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Blitzlichtlampe mit Schutzüberzug und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft elektrische Blitzlichtlampen, die mit einem Lacküberzug als
Splitterschutz versehen sind, und ein Verfahren zur Herstellung solcher Lacküberzüge.
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Die Kolben von Blitzlichtlampen, in denen ein leicht brennbares Material
enthalten ist, das beim Zünden unter Ausstrahlung von intensivem fotoaktivem Licht
mit großer Geschwindigkeit abbrennt, sind gewöhnlich außen und innen mit einem Schutzüberzug
versehen, der zur Verstärkung des Kolbens dient, so daß der Kolben nicht zerspringt.
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Der Überzug soll gleichmäßig sein und eine Nachprüfung ermöglichen,
ob die Lampe überhaupt schon überzogen ist. Es ist bekannt, diesen beiden Forderungen
dadurch zu genügen, daß außen und innen eine farbige Schutzschicht aufgebracht wird,
dann müssen aber die Farben der beiden Lackschichten komplementär sein, z. B. die
Innenlackschicht blau und die Außenlackschicht orange, damit der mit diesen beiden
Lackschichten versehene Kolben farblos erscheint. Bei dieser bekannten Art der Ausbildung
der Schutzschichten müssen also stets zwei Schichten vorhanden sein. Weiterhin ist
es bei den sogenannten Silikalampen bekannt, die Innenoberfläche des Lampenkolbens
mit einem lichtstreuenden Überzug aus selbsthaftenden, feinverteilten kugeligen
Teilchen aus amorphen Silicium-dioxyd zu versehen. Derartige Überzüge vermögen,
da sie kein filmbildendes organisches Bindemittel enthalten, jedoch den Zerknall
des Lampenkolbens nicht zu verhindern und die einzelnen Stücke eines zerbrochenen
Kolbens nicht zu verbinden.
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Die Blitzlichtlampe gemäß der Erfindung ist nun mit wenigstens einem
Schutzüberzug aus einem an sich durchsichtigen organischen Lack auf einer oder beiden
Lampenoberflächen versehen und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzüberzug
einen Ester der Kieselsäure, insbesondere Äthylsilikat, gleichmäßig verteilt, enthält.
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Das Vorhandensein eines solchen Überzuges läßt sich, weil er matt
ist, leicht feststellen. Nach Abschluß des Herstellungsverfahrens der Blitzlichtlampe
kann er aber durch eine Wärmebehandlung wieder klar und farblos gemacht werden.
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So ist es beispielsweise möglich, in einer Blitzlichtlampe einen Überzug
anzubringen, der nach dem Trocknen an der Luft mattscheibenähnliche Eigenschaften
annimmt, so daß leicht festgestellt werden kann, ob der innere Schutzüberzug angebracht
wurde oder nicht. Außerdem läßt sich die gleichmäßige Dicke des Überzuges prüfen.
Wird der Kolben dann nachträglich einer Wärmebehandlung unterzogen (die vor der
endgültigen Zusammensetzung der Lampenbestandteile stattfinden soll), so wird der
innere Schutzüberzug vollkommen klar und durchsichtig. Außen kann dann ein Überzug
aufgebracht werden, der eine mattscheibenähnliche weiße Farbe annimmt, wenn er an
der Luft getrocknet wird und der das erzeugte Licht diffus zerstreut, ohne daß ein
wesentlicher Verlust an Lichtintensität entsteht. Dieser äußere Überzug dient ebenfalls
zur Verstärkung und zum Schutz des Kolbens. Bei durchsichtigen Überzügen auf der
äußeren Kolbenwand konnte bisher nicht festgestellt werden, ob sie auch gleichmäßig
dick sind bzw. die gesamte Kolbenoberfläche bedecken. Dem matten äußeren Überzug
gemäß der Erfindung haften diese Mängel nicht an.
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Der matte Überzug kann durch Variation seiner Bestandteile so hergestellt
werden, daß er sämtliche Übergänge vom schwächsten Matteffekt bis zum stärksten
reinen Weiß zeigt.
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Grundsätzlich können zum Überziehen des Lampenkolbens alle bekannten
überzugsmassen verwendet werden. Diese Massen enthalten gemäß der Erfindung hy drolysierbare
Kieselsäureester, die eine Verschleierung bewirken. Vorzugsweise wird ein Tetraäthylester
der Orthokieselsäure (Tetraäthylorthosilikat,
(CZH.)4Si04) verwendet,
der nachfolgend als Äthylsilikat bezeichnet wird.
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Diese Substanz wird deswegen verwendet, weil sie den erfindungsgemäßen
Zweck am besten erfüllt, handelsüblich und auch relativ preiswert ist.
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Gute Ergebnisse werden mit einem Ansatz zum Herstellen eines Innenüberzugs
erzielt, der aus 300 bis 400 Gewichtsteilen polymerisierter Vinylacetatlösung, 5
bis 100 Gewichtsteilen Aceton, 20 bis 70 Gewichtsteilen Alkohol, 93 bis 146 Gewichtsteilen
Nitrocelluloselösung und 50 bis 150 Gewichtsteilen Äthylsilikat besteht. Für den
Außenüberzug wird ein Material bevorzugt, das aus Aceton, Alkohol, Celluloseacetat
und Äthylsilikat besteht.
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Spezielle Zusammensetzungen für Innen- und Außenüberzüge gemäß der
Erfindung sind nachstehend aufgeführt. Beispiel A Innenüberzug, zunächst matt, nach
Wärmebehandlung klar
| Gewichts- |
| Angenäherte |
| teile Prozent- |
| angabe |
| Polymerisierte Vinylacetat- |
| lösung (enthaltend 68 bis |
| 74"/o Feststoff) ... . . . . . . 376.0 51,50 |
| Aceton . .. .. . ............. 37,6 5,15 |
| Alkohol, vergällt (Synasol) 56,4 7,72 |
| Nitrocelluloselösung (ent- |
| haltend 16 bis 17,5% Fest- |
| stoff ................... 143,0 19.60 |
| Äthvlsilikat ............... 117,0 16.03 |
| 730.0 100,00 |
Die Nitrocelluloselösung besteht aus 5 bis 6 Gewichtsteilen trockener Nitrocellulose,
die in gleichen Teilen Äthyl- und Isopropylacetat gelöst ist. Diese Lösung hat eine
Viskosität von 50 bis 65 Sekunden bei 25° C (gemessen in einem Parlin Becher Nr.
20).
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Das Aceton dient zum Verdünnen, und sein Anteil kann über einen weiten
Bereich schwanken, je nach der gewünschten Viskosität. Als Alkohol wird denaturierter
Äthylalkohol (190 proof) verwendet. Die Alkoholmenge soll 100% des Gesamtgewichtes
der Mischung nicht übersteigen, da ein zu großer Alkoholgehalt ein Ausflocken der
in Suspension befindlichen Festsubstanzen bewirkt. Die Nitrocellulose soll 20% des
Gesamtgewichtes nicht überschreiten, da eine größere Menge eine Schwärzung oder
ein Verkohlen des inneren Überzugs hervorrufen könnte, wenn der Kolben erhitzt wird,
um die Quetschfußkonstruktion einzuschmelzen. Immerhin sollte jedoch eine genügende
Menge verwendet werden, um das Vinvlacetat genügend zu härten, da sonst der Überzug
nicht die gewünschte Festigkeit hat.
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Als flüchtige Lösungs- und Verdünnungsmittel können auch andere Substanzen,
wie Ester und Ketone, verwendet werden, wie z. B. Methvlacetat, Äthylacetat, Methyläthylketon,
Butylalkohol, Toluol. Es muß genügend Lösungsmittel vorhanden sein, um die Nitrocellulose
völlig zu lösen. Als Grundlackbestandteil können auch Acrylsäureester, Celluloseester
und Mischungen von Vinylharzen mit Celluloseestern verwendet werden. Beispiel B
Außenüberzug, dauernd mattweiß auch nach Wärmebehandlung Die Lösungsmittel werden
in folgendem Verhältnis --mischt
| Liter |
| Gewidits- |
| prozent |
| Aceton ................... 28,4 80 |
| Vergällter Alkohol ........ 3,4 10 |
| Diacetonalkohol ........... 3 10 |
Celluloseacetat wird in folgender Menge dem Lösungsmittelgemisch zugesetzt:
| kg Gewichts- |
| prozent |
| Celluloseacetat ............ 5 I 15 |
Nachdem das Celluloseacetat in dem Lösungsmittelgemisch gelöst ist, wird Äthylsilikat
in Mengen von etwa 52,8 cm3/1 Lack zugesetzt, was bei obigem Ansatz etwa 1,841 entspricht.
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Das Aceton ist das Hauptlösungsmittel für das Celluloseacetat. Es
ist chemisch sehr aktiv und hat einen hohen Dampfdruck. Es kann auch ein anderes
Lösungsmittel für Celluloseacetat mit ähnlichen Eigenschaften verwendet werden,
so z. B. Äthylendichlorid oder Tricresylphosphat. Vergällter Alkohol wird als latentes
Lösungsmittel zugesetzt und kann durch andere latente Lösungsmittel, so z. B. durch
Isopropy lalkohol, ersetzt werden. Die Menge Äthylsilikat kann zwischen etwa 4 und
105 cm3/1 Lack je nach dem Grad der gewünschten Opaleszenz des Schutzüberzugs betragen.
Die Opaleszenz kann somit von einem schwachen bis zu einem dichten Weiß schwanken.
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Bei den bekannten klaren und farblosen Überzügen findet häufig eine
Verfärbung statt, die wenigstens teilweise durch zu schnelles Verdampfen der Lösungsmittel
bewirkt wird, die aber durch ein zusätzliches Lösungsmittel für den Lackbestandteil
behoben werden kann, das langsamer aber doch vollständig verdampft. Im Beispiel
B verhindert der Acetonalkohol eine Verfärbung. Das gleiche Ergebnis wird mit Äthyllactat
erreicht. Da aber die erfindungsgemäße Überzugsschicht gemäß Beispiel B mattweiß
ist, würde eine geringe Verfärbung nicht stören, d. h., es ist nicht unbedingt notwendig,
Lösungsmittel der letztgenannten Art zuzusetzen.
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Den Überzügen gemäß der Erfindung können auch noch andere Bestandteile
zugesetzt werden, um bestimmte wünschenswerte Eigenschaften zu erzielen. So können
z. B. bis zu 10 Gewichtsprozent Sucrose-Octaacetat zugesetzt werden, um die Abreibefestigkeit
des Überzugs zu verbessern. Durch Zusatz dieses Stoffes können auch der Feuchtigkeitswiderstand
verbessert und die Bildung kleiner Blasen in dem Überzug. verhindert werden. Obwohl
die Hitzefestigkeit durch Zusatz von Äthvlsilikat wesentlich verbessert wird, ist
dennoch eine geringe Verkohlung des Überzuges oder eine Blasenbildung in ihm kaum
zu vermeiden. Diese Erscheinungen können durch Zusatz von Triphenylphosphat in Mengen
von 10 Gewichtsprozent vermindert werden; gleichzeitig wird der Feuchtigkeitswiderstand
und die Zähigkeit des Filmes verbessert. Kleinere Mengen Polyäthylenterephthalat
wirken
ebenfalls günstig auf die Festigkeit der Überzüge, die derart erhöht wird, daß dünnere
Überzüge verwendet werden können, wobei das gleiche oder sogar noch ein größeres
Maß an Schutzwirkung und Wirtschaftlichkeit erreicht wird. Außerdem verbessern diese
Zusätze die Formstabilität des Überzuges und vermindern damit deren Neigung, sich
auszudehnen oder zu schrumpfen und sich vom Glas abzulösen.
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Die in beliebiger Weise mit einem Überzug versehenen Kolben werden
zunächst an der Luft stehengelassen, der Überzug getrocknet, wobei er eine milchglasähnliche
Farbe annimmt, und dann werden die Kolben einer Wärmebehandlung unterworfen, nach
deren Abschluß sie mit brennbarem Material gefüllt werden.
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Zur Wärmebehandlung wird der Lampenkolben 3 bis 8 Minuten, vorzugsweise
5 Minuten, auf ungefähr 60 bis 70° C erwärmt. Überschüssiges Lösungsmittel wird
bei der Wärmebehandlung entfernt. Für einen Überzug nach Beispiel B ist die Wärmebehandlung
nicht notwendig.
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Falls ein klarer Überzug hergestellt werden soll, wird eine Überzugsmasse
gemäß Beispiel A verwendet und danach wärmebehandelt. Soll ein dauernd matter Überzug
erzeugt werden, so wird eine überzugsmasse gemäß Beispiel B verwendet oder aber
eine Überzugsmasse gemäß Beispiel A, dann muß aber die Wärmebehandlung unterbleiben.
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Der Reaktionsverlauf ist komplex und noch nicht vollständig aufgeklärt.
Es wird vermutet, daß der gewünschte mattscheibenartige Effekt durch die Lufttrocknung
des Überzuges gemäß Beispiel A infolge Verdampfung der Lösungsmittel (Aceton und
Alkohol) hervorgerufen wird, wobei Vinylacetat, Nitrocellulose und Äthylsilikat
als unvermischbares Dreikomponentensystem zurückbleiben und den mattscheibenähnlichen
Effekt hervorrufen. Bei der Wärmebehandlung des luftgetrockneten Überzuges verdampft
das Äthylsilikat, und es bleibt eine farblose Lösung von Vinylacetat in Nitrocellulose
zurück.
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Bei der Zusammensetzung gemäß Beispiel B, die gewöhnlich zum Überziehen
der äußeren Oberfläche des Glaskolbens verwendet wird, sind die Reaktionen etwas
anders. Hier wird der bleibende mattscheibenähnliche Effekt durch die Lufttrocknung
des überzuges erzielt, die möglicherweise unter Hydrolyse des Äthylsilikates erfolgt.
Dies kommt daher, daß sich das Äthylsilikat durch die im Alkohol (5%) oder in der
Luft enthaltene Feuchtigkeit zersetzt, wobei Siliciumhydrate, möglicherweise Kieselsäure
oder andere Siliciumverbindungen entstehen. Bei der Zusammensetzung gemäß Beispiel
B kann eine Wärmebehandlung bei Temperaturen von ungefähr 60° C die weiße mattscheibenähnliche
Färbung nicht beeinflussen. Sogar bei wesentlich höheren Temperaturen (bis etwa
ungefähr 300° C) wird nur ein kleiner Betrag Wasser abgespalten, obwohl natürlich
ein Wechsel in der Kristallstruktur der Siliciumzusammensetzung stattfinden mag,
wobei jedoch der Schichtüberzug seine weiße mattscheibenähnliche Farbe behält.
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Von Bedeutung ist die Anwendung der Erfindung auch bei Glühlampen
aller Art. So können z. B. Überzüge gemäß Beispiel B sowohl auf die innere wie auf
die äußere Oberfläche der Kolben aufgetragen werden, um sowohl eine wirksame Zerstreuung
des Lichtes zu bewirken, als auch eine Schutzwirkung für den Lampenkolben zu erzielen.
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Den Überzügen gemäß der Erfindung können auch Farbstoffe zugesetzt
werden, welche es ermöglichen, irgendeinen gewünschten Farbton in der mattscheibenähnlichen,
lichtzerstreuenden Schicht hervorzurufen, welche gleichmäßig und lebhaft wirkt und
einen angenehmen Einfluß auf das Auge ausübt. Diese erfindungsgemäße Anwendung erweist
sich als besonders vorteilhaft für Christbaumlampen, wobei neben der Farbwirkung
noch eine Verstärkung des Lampenkolbens erzielt wird. Es ist klar, daß dieses Verfahren
bedeutend wirtschaftlicher ist als die Emaillierungsverfahren, die bisher benutzt
werden.