aufgebrachten Bindemittelschicht, da durch .gekennzeichnet, dass als Bindemittel eine Säure eines Elementes der 5.

   Gruppe des periodischen Systems verwendet wird, die nach dem Aufbringen der Luminophorschicht zum Eintrocknen gebracht wird und unter chemischer Reaktion mit der Glassubstanz eine den Luminophor tragende, zementartige Bindeschicht bildet. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass das Eintrock nen der Luminophorschicht durch Erwär men der Glasunterlage begünstigt wird. Z.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Binde mittel Phosphorsäure verwendet wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, ,dadurch gekennzeich net, da.ss der Phosphorsäure noch ein die Reaktionsfähigkeit der Phosphorsäure mit dem Luminophor herabsetzender Stoff zugesetzt wird. 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 2 und 3, dadurch ge kennzeichnet, dass der Phosphorsäure noch Zinkoxyd zugesetzt wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 2 und 3, dadurch ge kennzeichnet, dass der Phosphorsäure noch Kaolin zugesetzt wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Binde- mittel Arsensäure verwendet wird. 7.

   Verfahren nach Patenta,uspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Binde mittel Antimonsäure verwendet wird. PATENTANSPRUCH II: Nach dem Verfahren gemäss Patentan spruch I erhaltene elektrische Entladungs röhre, mit einem auf einer Glaswand auf gebrachten Luminophorbelag, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Luminophorbelag mit der Glasunterlage durch eine eine Säure eines Elementes der 5. Gruppe des periodi schen Systems enthaltende Bindeschicht ver bunden ist.

   <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> B. Elektrische Entladungsröhre nach Pa tentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, da,ss der Luminophorbelag mit der Glas unterlage durch eine Phosphorsäure ent- haltende Bindeschicht verbunden ist. 9. Elektrische Entladungsröhre nach Pa tentanspruch II,,dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophorbelag mit der Glas- unterlage durch eine Arsensäure enthal tende Bindeschicht verbunden ist. 10.

   Elektrische Entladungsröhre nach Pa tentanspruch II, dadurch gekennzeich net, dass der Luminophorbelag mit der Glasunterlage durch eine Antimonsäure enthaltende Bindeschicht verbunden ist. 11.

   Elektrische Entladungsröhre nach Pa tentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophorbelag mehrschichtig ist und die übereinanderliegenden Lu- minophorschichten eine nach der Glas unterlage hin abnehmende Korngrösse besitzen, und dass jede Schicht mit der darunter liegenden und die unterste mit der Glasunterlage mittels einer eine Säure eines Elementes der 5.

   Gruppe -des periodischen Systems enthaltenden Binde schicht verbunden ist. 12. Elektrische Entladungsröhre nach Pa tentanspruch II und Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lumino- phorschiehten verschiedener Korngrösse aus verschiedenen Fluoreszenzstoffen be stehen.

   13. Elektrische Entladungsröhre nach Pa tentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf dem Luminophorbelag eine Schutzschicht aus einer Säure. eines Ele mentes der 5. Gruppe des periodischen Systems befindet. 14.

   Elektrische Entladungsröhre nach Pa- tentanspruch II und Unteranspruch 13, .dadurch gekennzeichnet, dass auf der Schutzschicht eine weitere Schutzschicht aus Quarzpulver angebracht ist. 15.

   Elektrische Entladungsröhre nach Pa tentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass -die Röhrenwand aus gefärbtem Glase besteht. 16. Elektrische Entladungsröhre nach Pa- tentanspruch II, dadurch gekennzeich net, dass eine die Röhre umschliessende Hülle aus gefärbtem Glase besteht.