JPH02192435A

JPH02192435A - 光拡散ガラス外被の製造装置

Info

Publication number: JPH02192435A
Application number: JP24048089A
Authority: JP
Inventors: William A L Cox; ウイリアム　アルフレッド　ローレンス　コックス; Michael J Rose; マイケル　ジョン　ローズ
Original assignee: Glass Bulbs Ltd
Current assignee: Glass Bulbs Ltd
Priority date: 1988-09-16
Filing date: 1989-09-16
Publication date: 1990-07-30
Also published as: HUT55167A; DE68904021T2; EP0359560A3; ES2037957T3; HU210850B; EP0359560B1; EP0359560A2; DE68904021D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は光拡散被覆を有する光拡散ガラス外被（ｇｌａ
ｓｓ　ｅｎｖｅｌｏｐｅ）の製造装置に関する。

［従来の技術］白熱電球の製造においては、電球のガラス外被は専門の
ガラス製造業者によって製造され、フィラメント及びガ
ラスの張りを外被の首部にシールして電球を仕上げるの
は電球製造業者によって行われるのが一般的である。

従来は、ガラス外被の内面を酸性エツチングで処理して
、従来の真珠色の電球のような光拡散効果を得ている。

酸性エツチングの度合を徐々に落とすと拡散の量も徐々
に落ちて、「サテン状の霜」の仕上げまたは「光拡散」
の仕上げのような作用を生じる。光拡散の効果を得る目
的は、フィラメントからの光を拡散して、多量の光量（
ルーメン効果）の損失なしでフィラメントを不鮮明にす
ることである。

しかし酸性エツチングでは色彩効果やその他の効果は得
られない。更に、酸性エツチングの方法は高価であり、
またフッ化水素酸を基礎とする材料を使用するため危険
であるという両方の欠点がある。

光拡散性及びその他の特殊な効果はガラス外被の内面に
粉末被覆を施すことによっても得られる。

粉末をガラス外被内に導入した溶液から沈澱させるが、
これは、溶剤と結合剤をガラス外被内に導入する際の複
雑性を伴なう。

上記方法の代りに、粉末を静電気的にガラス外被の内面
に付着させることができる。乾燥粉末として粉末を付着
することは、例えば、米国特許第２、９２２．０６５号
（メイスタ外の特許）で公知であり、この場合粉末は、
粉末と外被の内面との間の電位差によってガラス外被の
内面に引き寄せられて付着する。粉末はノズルによって
、従って摩擦によって帯電される。粉末がノズルから出
る時、ガラス外被と粉末との間の電位差は８〜２５ＫＶ
程度に維持される。付着の前及び付着中にガラス外被を
７０℃〜３００℃の範囲の温度に加熱し、この加熱によ
ってガラス外被は電導性となり、粉末がガラス外被に付
着する際に粉末の電荷を中性化する。しかしこの方法で
得た被覆は容易にこすり落されてしまう。

しかし、ガラス外被の内面を被覆するのに使用される公
知の粉末は、少しの時間でも外気にさらされると湿気を
吸収または吸着する傾向にあって、湿気は形成された電
球内へ放出されて電球の性能に悪影響を与える結果とな
る。従って被覆ガラス外被は短時間の被覆で仕上り電球
として形成される必要がある。これは過去においては、
光拡散被覆を持つ電球が求められた時は、専門のガラス
製造業者が透明なガラス外被を提供し、それに電球製造
業者が被覆を施して仕上り電球を形成したことを意味す
る。

従って、本発明の目的は、少なくとも上記した問題のい
くつかを軽減する光拡散ガラス外被を製造するための装
置を提供することである。

［発明の構成コ本発明による光拡散ガラス外被製造装置は、高温でガラ
スの層からガラス外被を形成する手段と、前記外被の内
面に粉末粒子を静電気的に付着させて前記内面に被覆を
形成する手段と、からなり、前記静電気的に粒子を付着
させる手段が、前記ガラス外被が前記層から形成される
時に粒子を付着させるように位置していることを特徴と
する。

従って、ガラス外被は同一装置によって形成され且つ被
覆される。更に、この装置は、高温でガラスの層からガ
ラス外被を形成する前記手段の速度で作動するため、ど
のような自動ガラス外被製造機でも用いることができる
。１時間に６．０００個台の外被を作る現存する静電気
的付着装置の被覆速度と比較して、リボンと呼ばれるガ
ラス層を用いる機械では１時間に６０．０００個台の外
被を作ることができる。

［実施例］添付図面を参照して本発明の単なる例としての実施例を
説明する。

第１図に示すように、この装置は、代表的には９５０℃
〜１１５０℃の範囲の温度で軟化されたガラスの制御さ
れた流れを生成する炉２を含む。軟化ガラスは水冷式に
形成されたローラ４とローラ６の間を通過して、「リボ
ン」と呼ばれる薄い層８に形成される。このリボン８は
「ビスケット」と呼ばれる、規則的に間隔を置いた肉厚
部を有している。リボン８は複数の孔を有する水平方向
の無端ベルト１０に搬送されて、各ビスケット部がベル
ト１０の各孔内に入るように位置される。ベルト１０が
移動すると、各ビスケット部はそれぞれの孔の中へ垂れ
下がって球根形状をとり始める。

リボン８は、無端チェーン１４に装着された複数の吹出
しヘッド１２と、もう１つの無端チェーン１８に装着さ
れた複数の回転球型１６との間を通過する。無端チェー
ン１４．１８は、矢印Ａ。

Ｂで示した方向へ移動する。ベルト１０とチェーン１４
．１８の移動は同期しているので、それぞれの吹出しヘ
ッド１２、ベルトの孔（図示せず）、ビスケット（図示
せず）及び球型１６は合致する。

これらが合致すると、吹出しヘッド１２がら空気などの
ガスジェット流が出て、リボン８のそれぞれのビスケッ
トを水でスプレーされた球型１６へ吹きつける。このよ
うにガラスと球型１６との間に形成された蒸気クツショ
ンは、磨かれた表面を持つガラス外被２０を形成し、一
方、回転によって型の継目が除去される。使用する球型
１６は必要とするガラス外被の形状に従う。

無端ベルト１０は、形成されたガラス外被２０を、その
内面に静電気的被覆を施すべく手段２２へ搬送する。こ
の段階においてガラス外被は、５５０℃〜７５０℃の範
囲の温度を有している。第２図により詳細に示すとおり
、手段２２は矢印Ｃで示す方向へ移動する無端チェーン
２４から成る。無端チェーン２４は複数のノズルアセン
ブリ２５を担持しており、図中では３５個のノズルアセ
ンブリを示しである。

第３図と第４図に示すように、ノズルアセンブリ２５は
キャリヤ２８に担持されているノズル２６を具備する。

キヤ・リヤ２８はローラ３０で支持されていて、ローラ
３２で安定されている。支持ローラ３０と安定ローラ３
２の各々は、それぞれ自身の案内軌道（図示せず）上を
移動する。キャリヤ２８は、その各側に３個取付けであ
る駆動ローラ３４と係合するスプロケットで駆動される
。

無端チェーン２４を形成すべく、各キャリヤ２８は、隣
接するキャリヤと相互連結するように形成されており、
支持ローラ３０の車軸が隣接するキャリヤ間の連結を与
えている。

各ノズル２６及びキャリヤ２８と関連して、第１ステー
ジ３６と第２ステージ３８があり、これらのステージは
それぞれローラ４０．４２を担持している。ローラ４０
，４２は、カム従動節として有効であり、カムと相互作
用してノズル２６のベルト１０へ向いまたベルト１０か
ら離れる運動を制御する。

ガラス外被２０の被覆に使用する粉末は大量貯蔵設備（
図示せず）内に貯蔵されていて、例えばスクリューフィ
ーダなどで自動的にスモーク発生器４４（第５図）へ供
給され、そこから分配室４６（第２図に図示の位置）へ
供給される。

第５図はスモーク発生器４４の詳細を示す。スモーク発
生器とはガス中で微分散粒子（スモーク）を発生する装
置である。スモーク発生器４４は、ガラス粉末４８とガ
スを内包する筐体４７を有している。金属被覆された加
熱素子４９が筐体４７を包囲し、筐体４７とその中身を
高温に維持し、それら全体は断熱材５０で包囲されてい
る。ばね５１ａ、５１ｂはスモーク発生器４４が作動中
に震動するように設けである。

加圧空気は、入口５２及び筐体４７の外側を取巻く螺線
溝５３を介してスモーク発生器４４へ供給される。溝５
３を介する空気の通路によって、空気をマニホルド５４
と、ノズル５５を介して筐体４７へ噴射させる前に高温
まで予熱することが可能である。第５図は点５６に向け
られている３個のノズル５５を示している。ノズル５５
の数、それらの配置、従ってスモーク発生器に設けられ
る点５６の数はスモーク発生器４４の形状によって異な
る。

新しいスプレー粉末はスモーク発生器４４の頂部の入口
５７内へ計量導入される。粉末は、スモーク発生器４４
の震動により筐体４７の外側の溝５８内を下方へ通過し
て、螺線ｒｌ！５３の金属部分からの熱伝導によって加
熱される。粉末は、ノズル５５からの空気によって生じ
た流れパターンによって入口５９　ａ、　　５９　ｂか
ら筐体４７へ入る。

ノズル５５が向けられている点５６は「ボイル」点と呼
ばれ、粉末集合体レベル（点線４８ａで示す）へ向って
約２／３の位置に存在する。作動においては、ノズル５
５から「ボイル」点５６へ向う空気のジェット流の収束
によって、矢印りで示す出口６０へ向う方向へ移動する
「スモーク（煙）」と呼ばれる空気中の細かい粉末粒子
の散乱を生じる。複数のそらせ板６１が筐体４７の外へ
出る「スモーク」の通過の規制を行ない、筺体４７から
出る時に「ボイル」から生じるであろう粉末の局部的高
濃度を防止することで、発生した「スモーク」の密度の
均一性を高める。そらせ板６１はまた粒子の集塊や多量
の粒子が筐体４７から出ることを防止する。

すでに指摘したとおり、スモーク発生器４４は筐体４７
、粉末４８及びガスを高温に維持するべく設計されてい
る。この点に関して、ガスと粉末は筐体４７へ導入する
前に予備加熱することが好ましい。２２０℃の高温が、
発生されるスモークに驚くべき有害な効果を生じること
が判明している。

マニホルド５４内の空気圧は、所望のスモーク密度、ス
モーク発生器の温度並びにノズル５５の数とサイズによ
って異なる。はとんどの場合、使用される空気圧は１気
圧以下（周囲気圧を超える）と予想される。

第６図に関して、スモークを分配室４６から移動ノズル
へ送るのは、分配室４６の出口にある止め板６２とノズ
ルアセンブリ２５にあるシール板６４との協働によって
行なわれる。スモークの移送とノズル２６の移動はベル
ト１０の移動と同期しているので、ノズル２６がベルト
１０へ向って移動すると、形成されたガラス外被２０の
中へ挿入される。

ここで第２図に戻って、ノズルアセンブリ２５ａが無端
チェーン２４の弯曲端部からベルト１０へ向って出てく
ると、それぞれのカム軌道６６゜６８上のローラ４０と
４２の作動がノズル２６とシール板６４をキャリヤ２８
から離間させまた相互からも離間させる。シール板６４
の移動は短時間阻止され、一方シール板６４は止め板６
２から離れる。ひとたびシール板６４が止め板６２と整
列すると、シール板６４はキャリヤ２８に向って僅かに
カム移動されてキャリヤ２８のばね７０が止め板６２と
シール板６４との間のシールを行なうようにさせる。

一方、ノズル２６は継続して移動してキャリヤ２８から
離間してベルト１０へ向い、形成された外被２０内へ挿
入される。この時点で、キャリヤ２８から離間するノズ
ル２６の移動はカム軌道６８によって阻止される。この
位置は、スモークがガラス外被２０内へ射入される間維
持される。スモークが射入されると、ノズル２６がベル
ト１０から離間する移動をカム軌道７２が制御する。

第３図は、ノズルアセンブリ２５が、分配室４６と整列
しないでいるほとんどの時間維持されている位置にある
時を示し、この時第１と第２のステージ３６．３８は相
互に近接している。第４図と第６図はノズルアセンブリ
２５が完全に突出した位置にあることを示し、第１と第
２のステージ３６．３８は相互に離間している。ノズル
アセンブリ２５がこの位置に移動した時に、上記したよ
うにスモークが分配室４６からノズル２６へ送られるの
である。

スモークがノズル２６を通過すると、静電力供給器７４
は、ノズルの先端におけるコロナ放電からの負の静電荷
を粉末粒子に与える。使用している静電力供給器７４は
、１００〜１５０ｍＡの範囲の電流でｔｔ＋ｏｘｖまで
の電位差を発生する。従って粉末粒子は、アース電位で
ある形成済みガラス外被２０の内面に引き寄せられて被
覆を形成する。

電球の首部から余分なスモークを除去するためにベルト
１０に近接して抽出装置（図示せず）を組み込むことが
できる。余分なスモークをろ過して粉末粒子を除去して
もよい。

リボン８に依然取付けられている被覆されたガラス外被
７６は、ハンマ位置（番号７８で示されている）へ運ば
れて、そこでリボン８から分離されて、焼きなましコン
ベヤ８０上に落下する。このコンベヤは、被覆済みガラ
ス外被を更に加工する前に焼きなましするためにそれら
を徐冷がま８２へ運ぶ。

粉末粒子は、外被が形成された後型１６から出る時のガ
ラス外被の高温度で軟化するソフトガラス材から成り、
この場合の高温度は５５０℃〜７５０℃の範囲である。

従って粉末は、熱い外被と接触すると、溶解するのに充
分な温度まで加熱されて熱い外被に接着し、かくして外
被が冷却されると粉末とガラス外被との間に強力な結合
が形成される。このように形成された被覆は非常に堅固
であって、はがれる危険を伴なわずにこすることができ
る。

ソフトガラスは、２５〜４０重量％の範囲の酸化ボロン
（Ｂ２０ｓ　）と、１５〜３０重量％の範囲の二酸化ケ
イ素（Ｓｉｎ）と、１２．７〜３５重量％の範囲の酸化
亜鉛（ＺｎＯ）と、４．５〜８重量％の範囲のフッ化ナ
トリウム（Ｎ　ａ　Ｆ）と、１．９〜９重量％の範囲の
酸化ナトリウム（Ｎａ２０）と、からなる化合物のホウ
ケイ酸塩亜鉛ガラスが有益である。

ＮａＦとしてのフッ素の添加は便利であるが、フッ素を
、存在する他の１つ以上の元素にフッ化物としても添加
ができる。

このガラスは、上記した温度範囲内でガラス外被に付着
するのに充分である低さの粘度を持つように処方するこ
とができる。更にこのガラスが適切な熱膨張係数を持つ
ように作ることができる。

即ち例えば従来のほとんどの白熱ガラス外被を形成して
いるソーダーライム−シリカ電球組成物の熱膨張係数に
合うように形成する。このガラスの他の特性として得ら
れるものとしては化学的耐久性を持たせること、例えば
、湿気を容易に吸収したり吸着したりしないので、この
ガラス粉末で被覆されたガラス外被を悪影響を与えずに
かなり長期間保持することができるようにする。

０〜７重量％の範囲の酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）も添加で
きる。酸化リチウム（Ｌｉ２０）の使用は良好な化学的
耐久性と共に低粘度を得るのに特に貴重である。しかし
リチウムイオンが被覆からガラス外被内へ移動して引っ
張り応力を設定して、ガラス外被を弱める結果を生じる
可能性がある。

従ってＬｉ２Ｏは使用でき、その使用は有益であるが、
Ｌｉ２Ｏを使用する利点は被覆ガラス外被をある程度弱
めることを伴なう可能性があることを承知している必要
がある。

ソフトガラスの特性は、下記のグループから１つ或いは
それ以上の化合物を含めることで更に修正される。

化合物　　　　　　　　　範　囲酸化ジルコニウム（■）　　　　ｏ−５％（ＺｒＯ□）酸化アルミニウム　　　　　　　Ｏ−７％（Ａｇ２０ｉ
）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）Ｏ−５％酸化タングステン（Ｖｌ）　　　　　　０−５％（ＷＯ
ｉ）酸化モリブデン（■）　　　　　　ｏ−５％（Ｍ　ｏ　
Ｏｓ　）酸化バリウム（ＢａＯ）０−５％酸化カルシウム（Ｃａ　Ｏ）　　　　Ｏ−５％上記グル
ープ内の列記した化合物はすべて化学的耐久性を改良す
るものである。即ちＺｒＯ２は最高の利点を与えるし、
Ａｇ２Ｏ３及びＭｇＯはこの点で特に有効である。ＷＯ
３とＭｏＯ２はソフトガラスの表面張力を減じるので、
塗布の間により容易に流れる。総重量で３％以上のＷＯ
３とＭ　ｏ　Ｏ、がソフトガラスに存在すると、ソフト
ガラスは、ある状況のもとでは黄色の色調を出すが、こ
れは、ソフトガラス自身か或いはソフトガラス粉末の混
合物に約５重量％以上のＴｉＯ２を含めることで防止で
きる。

ソフトガラス組成物での酸化鉛（ＩＦ）（ＰｂＯ）の有
益性は周知であり、これを組み入れることにいくらかの
利点がある。しかしガラスは、細かく粉砕され空気中の
懸濁として塗布されて被覆を生じる。台船化合物の毒性
は周知であり、この毒性は細かく分割されたガラスの状
態によって強められる。発明者の見解としては、ＰｂＯ
の使用によって得られる利点よりも、いずれかの段階で
ガラス粉末の空中懸濁が漏れて人間の健康に害を与える
ことの方が重大な問題であると考える。

使用されるソフトガラスの特定の例を重量％で第１表及
び第２表に示す。「＝Ｆ」で示された行は、ＮａＦに基
づく組成物中に存在するフッ素の量を示す。

ソフトガラスは従来の溶解技術で容易に作れる。

所望の粒子サイズの粉末を得るための引き続く粉砕作業
を容易にするために、ガラスをできるだけ細かく分割す
べきである。これはスチル溶融のガラスを水に注いで、
「フリット」を形成すれば達成できる。これを得るため
に、粉末を極めて細かくしなければならないし、好まし
い粒子サイズの平均は３〜４μｍであり、最大粒子サイ
ズは１２〃ｍであるが、これよりも大きい粒子サイズを
使用することもできる。前記に限定した粉末化合物を有
するガラスは、好ましいサイズに粉砕することができる
。

ソフトガラスの流れ特性を高める添加物（自由流動化助
剤）は非常に好ましい。何故ならそれらは粉末のスモー
ク発性特性を実質的に改良するからである。これら添加
物の例は沈澱シリカを含む、例えばデグサ社（Ｄｅｇｕ
ｓｓａ　Ｌｔｄ、）から市販されている５ｉｐｅｒｎａ
ｊ　ＤＩ？　（商品名）である。主として被覆の白色化
作用をする添加物もまた自由流動特性を持っている。こ
れらの添加物は、デグサ社（Ｄｅｇｎｓｓａ　Ｌｔｄ、
）のアルミノケイ酸塩剤Ｐ　８２０（商品名）乃至より
少ない範囲のＴｉＯ２まで含んでいる。

Ｐ４Ｏ１０（ＧＬＳ）（商品名）ガラス外被については
、０．３〜０．６ｇの範囲の粉末または混合物の塊を付
着させることで広い範囲の被覆のタイプが得られること
が判明している。これは原則的に約９〜１８μｍの範囲
の被覆の厚さに対応し、被覆の実際の厚さは使用する粉
末或いは混合物並びに適用する温度によって異なる上記した実施例及び本発明の範囲内での変更は当業者に
とって明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の一実施例を示す概略図であ
り、第２図は、ノズルアセンブリを含む、ガラス外被の内面
を静電気的に被覆する手段を示し、第３図と第４図は、
それぞれ第２図のノズルアセンブリの１つを示す断面図
及び側面図であり、第５図はスモーク発生器を示す図で
あり、第６図はノズルアセンブリとスモーク分配室との
関係を示す断面図である。２・・・炉　　８・・・層　　１０・・・ベルト１２・
・・吹出しヘッド１４．１８．２４・・・無端チェーン１６・・・球型　　２０・・・ガラス外被２５・・・ノ
ズルアセンブリ　　２６・・・ノズル４４・・・スモー
ク発生器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高温でガラス層からガラス外被を形成する手段と
、前記外被の内面に粉末粒子を静電気的に付着させて前
記内面に被覆を形成する手段と、からなり、前記静電気的に粒子を付着させる手段が、前記ガラス外
被が前記層から形成される時に粒子を付着させるように
位置していることを特徴とする光拡散ガラス外被の製造
装置。
（２）前記静電気的に粒子を付着させる手段が他の高温
でも前記粒子の細かい散乱を発生する手段を含む請求項
第（１）項に記載の装置。
（３）高温でガラスの層からガラス外被を形成する前記
手段が、複数の孔を有し且つ前記層を支持するベルトを
含み、前記ガラス外被形成手段が更に、第１の無端チェ
ーンに装着されたガス噴射を発射する複数の手段と、第
２の無端チェーンに装着された複数の型と、を含み、前記ガス噴射を発射する手段が前記ベルトの孔の上に来
たときに前記ガス噴射を発射する手段と前記型とが合致
するように、前記ベルト並びに前記第１及び第２の無端
チェーンを同期させたことを特徴とする請求項第（１）
項または第（２）項に記載の装置。
（４）前記粉末粒子を静電気的に付着させる手段が、前
記粒子が通過する複数のノズルを含み、この複数のノズ
ルは第３の無端チェーンに可動的に装着されており、使
用の際に、前記ベルトの孔が前記ノズルの下に来たとき
に前記ノズルが前記ベルトに向って移動するように、前
記ベルトと、前記第３の無端チェーンと、前記複数のノ
ズルとを同期させたことを特徴とする請求項第（３）項
に記載の装置。