DE720713C - Verfahren zur Herstellung von Leuchtschirmen fuer elektrische Entladungsgefaesse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leuchtschirmen für elektrische Entladungsgefäße. Die Entladungsgefäße bzw. die Teile, auf denen die Leucht-Substanz angebracht wird, bestehen im allgemeinen aus Glas, an dem die pulverförmigen anorganischen Substanzen schlecht haften. Um das Haften derartiger Substanzen an Glasoberflächen oder ähnlich glatten Ober-

»o flächen zu erreichen, werden Bindemittel benutzt, die in einer Flüssigkeit enthalten sind. Nach Verdampfen der Flüssigkeit bleibt ein Rückstand zurück, welcher das Haften der schlecht haftenden Partikelchen bewirkt. Bei elektrischen Entladungsgefäüen werden Bindemittel mit besonderen Eigenschaften benutzt. In Hochvakuumgefäßen, beispielsweise Kathodenstrahlröhren, treten leicht Störungen infolge von Gasausbrüchen auf, die aus dem

ao Bindemittelrückstand frei werden. Die Gasausbrüche treten insbesondere bei organischen Bindemitteln auf, wenn die Bindemittel bei dem vakuumdichten Verschmelzen der Röhre derart erhitzt werden, daß der organische Rückstand zersetzt oder verbrannt wird. Die bekannten Bindemittel und Suspensionsmittel haben ferner weitere Nachteile. Beispielsweise tritt leicht eine Ungleichmäßigkeit auf. Die Ungleichmäßigkeit beruht auf der hohen Viscosität der flüssigen Suspension und der Ungleichmäßigkeit der Verdampfung der Flüssigkeitsteilchen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem diese Nachteile vermieden werden. Eriindungsgemäß wird ein Bindemittel benutzt. welches aus einem inerten, stabilen anorganischen Werkstoff besteht, welcher keine Gasausbrüche zeigt. Das Verfahren nach der Erfindung ist nicht nur zur Herstellung von Leuchtschirmen oder Fluoreszenzüberzügen

auf der Wandung des Entladungsgefäßes oder einer Entladungslampe geeignet, sondern kann auch dazu dienen, Graphit oder fein verteiltes Metall oder andere fein verteilte Werkstoffe auf einem Träger, beispielsweise einer Glasoberfläche, zu befestigen.

Der wesentliche Bestandteil, welcher bei dem Verfahren nach der Erfindung benutzt wird, ist eine gereinigte kolloidale Suspension

ίο des natürlich vorkommenden \linerals Bentonit. Wenn dieses Älineral in Wasser suspendiert wird, bildet es ein Gel mit einer genügend hohen Viscosität, um die pulverförmigen Substanzen in Suspension zu halten.

In den Figuren sind in zum Teil schematischer Weise Entladungsgefäße dargestellt, welche mit Überzügen versehen sind, bei denen Bentonit als Bindemittel dient. Die Fig. 1 zeigt eine übliche Kathodenstrahlröhre, wie

ao sie beispielsweise in Fernsehgeräten Verwendung findet, während in der Fig. 2 eine Entladungslampe mit einem Fluoreszenzüberzug dargestellt ist. In der Fig. 3 ist das Strahlerzeugungssystem der Röhre nach Fig. 1 vergrößert gezeigt.

Bentonit ist ein natürlich vorkommendes Aluminiumsilicat, welches stark wasserhaltig ist. Es besitzt die besondere Eigenschaft, daß es bei Gegenwart einer großen Wassermenge ein homogenes und hochviscoses Gel bildet. Chemisch kann man Bentonit durch die folgende Formel darstellen:

Al₂O₃. 4SiO₂-XH₂O.

Das Aluminium kann auch durch Magnesium ersetzt werden, so daß man den sogenannten weißen Bentonit erhält. Bentonit ist nicht hygroskopischer als die üblichen tonhaltigen Werkstoffe, jedoch besitzt Bentonit eine größere physikalische Bindungskraft für Wasser. Kolloidaler Bentonit, welcher für die Zwecke der Erfindung geeignet ist, wird beispielsweise in der Weise hergestellt, daß 2¹I₂ ⁰J₀ handelsüblicher weißer Bentonit in 97Va⁰A) destilliertem Wasser geschüttelt wird. Die entstehende Suspension läßt man eine längere Zeit, beispielsweise 1 Woche, stehen, damit sich die schwereren Teilchen absetzen und somit entfernt werden können. Das Trennen der Suspension von den schwereren Teilchen erfolgt durch Absaugen der Suspension oder nach einem anderen geeigneten Verfahren. Falls es erforderlich ist, die Suspension noch sorgfältiger zu behandeln, was die Größe der Teilchen anbetrifft, so ist es zweckmäßig, die Suspension zu zentrifugieren. Vorzugsweise wird eine Teilchengröße von ungefähr Y₁₀₀₀ Mikron oder weniger verwendet.

Die Suspension wird mit destilliertem Wasser auf eine gewünschte Konzentration verdünnt. Die wäßrigen Suspensionen von Bentonit nach der Erfindung haben eine geringe Konzentration, im allgemeinen enthalten sie weniger als 2 % feste Teilchen. Die Ik'stimmung des Prozentsatzes an festen Teildien kann durch Wiegen von wenigen cm³ dei flüssigen Bentonitsuspension erfolgen, die bei 110⁰C getrocknet ist. Der Prozentsatz läßt sich dann aus dem Verhältnis des Rückstandes zu dem ursprünglichen Gewicht der Suspension bestimmen.

Das Verfahren nach der Erfindung ist in besonderer Weise geeignet, Überzüge im Innern von Kathodenstrahlröhren, die beispielsweise für Fernsehzwecke bestimmt sind, herzustellen. In der Fig. 1 ist ein Entladungsgefäß dargestellt, welches aus einem birnenförmigen Glaskolben 4 besteht, der mit einem Hals 5 in Verbindung steht. In dem Hals 5 . ist das Strahlerzeugungssystem 6 angeordnet, welches vergrößert in der Fig. 3 dargestellt ist. Das Strahlerzeugungssystem enthält eine indirekt geheizte Oxydkathode 8 mit einem Heizkörper 9. Die Kathode ist von einem Wehnelt-Zylinder 10, welcher eine Öffnung 11 hat, umgeben.

An dem äußersten Ende des birnenförmigen Teiles des Entladungsgefäßes befindet sich ein Überzug 12 aus Fluoreszenzstoff, welcher in der Zeichnung etwas vergrößert dargestellt ist. Zwischen dem Leuchtschirm 12 und der Elektronenquelle 6 befindet sich ein dünner Überzug 13 aus leitendem Werkstoff, beispielsweise aus Graphit. Der Überzug 13 ist elektrisch mit der Zuleitung 14 verbunden und dient als zweite Anode der Kathodenstrahlröhre.

Der Überzug 13 kann ebenfalls nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, indem beispielsweise folgende Bestandteile verwendet werden:

350 cm³ einer Bentonitsuspension, welche praktisch 0,5% feste Bentonitteilchen enthält.

150 g Graphit.

Zur Erzielung einer homogenen Mischung werden diese Bestandteile gemahlen. -Um den überzug auf die Glasoberfläche aufzubringen, wird beispielsweise die Suspension durch den H₀ Hals der Röhre in die Röhre gegossen, bevor die Elektroden eingebaut werden. Die Flüssigkeit läßt man bis zu der gewünschten Stelle, wo der Leuchtschirm beginnt, verlaufen und wird dann wieder entfernt. Der Überzug kann ebenfalls in anderer Weise, beispielsweise durch Aufstreichen oder Aufspritzen, erhalten werden. Xach dem Trocknen des Überzuges bleibt ein gleichmäßiger, gut haftender Film 13. welcher hauptsächlich aus Graphit besteht, der mit einer sehr geringen Menge von festem gasfreiem Bentonit gemischt ist, zu-

rück. Der Film ist elektrisch leitend und beständig bei den Betriebsbedingungen des Entladungsgefäßes. Nachdem die Röhre ausgeheizt und evakuiert ist, wird aus dem Überzug keine merkliche Menge Gas mehr frei.

Die oben angegebenen Prozentsätze der erfindungsgemäßen Lösung sind nur beispielsweise erwähnt. Im allgemeinen kann man eine Lösung benutzen, welche auf iooo cm^? Wasser

ίο praktisch 0,3 bis 2,5 % Bentonit und 100 bis 500 g Graphit enthält.

Der Leuchtschirm 12 wird ebenfalls in der Weise hergestellt, daß als· Bindemittel für den Leuchtstoff Bentonit benutzt wird.

Beispielsweise wird eine wäßrige Suspension von kolloidalem Bentonit mit praktisch 0,9% festen Teilen auf den Leuchtschirmträger gebracht. Das überschüssige Material kann durch Absaugen entfernt wer-

ao den. Der Bentonitfilm wird dann vorgetrocknet, und zwar bis eine zähe Masse entsteht. Auf diese zähflüssige Masse wird der Leuchtstoff in fein verteilter Form, beispielsweise Zinksulfid oder Zinksilicat, aufgestäubt. Nach dem Aufbringen des Leuchtstoffes muß dann der Film getrocknet werden. Gegebenenfalls kann auf die Oberfläche des Leuchtstoffes noch ein weiterer Überzug aus Bentonit aufgebracht werden, um ein besseres Haften des Leuchtstoffes zu erzielen.

Es zeigte sich, daß Bentonit auf der Oberfläche des Graphitfilms· 13 nicht leicht haftet, so daß die Bentonitsuspension, welche versehentlich den Graphitfilm bedeckt, leicht durch Schütteln oder Abwischen entfernt werden kann, nachdem der Leuchtschirm getrocknet ist. Nachdem das elektrische Entladungsgefäß in üblicher Weise evakuiert worden ist, kann der Betrieb aufgenommen werden.

Das Verfahren nach der Erfindung kann zweckmäßig auch zum Aufbringen von Leuchtsubstanzen (Phosphoren) auf die Wandung von Leuchtröhren dienen. Eine derartige Leuchtröhre ist in der Fig. 2 dargestellt. Sie besteht aus einem länglichen Glasgefäß 16, welches an gegenüberliegenden Enden mit Glühkathoden versehen ist, von denen nur die Glühkathode 17 dargestellt ist.

Diese Glühkathoden bestehen aus Wendeln, welche mit einem aktivierenden Oxyd oder einem anderen Aktivierungsmittel versehen sind. Die Glühkathoden sind mit Zuleitungen versehen, von denen lediglich die Zuleitungen 18, 19 für die Glühkathode 17 dargestellt sind. Die Glühkathode an dem anderen Ende des Entladungsrohres ist in entsprechender Weise ausgebildet.

Zum Aufbringen des Leuchtstoffes auf die innere Oberfläche des Entladungsrohres 16 wird zweckmäßig eine Flüssigkeit, welche hochviscos ist, benutzt, damit der Leuchtstoff sich nicht so schnell während des Überziehens der Wandung absetzt. Vorzugsweise wird die Konzentration der festen Bentonitteilchen so niedrig gehalten, daß durch die Bentonitteilchen die Lichtdurchlässigkeit des Überzuges nicht gestört wird.

Um die Viscosität der Bentonitsuspension zu erhöhen, ohne die Konzentration an Bentonit zu vergrößern, können zweckmäßig geeignete Zusatzmittel zu der Suspension hinzugefügt werden. Als Zusatzmittel wird beispielsweise Natrium- oder Kaliumchlorid oder Magnesiumoxyd und Natriumhydroxyd benutzt. Diese Werkstoffe bewirken nämlich eine Gelbildung. Andererseits kann die Viscosität der Suspension durch das- Hinzufügen von Äthylalkohol erhöht werden. Der Alkohol verdampft sehr schnell, so daß das Trocknen der Suspension beschleunigt wird.

Zu einem Teil einer wäßrigen Bentonitsuspension, welche 1,95 °/o feste Teilchen enthält, werden beispielsweise 3 Teile Äthylalkohol hinzugefügt, so daß eine Suspension erhalten wird, welche praktisch nur 0,49 % feste Teilchen enthält. Zu dieser Suspension wird eine geeignete Leuchtsubstanz hinzugefügt, und zwar 0,15 Teile Fluoreszenzstoff zu einem Teil einer wäßrigen alkoholischen Bentonitsuspension. Die Mischung wird gemahlen, um eine möglichst gute Gleichmäßigkeit zu erzielen. Die Leuchtstoffsuspension, welche beispielsweise Zinksilicat, Calciumwolframat o. dgl. enthält, wird mit dem Bentonitbindemittel als dünner Film 20 auf die innere Wandung des Leuchtrohres aufgebracht, bevor die Elektroden in der Röhre befestigt werden. Beispielsweise wird das Entladungsrohr mit der Suspension gefüllt *°o und die Suspension dann entfernt. Der zurückbleibende Film wird durch Warmluft getrocknet.

Nachdem die Elektroden eingebaut sind, wird die Entladungslampe ausgeheizt, evakuiert und mit einem geeigneten Füllgas, beispielsweise Argon, gefüllt. Vorzugsweise kommt in das Entladungsrohr noch eine geringe Menge Quecksilber hinein. Gegebenenfalls können auch andere Gase, beispielsweise iw Xeon oder Helium, verwendet werden.

Die Bentonitteilchen sichern ein gutes Haften des Fluoreszenzstoffes an der Röhrenwand, die Lichtausbeute der Lampe wird durch die Verwendung dieses Bindemittels kaum beeinflußt. Die Menge an Bentonit, welche in der Suspension enthalten ist, kann in geeigneter Weise geändert werden. Im allgemeinen soll die Menge an Bentonit auf den Mindestwert beschränkt werden, welcher erforderlich ist, um ein gutes Haften, des Leuchtstoffes zu gewährleisten. Beispiels-

weise kann der Bentonitgehalt zwischen 0,3 und 1,8 % der festen Bestandteile varriieren. Der Prozentsatz von Bentonit je Gramm Leuchtstoff kann beträchtlich variieren, beispielsweise zwischen 0,3 und 5 %> je nach den Bedingungen.

In manchen Fällen können zweckmäßig auch andere Bindemittel der Bentonitsuspension hinzugefügt werden. Beispielsweise hat sich erfolgreich ein Zusatz von Polymetaphosphat bewährt. Ferner können die benetzenden Eigenschaften der Suspension durch Hinzufügung eines Benetzungsmittels geändert werden. Die Mischung setzt sich bei- »5 spielsweise wie folgt zusammen:

190 Teile Bentonitsuspension (0,85 o/_o

feste. Teilchen),

30 Teile fluoreszierendes Zinksilicat, ι Teil Natriumpolymetaphosphat. »o Diese Anteile werden gut miteinander gemischt, um eine homogene Mischung zu erhalten. Diese Mischung liefert einen gut haftenden Überzug. Selbstverständlich können die bei der Herstellung von Überzügen in Entladungslampen benutzten Mischungen auch zur Herstellung von Leuchtschirmen in Kathodenstrahlröhren Verwendung finden. Als Benetzungsmittel dient beispielsweise dioctylsulfobernsteinsaures Natrium.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Herstellung von aus fein verteilten Werkstoffen bestehenden Überzügen auf Trägern in elektrischen Entladungsgefäßen, insbesondere von Leuchtschirmen, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Bentonit verwendet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffpartikelchen in einer stark verdünnten Bentonitsuspension auf den Träger aufgebracht werden.
3. 3. Verfaliren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Suspension verwendet wird, bei der der Anteil an Bentonit höchstens 2 Gewichtsprozente der Leuchtstoffmenge beträgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die kolloidale, den Leuchtstoff enthaltende Bentonitsuspension auf den Träger aufgebracht und dann die Flüssigkeit verdampft wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Viscosität der Bentonitsuspension geeignete Zusatzstoffe, \-orzugsweise Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumoxyd oder Natriumhydroxyd, hinzugefügt werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Bentonitsuspension Äthylalkohol, Vorzugsweise auf 1 Teil Bentonitsuspension 3 Teile Äthylalkohol, hinzugefügt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Bentonitsuspension Natriumpolymetaphosphat hinzugesetzt wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Bentonitsuspension ein Benetzungsmittel, vorzugsweise dioctylsulfobernsteinsaures Natrium, hinzugesetzt wird.
9. 9. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch ι bis 8 zum Aufbringen einer Graphit- oder Metallschicht als Wandbelag in elektrischen Entladungsgefäßen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen