JPH07288103A - アルミナ塗布組成物及びそれを塗布した蛍光ランプ - Google Patents

アルミナ塗布組成物及びそれを塗布した蛍光ランプ

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JPH07288103A
JPH07288103A JP8031194A JP8031194A JPH07288103A JP H07288103 A JPH07288103 A JP H07288103A JP 8031194 A JP8031194 A JP 8031194A JP 8031194 A JP8031194 A JP 8031194A JP H07288103 A JPH07288103 A JP H07288103A
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alumina
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敬治 一ノ宮
Yuji Sai
祐司 斎
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修 堺
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 保護膜を有する蛍光ランプの製造において、
ガラス管の割れによる製造時の歩留まりの低下が少ない
蛍光ランプを提供する。 【構成】 アルミナ保護膜2を形成すべきアルミナ塗布
組成物の組成が、少なくとも小粒子αアルミナと大粒子
αアルミナの混合物および低融点物質のホウ酸を含んで
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルミナ塗布組成物及び
それを塗布した蛍光ランプに関し、更に詳しくは、蛍光
ランプガラス管の内表面のアルミナ保護膜を形成すべき
アルミナ塗布組成物およびそれを用いた蛍光ランプに関
する。
【0002】
【従来の技術】蛍光ランプは長時間の点灯によりその光
束が低下する。その原因の一つはガラス管に含まれるナ
トリウムと蛍光ランプ内に封入された水銀との反応によ
り、黒褐色の水銀アマルガムが形成され、それがガラス
管内面に付着することによるためである。
【0003】従来より、ガラス管の内表面と蛍光体層の
間に保護膜層を設け、蛍光ランプの着色防止、光束維持
率の改善に応用していた。通常、特開昭57−4495
9号公報に開示されるように、粒径が20nm程度の微
粒子のγアルミナを、ニトロセルロース/酢酸ブチル溶
液に懸濁させた塗布液をつくり、これをガラス管内面に
塗布して、保護膜層を形成することが一般的に行われて
いた。
【0004】ところが、上記した微粒子のγアルミナ
を、環形蛍光ランプあるいはコンパクト型蛍光ランプの
ような、特に700℃以上の高温で加工する工程を含む
蛍光ランプに使用した場合、蛍光ランプのガラス管が割
れやすくなる傾向がある。それは、γアルミナ表面が7
00℃以上の高温焼成により激しく活性化し、ガラス表
面のシラノール基と反応し、ガラス表面に吸着して剥が
れ難くなり、その後2層目の蛍光体層を形成し、γ−ア
ルミナの吸着しているガラス表面とガラス内部との伸縮
率の差が生じ、また熱的歪みも生じるためガラス管が割
れやすくなるという問題である。
【0005】一方、近年蛍光塗料は火災発生防止、作業
環境の改善等への配慮から、有機溶剤から、カルボキシ
メチルセルロース、アンモニウムポリメタアクリレート
或いはポリエチレンオキサイドのような水溶性バインダ
ーに代わりつつあるが、上記した問題は、特に、水溶性
バインダーを用いて塗布した場合、目立つ傾向にあり、
高温で加工する蛍光ランプの水性塗布への移行の大きな
障害になっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、ガラス管の内部表面に保護膜を有し、その上に蛍光
体層を備える蛍光ランプにおいて、最適なアルミナの保
護膜を形成するアルミナ塗布組成物を提供し、それを用
いることにより、ガラス管の割れによる製造時の歩留ま
りが低下しない蛍光ランプを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決する目的で鋭意試験をした結果、蛍光ランプの保護膜
の形成材料であるアルミナ塗布組成物に着目し、これが
小粒子のαアルミナと大粒子のαアルミナの混合物と、
低融点物質としてホウ酸を含むことを特徴とすることで
問題を解決できることを新たに見いだした。
【0008】αアルミナの粒径は特に重要であり、平均
粒径が0.05μ以下の小粒子のαアルミナと、平均粒
径が0.3μ以上2.0μ以下である大粒子αアルミナ
を混合することがより効果がある。ここで、平均粒径は
空気透過法によるフィッシャー・サブ−シーブ・サイザ
ーを使用し測定した。また、小粒子αアルミナと大粒子
αアルミナの配合割合は、2:8から8:2の範囲が適
当である。
【0009】さらに、ホウ酸はオルトホウ酸、メタホウ
酸、次ホウ酸、無水ホウ酸の内の少なくとも1種が有効
であり、その量はアルミナの総重量に対し、0.5%以
上、5%以下であることが好ましい。
【0010】本発明のアルミナ塗布組成物はアルミナ等
微粒子を懸濁させる通常の方法で得られる。例えば小粒
子のαアルミナ、大粒子のαアルミナおよび低融点物質
のホウ酸を粉砕媒体といっしょにセラミックポットに入
れ、水、あるいは酢酸ブチル等の有機溶媒を入れボール
ミルにより懸濁液を得るのも一つの方法である。
【0011】
【作用】保護膜に従来より使用されていたγアルミナに
替えて、αアルミナを選択したのは、αアルミナは高温
で焼成されて生成する高温型の結晶構造を持ち、表面化
学的、物理的にも安定であるからである。高温型である
αアルミナの表面は不活性であり、前記したガラス管表
面のシラノール基との反応を起こし難くなり、結果とし
て、蛍光ランプの割れ不良低減に効果がある。
【0012】また、αアルミナの粒径を小粒子と大粒子
との混合物にすることで、小粒子のみを使用していた従
来品に比べ、酸化アルミニウム被膜の高温加熱状態下に
おける、ガラス管の引っ張り加工時の伸びへの追従性を
改善することができる。その結果、冷却後に歪み応力が
残り難くなり、外力によるガラス管の割れは少なくな
る。
【0013】小粒子の最適粒径範囲は0.05μ以下で
あり、粒径がこれより大きくなると、蛍光体層との付着
強度が小さくなり、蛍光体層の剥離が起こりやすくなる
問題がある。
【0014】大粒子の適当な粒径範囲は0.3〜2.0
μであり、0.3μより小さくなると、大粒子としての
効果がみられなくなる。2.0μより大きくなると、ガ
ラス管の加熱加工時の伸びへの追随性は改善するが、蛍
光体層との付着強度が減少し、蛍光体層の剥離が大きく
なる問題がある。
【0015】また、大粒子のαアルミナの配合量は保護
膜中の全アルミナに占める重量が20%から80%まで
が適当であり、20%より少ないと、大粒子を添加した
効果がみられなくなり、また、80%より多いと、蛍光
ランプは外力による割れに強くなるが、保護膜が粗くな
り、その結果、本来の保護膜の機能であるガラス管中の
ナトリウムの熱拡散防止の効果が少なくなり好ましくな
い。
【0016】また、ホウ酸はオルトホウ酸、メタホウ
酸、次ホウ酸、無水ホウ酸の内の少なくとも1種が使用
できるのは、保護膜を形成したガラス管は700℃以上
の高温下にさらされるため、これらの何れであっても溶
融し、アルミナと化合し、適当な保護膜を形成するため
であり、結果として、アルミナの活性を緩和する作用が
あり、アルミナ被膜のガラス管への追従性を改善し、ガ
ラス管の割れを防止する。
【0017】ホウ酸の量は、アルミナの重量和に対し、
0.5%以上、5%以下であることが望ましい。0.5
%より少なくなると、アルミナの活性を緩和する効果が
少なくなり、その上、保護膜のガラス管への接着力が小
さくなり、その結果、加熱加工の後に保護膜層、及び蛍
光体層がガラス管から剥離してしまうからである。
【0018】逆に、ホウ酸の量が5%よりも多くなる
と、低融点物質が多すぎることに起因するガラス管強度
低下を引き起こし、また同時に蛍光ランプの光束維持率
の低下をまねく。それは、蛍光体或いは保護膜のアルミ
ナを分散している有機バインダー物質を500〜600
℃で酸化し、焼き飛ばす工程があるが、ホウ酸が低融点
物質であるため、これが多いと有機バインダーを抱き込
んだ状態で溶融してしまい、完成した蛍光ランプにそれ
が残り、蛍光ランプの光束維持率低下を引き起こすため
である。
【0019】他のホウ酸系の化合物として、カルシウム
バリウムボレート等アルカリ土類元素のホウ酸塩、La
BO3 等の希土類元素のホウ酸塩があるが、これはホウ
酸に比べ、アルミナの表面の活性点を不活性化する効果
に乏しく好ましくない。
【0020】
【実施例】本発明の実施例を環形蛍光ランプ(FCL3
0W)の製作を基に図1を参考に説明する。 [実施例1]小粒子のαアルミナとして、昭和電工株式
会社製UA−5015(平均粒径0.05μ)を、大粒
子αアルミナとして、昭和電工株式会社製UA−503
5(平均粒径0.5μ)を選び、小粒子、大粒子アルミ
ナをそれぞれ100gと、オルトホウ酸を2g(アルミ
ナに対して1%)、及び純水800gを2000mlの
セラミックポットに入れ、粉砕媒体として10mmφの
アルミナボールを1kg入れ、蓋を閉めローラーの上で
60rpmで24時間ローリングさせて本発明のアルミ
ナ塗布組成物を得た。
【0021】得られたアルミナスラリーを管径30mm
φ、管長600mmのソーダライムガラス管(1)に塗布
し、温風を吹き込み乾燥させ、アルミナの保護膜(2)を
形成させた。保護膜形成前後のガラス管の重量を計量
し、差し引きで保護膜塗布量は50mgであった。
【0022】青色蛍光体として、ユーロピウム付活アル
カリ土類燐酸クロロアパタイト蛍光体(SCA)、緑色
発光蛍光体として、セリウムテルビウム共付活オルト燐
酸ランタン蛍光体(LAP)、及び赤色発光蛍光体とし
て、ユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体(YO
X)の混合物を、1%ポリエチレンオキサイドバインダ
ー中に加え、結着剤、分散剤を添加し、攪拌すること
で、蛍光体塗布スラリーを得た。
【0023】得られた蛍光体懸濁スラリーを、保護膜を
形成したガラス管(1)に一様に流し込み、温風により乾
燥させ、蛍光体層(3)を形成した。蛍光体の塗布量を測
定すると1.9gであった。次に、580℃の電気炉で
10分間ベーキングし、フィラメント(4)を装着した
後、排気等の通常の工程を経て、800℃に加熱された
状態でガラス管をドラムに弱い力で引っ張りながら巻き
付け、最後にNe,Ar,Krの混合ガスを2Torr
及び、水銀20mgを封じ込み、口金(5)を付けて本発
明の環形蛍光ランプ(FCL30W)を作製した。
【0024】[比較例1]保護膜アルミナ材料として、
小粒子のγアルミナである、デグサ社製のアロンCを選
び、これを200gと、カルシウムバリウムボレート
(CBB)を2g、及び純水800gを2000mlの
セラミックポットに入れ、粉砕媒体として10mmφの
アルミナボールを1kg入れ、蓋を閉めローラーの上で
60rpmで24時間ローリングさせてアルミナ分散ス
ラリーを得た。
【0025】以下[実施例1]と同じ方法でアルミナの
保護膜を形成し、同じ方法で蛍光体層を形成し、同じ方
法で環形蛍光ランプを得た。
【0026】このようにして得られた環形蛍光ランプの
強度を次の方法で比較をした。環形蛍光ランプを鉛直方
向に釣り下げ、口金(5)と反対側(6)を下に向け、最下端
が高さXcmの高さから、厚さ1mmのゴムを敷いたコ
ンクリート床の上に落下させた。落下試験は高さ10c
mから始め、ガラス管が割れるまで5cmずつ高さを上
げ、最初に割れた高さを記録した。結果を表1にまとめ
た。
【0027】[実施例2〜8]保護膜アルミナ材料とし
て、小粒子および大粒子αアルミナを使い、その内で大
粒子のαアルミナ、および低融点物質のホウ酸量が蛍光
体に対し表1に示す割合で混合されているアルミナ塗布
組成物を実施例と同じ方法で調製し、同じ方法で環形蛍
光ランプを作製し割れ試験を行った。
【0028】[比較例2〜4]アルミナに小粒子のγア
ルミナを用い、低融点物質としてホウ酸の代わりにアル
カリ土類あるいは希土類のホウ酸塩を用い、実施例1と
同じ方法でアルミナ塗布組成物を調製し、それを用いて
環形蛍光ランプを作製した。
【0029】
【表1】
【0030】これらを表1で比較したところ、保護膜の
形成に本発明のアルミナ塗布組成物を用いた本発明の蛍
光ランプは落下試験でも割れにくいことが分かり、大粒
子のαアルミナと小粒子のαアルミナ及びホウ酸を組み
合わせて使用することが効果的であることが分かる。さ
らに、2000時間の光束維持率についても本発明の実
施例は比較例に対し同等であり、アルミナ塗布組成物の
組成の最適化により、光束維持率のより優れた範囲に設
定することも可能である。
【0031】本発明の実施例を水性塗布による保護膜の
形成について説明したが、アルミナ塗布組成物は油性塗
布であっても有効である。水溶性塗布であっても有効で
あるが、特に、水溶性塗布において効果が大きいことが
試験により分かっている。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように、ガラス管の内部表面
に保護膜を有し、製造工程に700℃以上の高温で加工
する工程を含む蛍光ランプに、従来より使用している小
粒子のγアルミナの保護膜を使用すると、ガラス管が割
れやすくなることによる歩留まり低下をまねいたが、本
発明によるアルミナ塗布組成物を用い保護膜を形成した
蛍光ランプは、保護膜を形成した蛍光ランプの本来の品
質を維持した状態で、ガラス管の強度を低下させず、結
果として蛍光ランプの製造工程の歩留まりを向上する効
果がある。
【0033】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のアルミナ塗布組成物を使用する本発
明の蛍光ランプを部分断面により示す正面図である。
【符号の説明】
1・・・・・ガラス管 2・・・・・保護膜 3・・・・・蛍光体層 4・・・・・フィラメント 5・・・・・口金 6・・・・・口金の反対側
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堺 修 徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜化 学工業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蛍光ランプガラス管の内表面のアルミナ
    保護膜を形成すべきアルミナ塗布組成物において、その
    組成が、少なくとも平均粒径の値が0.05μ以下であ
    る小粒子αアルミナと平均粒径の値が0.3μ以上2.
    0μ以下である大粒子αアルミナの混合物、および低融
    点物質のホウ酸を含んでなることを特徴とするアルミナ
    塗布組成物。
  2. 【請求項2】 前記小粒子αアルミナと前記大粒子αア
    ルミナの配合割合が、2:8から8:2の範囲であり、
    前記ホウ酸の含有量が、αアルミナの総重量に対し、
    0.5%以上、5%以下であることを特徴とする請求項
    1ないし請求項3に記載のアルミナ塗布組成物。
  3. 【請求項3】 水懸濁液であることを特徴とするアルミ
    ナ塗布組成物。
  4. 【請求項4】 ガラス管内面にアルミナの保護膜有し7
    00℃以上の温度で加熱加工されて得られる蛍光ランプ
    において、前記アルミナの保護膜が少なくとも小粒子α
    アルミナと大粒子αアルミナの混合物と、ホウ酸を含ん
    でなることを特徴とする蛍光ランプ
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004319468A (ja) * 2003-03-31 2004-11-11 Toshiba Lighting & Technology Corp 蛍光ランプおよび照明装置
JP2007027094A (ja) * 2005-06-17 2007-02-01 Toshiba Lighting & Technology Corp 蛍光ランプおよび照明装置
EP1524683A3 (en) * 2003-09-24 2008-02-27 Toshiba Lighting & Technology Corporation Fluorescent lamp and lighting appliance using thereof
US7481963B2 (en) * 2005-06-28 2009-01-27 Osram Sylvania Inc. Method of reducing magnesium loss during sintering of aluminum oxide articles

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