專利名稱：燈用玻璃組合物,燈用心柱和燈用真空管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于各種燈，例如熒光燈，白熾燈泡的玻璃組合物，或者含有這種玻璃組合物的燈用心柱，以及含有該玻璃組合物的燈用真空管。
用于燈的玻璃，大致分為排氣管，閃光等心柱用的和發(fā)光管等真空管用。過去，作為心柱用玻璃，從熱加工的容易性考慮，使用含氧化鉛量為4～28重量％的鉛玻璃。而作為真空管用玻璃，為了使之低成本和易加工性，使用了含有10～20重量％氧化鈉的鈉-鈣玻璃或與上述心柱相同的鉛玻璃。然而，近年來從環(huán)保觀點，在照明領域中也急待減少環(huán)境負荷物質。在照明領域中應減少的負荷物質是鉛和水銀。如上所述，目前在心柱用玻璃和真空管用玻璃含鉛。
因此，提出了不含鉛的燈用玻璃組合物。例如，在特開平6-206737號公報中公開了不含PbO，以及不含毒性成分F、Sb2O3以及As2O3的玻璃組合物。該公報中公開的玻璃組合物，具體講，以重量百分比為，SiO2:68.0％,Al2O3:3.4％,Li2O:1.2％,Na2O:7.4％,K2O:5.0％,BaO:8.7％,SrO:2.9％,MgO:1.3％,CaO:1.9％,SO2:0.1％。
另外，在特開平9-12332號公報中公開了不含PbO，特別是削減了以ダンナ-法成形心柱用玻璃時容易成失透原因的BaO的玻璃組合物。該玻璃組合物中含有0.3～3.5重量％的BaO，并為確保熔融加工性，含有的堿金屬氧化物R2O(R=Li、Na、K)比堿土金屬氧化物R′O(R′=Mg、Ca、Sr、Ba)更多。具體而言，所揭示的玻璃組合物中含有15.6～16.0重量％的R2O。
再有，特開平6-92677號公報中公開了不含PbO，進而通過TiO2和CeO2改善耐日曬性，而通過Fe2O3改善紫外線吸收性的玻璃組合物。該玻璃組合物中，為了防止軟化溫度的上升，需要一定量以上的堿金屬氧化物R2O具體公開于該公報中的組合物中含有15重量％以上的R2O。
然而，上述以往的燈用玻璃組合物，雖然提出了不含鉛的燈用玻璃，但沒有考慮到削減同樣是環(huán)境負荷物質的水銀。現在，熒光燈中封入了理論上點燈所需量多得多的相當量水銀。這是因為在熒光燈中封入了包括點燈時由玻璃消費的水銀量在內的過剩的水銀。
本發(fā)明響應日益高漲的環(huán)境保護的需求，其目的在于提供一種不含鉛，并水銀消費量的削減方面也有利的燈用玻璃組合物，用該組合物的燈用心柱和燈用真空管。
為了達到上述目的，本發(fā)明的第1燈用玻璃組合物，其特征在于以重量百分比，SiO265-75％,Al2O30.5～4％,Na2O 1～8％,K2O 1～8％,Li2O 0～2％,MgO 0.5～5％,CaO 1～8％,SrO 1～7％,BaO 3.5～7％,B2O30～3％,Sb2O30～1％,Fe2O30～0.2％,TiO20～1％,CeO20～1％,并且Na2O,K2O和Li2O的總量為13％以下。通過用如此組合物，可以提供不含鉛，而且有利于抑制水銀消費量的燈用玻璃。
玻璃中的鈉離子等堿離子，在點燈時向真空管內部移動。因此，如過去的玻璃組合物那樣，含有大量的R2O(R=Li、Na、K)時，點燈中鈉離子等堿離子與水銀蒸汽反應，或者鈉離子等堿離子向真空管內部移動后的空處固定水銀，無法放電的現象明顯。對此，上述玻璃組合物，由于R2O少，并將R2O的擴散抑制有效果的成分，例如BaO，以對燈用玻璃成形不發(fā)生障礙的范圍內含有，可以比過去消減水銀消費量。
本發(fā)明的第2燈用玻璃組合物，其特征在于以重量百分比為，
SiO265～75％,Al2O30.5～4％,Na2O 1～7％,K2O 1～8％,Li2O 0～2％,MgO 0.5～5％,CaO 1～8％,SrO 1～7％,BaO 4～6.5％,B2O30～3％,Sb2O30～1％,Fe2O30～0.2％,TiO20～1％,CeO20～1％，通過這樣的玻璃組合物，也可以提供不含鉛，而且比過去更有利于抑制水銀消費量的燈用玻璃。在上述玻璃組合物中，尤其是被認為容易與水銀形成汞合金的鈉含量為7重量％以下。該玻璃組合物中，Na2O,K2O以及Li2O的總量最好是13重量％以下。
另外，本發(fā)明的燈用玻璃組合物，Na2O,K2O以及Li2O的總量，最好是低于MgO、CaO、SrO以及BaO的總量。
本發(fā)明的燈用玻璃組合物，由于能夠使封入燈中的水銀量少，所以從環(huán)境保護觀點是好的。而且，也考慮熱加工性等條件而定了組成，具有作為燈用玻璃很好的特性。
本發(fā)明的燈用心柱和燈用真空管，特征在于含上述玻璃組合物。通過采用這樣的燈用心柱和燈用真空管。可以提供抑制水銀消費量的，從環(huán)保觀點考慮好的燈。
本發(fā)明的燈用玻璃組合物，作為其必須成分含有SiO2,Al2O3,Na2O,K2O,MgO,CaO,SrO以及BaO。另外，作為選擇成分含有Li2O,B2O3,Sb2O3,Fe2O3,TiO2以及CeO2。下面說明必須成分和選擇成分。另外，下面表示的％，全部表示重量％。
SiO2是形成玻璃骨架的成分，少于65％時熱膨脹系數過高，也惡化耐化學性，但超過75％時，熱膨脹系數過低，軟化溫度過高而使加工成形困難。Al2O3少于0.5％時，惡化耐化學性，高于4％時玻璃不均勻，增加條紋。
Na2O和K2O的堿金屬氧化物(R2O)，有降低玻璃的粘度，提高熔融加工性的功能。以上述特定的含量使用這2種堿金屬氧化物時，可以得到根據堿混合效果所需的高電阻。另一方面，堿金屬氧化物，特別是大量含有Na2O時，可以消減水銀消費量。從該觀點，最好是Na2O和K2O同時為1～7％。
MgO和CaO的堿土金屬氧化物，具有提高電絕緣性和化學耐久性的功能，但MgO少于0.5，或CaO少于1％時得不到預期效果。另一方面，MgO多于5％，或CaO多于8％時，玻璃失透傾向變強。
SrO可以提高玻璃的硬度和耐化學性，但少于1％時得不到預期效果，多于7％時失透性增加，SrO的最好的含量是2.5～7％,BaO降低軟化溫度，增加電阻，但少于3.5％時軟化溫度過高，不能得到足夠高的電阻，多于7％時增加失透性。BaO的理想的含量是4～6.5％。BrO和BaO，尤其優(yōu)于抑制堿金屬擴散效果。因此，從消減水銀消費量觀點，最好是含有上述各下限量以上。
Li2O最好含有2％以下，Li2O，和Na2O或K2O同樣具有降低玻璃的粘度，提高熔融加工性的功能，其效果比Na2O或K2O大。另外，通過添加Li2O，可以得到更有效的堿混合效果。但是，含過量的Li2O時熱膨脹系數過高，所以最好是2％以下。
B2O3，最好含有3％以下的比率。這是因為可以提高燈用玻璃的強度和耐久性，并減少失透傾向。但是多于3％時熱膨脹系數過小。
Sb2O3，最好含有1％以下的比率，是因為可以提高燈用玻璃的澄清性。但是多于2％以上時，熱加工時產生再發(fā)泡或變黑。
Fe2O3，最好含有0.2％以下的比率，是因為可以抑制燈的紫外線輻射。但是多于0.2％時降低可見光透過率而降低燈光束。
TiO2或CeO2最好含有1％以下的比率。是因為可以抑制燈用玻璃的紫外線引起的日曬。但是，即使添加多于1％，耐日曬效果與添加1％時幾乎相等。
在本發(fā)明的玻璃組合物中，如上所述，堿金屬氧化物R2O(R=Li,Na,K)的總量，最好是具有抑制堿金屬擴散功能的堿土金屬氧化物R′O(R′=Mg、Ca、Sr、Ba)的總量以下。這是因為有效地消減水銀消費量。
具有以上成分的燈用玻璃組合物，具有過去的含鉛玻璃相同的熱加工性。因此，通過和過去同樣的方法，可以制造燈用玻璃，特別是燈用心柱和真空管。
作為用本發(fā)明的玻璃組合物得到的燈例，在

圖1中表示直管型熒光燈的長方向的斷面(管縱斷面圖)。如圖1所示，在玻璃真空管1的兩端密封地封接心柱(閃光心柱)2，各自上面密封地貫通一對導線3。這些兩端部導線3之間，分別架上涂有電子輻射性物質的絲電極4。而且玻璃真空管1的兩端部，固定著接頭5，在這些接頭5上固定著與導線3電接觸的接頭銷6。在玻璃真空管1中，在其內面形成熒光體層7，進而封入特定量的水銀和氬氣等稀有氣體。
下面根據實施例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不是僅限下面的實施例。
制作表1中所示的各組成的玻璃，評價玻璃特性。另外，調合成為表中組成的玻璃原料，將其放入白金坩堝，電爐中加熱熔融，在碳板上澆注，進行冷卻而制作。比較例1是過去在熒光燈中使用的鈉鈣玻璃組合物。比較例2是過去在燈的心柱部位使用的鉛玻璃組合物。
表1
其中，線膨脹系數是0～300℃間的平均膨脹系數，根據JIS R3102“玻璃的平均線膨脹系數的試驗方法”測定的值。軟化點是根據JIS R 3104“玻璃軟化點試驗方法”測定的值。操作溫度是相當于粘度103泊的溫度，從高溫粘度測定曲線讀出而決定的值。堿金屬析出量是基于JIS R 3502測定的值。
如表1所示，各實施例的玻璃組合物，具有能適于用作燈用玻璃，特別是心柱用玻璃和真空管用玻璃的特性。
實際上，用實施例1～7的玻璃制作直管型40瓦熒光燈用的心柱各100個時，其加工性，玻璃強度，與杜美線構成的導線的封接性方面都沒有出現任何問題。
進而，用實施例1、4和7的玻璃組合物，以及比較例1的玻璃組合物制作包括真空管和心柱的直管型40瓦熒光燈各50根。根據各實施例組合物制作的熒光燈，沒有特別困難，而且不發(fā)生不好的現象而可以制作。
在上述各燈中，評價了初期光束，壽命特性以及水銀消費量。評價是對各5根進行的。其評價值示于表2中。
表2
其中光束維持率是將壽命試驗100小時時的值取為100％時，同試驗1000小時后的相對值。而水銀消費量是按以下所示的方法進行評價。即，在備有加熱裝置和真空排氣裝置和四重極質量分析儀的腔室內破壞燈，將腔室保溫40℃，排氣至檢測不出水銀為止，實施將腔室加熱至450℃的試驗，從加熱開始，腔室加熱至450℃，進而檢測不出水銀為止的期間內檢出的水銀量為水銀消費量。
如表2所示，各實施例的燈，水銀消費量比比較例的燈少，進而初期光束，光束維持率方面也具有優(yōu)異的性能。
另外，在上述實施例中，作為玻璃化合物的適用例表示了直管型熒光燈，但本發(fā)明的玻璃組合物，不用多說，不僅適用于小型熒光燈等其他熒光燈，也適用于燈泡等其他燈，適合用作熱加工性和耐化學性好，而且不含鉛的玻璃。
如以上說明，根據本發(fā)明的燈用玻璃組合物，不含鉛而可以構成燈，同時能夠消減水銀的封入量。另外，根據本發(fā)明燈用玻璃組合物，如上述實施例所示，也可以提高初期光束，壽命特性等，燈的性能。
另外，根據含本發(fā)明燈用玻璃組合物的燈用心柱和燈用真空管，可以提供抑制水銀消費量的，從環(huán)境保護觀點好的燈用玻璃。
這樣的本發(fā)明的燈用玻璃組合物，燈用心柱和燈用真空管，從環(huán)境保護以及提高照明器材性能的觀點考慮，其工業(yè)上利用價值很大。
圖1是表示含有本發(fā)明的照明器材用玻璃組合物制造的真空管和心柱的熒光燈例的管縱斷面的圖。
1．玻璃真空管2．心柱3．絲電極4．熒光體層。
權利要求
1．一種燈用玻璃組合物，其特征在于以重量百分比表示SiO2:65～75％,Al2O3:0.5～4％,Na2O:1～8％,K2O:1～8％,Li2O:0～2％,MgO:0.5～5％,CaO:1～8％,SrO:1～7％,BaO:3.5～7％,B2O3:0～3％,Sb2O3:0～1％,Fe2O3:0～0.2％,TiO2:0～1％,CeO2:0～1％,Na2O,K2O和Li2O的總量為13％以下。
2．一種燈用玻璃組合物，其特征在于以重量百分比表示，SiO2:65～75％,Al2O3:0.5～4％,Na2O:1～7％,K2O:1～8％,Li2O:0～2％,MgO:0.5～5％,CaO:1～8％,SrO:1～7％,BaO:4～6.5％,B2O3:0～3％,Sb2O3:0～1％,Fe2O3:0～0.2％,TiO2:0～1％,CeO2:0～1％。
3．根據權利要求2中記載的燈用玻璃組合物，其中Na2O,K2O和Li2O的總量為13重量％以下。
4．根據權利要求1～3的任一項中記載的燈用玻璃組合物，其中Na2O,K2O和Li2O的總量比MgO、CaO、SrO以及BaO總量少。
5．一種燈用心柱，含有權利要求1或2中記載的玻璃組合物。
6．一種燈用真空管，含有權利要求1或2中記載的玻璃組合物。
全文摘要
提供一種不含鉛，并能夠消減點燈中所消費的水銀量的燈用玻璃組合物，適應于環(huán)境保護的要求。玻璃組合物以重量%表示SiO
文檔編號H01J61/30GK1227195SQ9910217
公開日1999年9月1日 申請日期1999年2月10日 優(yōu)先權日1998年2月10日
發(fā)明者近藤利文, 小山田豐, 巖間克昭 申請人:松下電子工業(yè)株式會社