(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銀塩、金塩又はその組合せを口金セメント、熱硬化性接着剤又はバインダ組成物中に配合してなる水銀放電ランプ。
【請求項２】
前記銀塩が炭酸銀、ハロゲン化銀、酸化銀、硫化銀、酢酸銀又はその組合せからなる、請求項１記載の水銀放電ランプ。
【請求項３】
前記銀塩が炭酸銀である、請求項１記載の水銀放電ランプ。
【請求項４】
前記金塩が炭酸金、ハロゲン化金、酸化金、硫化金、酢酸金又はその組合せからなる、請求項１記載の水銀放電ランプ。
【請求項５】
前記銀塩、金塩又はその組合せがランプ１個当り０．１ｍｇ〜１０ｇ存在する、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の水銀放電ランプ。
【請求項６】
前記銀塩、金塩又はその組合せがランプ１個当り１０〜３０ｍｇ存在する、請求項５記載の水銀放電ランプ。
【請求項７】
口金セメント、熱硬化性接着剤又はバインダ組成物中に銀塩、金塩又はその組合せを配合することを含む、水銀放電ランプ内での溶出性水銀化合物の生成を防止する方法。
【請求項８】
前記銀塩が炭酸銀、塩化銀、酸化銀、硫化銀、酢酸銀又はその組合せからなる、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記銀塩が炭酸銀である、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記金塩が炭酸金、ハロゲン化金、酸化金、硫化金、酢酸金又はその組合せからなる、請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記銀塩、金塩又はその組合せがランプ１個当り０．１ｍｇ〜１０ｇ存在する、請求項７乃至請求項１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記銀塩、金塩又はその組合せがランプ１個当り１０〜３０ｍｇ存在する、請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術的背景】
本発明は、水銀アーク放電ランプ内での溶出性水銀の生成を防止する方法及び装置に関する。
【０００２】
一般に蛍光ランプとしても知られる水銀アーク放電ランプは一般的な照明手段である。水銀アーク放電ランプは、リード線、コネクタピン及び口金のなどの金属部品を含んでいる。リード線及び口金とコネクタピンの一部はガラス管で包囲されている。通例、ガラス管の内面には蛍光体が塗布されている。水銀アーク放電ランプには元素態水銀が添加され、通例、元素態水銀は蛍光体に付着する。ある条件下では、元素態水銀がランプ内の金属部品（例えば、銅と鉄を含有するリード線、黄銅製ピン、その他の付随金属製取付部品）と接すると、元素態水銀が溶出性の形態に変化することが判明した。
【０００３】
廃棄された蛍光ランプから水銀が地表水及び地下水に溶出するおそれがあるという懸念の増大に対処すべく、米国環境保護庁は水銀の最大濃度を抽出液１リットル当り溶出性水銀０．２ｍｇと定めている。水銀の濃度は米国環境保護局により１９９０年に制定された周知の試験法である毒性特性溶出試験法（ＴＣＬＰ）として知られる標準分析法で一般に測定される。
【０００４】
ＴＣＬＰ試験を実施する際は、埋立場その他の処理場でのランプ廃棄処理で得られるものと同様のランプ廃棄物が生じるように試験ランプを粉砕する。処理場での周囲条件が溶出性水銀の生成を促すこともある。ＴＣＬＰ試験条件自体が１リットル当り０．２ｍｇという基準限度を超える量の溶出性水銀の生成を可能にする傾向もある。
【０００５】
ランプの廃棄処理及びＴＣＬＰ試験では、ランプのガラス管が破壊される。すると、ランプに封入された元素態水銀は水性環境中で金属部品に暴露される。元素態水銀は金属部品と水性環境に暴露されると、酸化されて溶出性の水銀へと変化する。ランプ内の金属部品は、溶出性水銀の生成を促進する酸化性鉄と被酸化性銅の供給源となる。
【０００６】
環境中に溶出しかねない水銀の形成を防止するための技術が幾つか開発されている。現在用いられている方法は、ランプの廃棄処理時又はＴＣＬＰ試験時に化学薬品又は金属を放出させる方法に関係するものである。例えば、Ｆｏｗｌｅｒらの米国特許第５２２９６８６号及び同第５２２９６８７号には、化学薬品をガラスカプセル又は口金セメントに入れてランプ内に導入する方法が記載されている。かかる化学薬品の例を幾つか挙げると、臭化物アニオン、塩化物アニオン、ヨウ化物アニオン、ヨウ素酸アニオン、過ヨウ素酸アニオン及び硫化物アニオンなどの各種の塩がある。その他の化学薬品には、鉄粉末、銅粉末、スズ粉末及びチタン粉末などの粉末がある。
【０００７】
本願出願人に譲渡されたＦｏｕｓｔらの米国特許第５８２１６８２号には、優れたＴＣＬＰ試験性能を得るため水銀酸化防止剤を添加することが記載されている。水銀酸化防止剤には、例えば、アスコルビン酸、アスコルビン酸ナトリウム及びグルコン酸ナトリウムがある。これらの物質は、元素態水銀の酸化に起因する溶出性の第一水銀及び第二水銀化合物の形成を低減又は防止することが判明している。残念なことに、製造プロセスでは、水銀酸化防止剤を導入するため別個の分配工程が用いられているのが通例である。
【０００８】
一般に、ランプ部品の改良は溶出性水銀の量を減少する必要性によって推進される。ＴＣＬＰ抽出試験の際の溶出性水銀の値を低減させる方法及び物質が探し求められている。
【０００９】
【発明の概要】
本発明は、有効量の銀塩、金塩又はその組合せを含む水銀放電ランプを提供する。
【００１０】
本発明は、水銀放電ランプ内での溶出性水銀化合物の生成を防止する方法であって、ランプ構造内に有効量の銀塩、金塩又はその組合せを導入することを含む方法も提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
銀塩、金塩又はその組合せを組込むと、ＴＣＬＰ試験の際の水銀化合物の溶出の防止に顕著な効果を有することが判明した。そこで、水銀アーク放電ランプ部品からの可溶性第二鉄及び第一銅イオンの生成及び溶解が低減もしくは防止され、その結果溶出性水銀化合物の形成が低減又は防止される。
【００１２】
リード線は通例鉄又は銅からなり、コネクタピンは通例黄銅からなる。リード線及びコネクタピンは元素態鉄（Ｆｅ0 ）及び銅（Ｃｕ0 ）の供給源であり、酸素及び水性環境の存在下で酸化されて第二鉄（Ｆｅ+3）イオン及び第一銅（Ｃｕ+1）イオンへと変化する。すると第二鉄及び第一銅イオンは水溶液中に可溶性となる。第二鉄及び第一銅化合物の存在は、溶出性水銀の生成を引起こすことが判明した。
【００１３】
本明細書中で用いる「溶出性水銀」とは、元素態水銀（Ｈｇ0 ）が酸化されたものをいう。酸化水銀は、酸素と反応して酸化第二水銀（ＨｇＯ）などの化合物を生成する。ひとたびランプが破壊され、元素態水銀が酸化されて溶出性水銀に変化すると、溶出性水銀は地下水、河川及び小川によって運ばれるおそれがある。
【００１４】
適当な銀塩としては、例えば、炭酸銀、ハロゲン化銀、酸化銀、硫化銀、酢酸銀又はその組合せが挙げられる。適当な金塩としては、例えば、炭酸金、ハロゲン化金、酸化金、硫化金、酢酸金又はその組合せが挙げられる。通例、本発明では炭酸銀が使用される。
【００１５】
水銀放電ランプの廃棄処理時の溶出性水銀の生成を防止するとともにＴＣＬＰ試験の信頼性を向上させるため、例えばプラズマ放電の外側のガラス管内部、口金中及びランプ口金中などのランプ構造内に有効量の銀塩、金塩又はその組合せを組込む。銀塩、金塩又はその組合せの有効量は、元素態水銀を酸化して可溶性へと変化させかねない第二鉄及び第一銅化合物と元素態水銀との反応を実質的に防止する量である。一般に、銀塩、金塩又はその組合せの有効量は、ＴＣＬＰ試験結果で溶出性水銀がランプ１個当り約０．２ｐｐｍ未満となるのに十分な量である。銀塩、金塩又はその組合せは、典型的にはランプ１個当り約０．１ｍｇ〜約１０ｇ、さらに典型的にはランプ１個当り約１０〜約３０ｍｇ存在する。
【００１６】
銀塩、金塩又はその組合せは、典型的には、アルミニウム製口金をランプ端部のリード線封止ガラス部に保持する口金セメント中に組込まれる。口金セメントは概して約８０重量％の大理石粉末（石灰石−ＣａＯ）と残部のセラック、フェノール系樹脂バインダ、ブレンド用溶剤及びセメント着色用の染料からなる。セメントはフィーダを通して口金に供給され、ランプに組立てた後に加熱して硬化させる。硬化は溶剤を飛ばしてセメントを固化させる。銀塩、金塩又はその組合せをセメント成分と配合し、手作業又は自動製造設備でランプに組込む。銀塩、金塩又はその組合せは、ＴＣＬＰ試験の準備段階でランプが破壊又は粉砕されたときにのみ放出される。この方法では、銀塩、金塩又はその組合せは常にランプの陽光柱の外部に位置する。陽光柱は通例真空下にあり、蛍光体と封入不活性ガスで満たされたステムプレス部（内部リード線及び陰極）の内側を含むランプの一部である。ランプに封入される不活性ガスとしては、通例、アルゴン及びクリプトンが挙げられる。炭酸銀、炭酸金又はその組合せを口金の口金セメント中に導入することによって、銀塩、金塩又はその組合せを導入するための独立した分配工程は不要となる。
【００１７】
銀塩、金塩又はその組合せは、酸性水溶液中に可溶性の熱硬化性接着剤又はバインダ組成物中に配合してもよい。かかる組成物は概して不活性充填材、ポリビニルメタクリレートなどのバインダ、及び変性アルコールなどの加工用溶剤を含んでいる。口金セメントを硬化させると、アルコールは蒸発して組成物は硬化する。これらの成分は、ガラス管をアルミニウム製口金に固定するのに用いられる口金セメントの慣用成分と同じである。ガム及びゼラチンもこうした接着剤及びバインダとして用いられてきた。ガム及びゼラチンの本質は、加熱時に表面に付着することにある。上記の酸化防止材料を含む組成物を、環状又は独立したボタン状にアルミニウム製口金の内面に配置すればよい。ランプが粉砕されて水性環境に暴露されたり或いはＴＣＬＰ溶液中に置かれると、上記水溶性バインダは銀塩、金塩又はその組合せを速やかに放出できる。
【００１８】
典型的な充填材には、大理石粉末（酸化カルシウム）がある。バインダは、セラックでも、ロジンでも、フェノール系樹脂などの合成樹脂でもよい。加工用溶剤は、一般に、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、アミルアルコールなどの低級アルコールである。
【００１９】
銀塩、金塩又はその組合せは、かかる材料をガラスカプセル中に封入することによってランプ中に組込んでもよい。ガラスカプセルはアルミニウム口金とリード線封止ガラスのフレア部との間のランプ基部に配置することもできるし、ランプの陽光柱の内部に配置することもできる。銀塩、金塩又はその組合せはガラスカプセル中に封入されているので、ランプ機能に影響を及ぼさずにランプの陽光柱の内部に存在し得る。
【００２０】
炭酸銀をランプ部品に添加した水銀アーク放電ランプをＴＣＬＰ試験で試験することにより、本発明を例示する。これらの実施例は非限定的なものである。
【００２１】
ＴＣＬＰ試験データはすべて１９９０年６月２９日付け米国連邦公報第５５巻１２６号第２６９８７〜２６９９８頁に規定の試験法で得た。
【００２２】
概略すれば、ＴＣＬＰ試験の被験ランプを微粉砕して、３／８インチの篩を通過し得る規定の粒度の粉体とした。次いで、ｐＨ約４．９３の酢酸ナトリウム−酢酸緩衝液で試験材料を抽出した。
【００２３】
ＴＣＬＰ試験時の溶出性水銀の生成量の低減に関する銀塩の有効性を判断すべく、様々な量の炭酸銀をＴＣＬＰ試験に添加した。表１のデータは、Ｆ３２Ｔ８ＳＣＳＰ３５ランプ又はＦ４０Ｔ１２  Ｃｏｏｌ  Ｗｈｉｔｅ  ＷａｔｔＭｉｓｅｒランプ（共にＧＥ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ社から市販）にランプ１個当り２０ｍｇの水銀を封入した場合、ランプ１個当り１０ｍｇもの低レベルの炭酸銀によって溶出性水銀がランプ１個当り０．２ｐｐｍという規制値未満に低減したことを示している。炭酸銀を使用することの最大の利点の一つは、必要とされるｍｇ量の炭酸銀を口金の口金セメント中に容易に配合できることである。口金セメントへの炭酸銀の添加のための独立した工程は不要であった。口金セメントに炭酸銀を用いたＴＣＬＰ試験結果を表１に示す。
【００２４】
水銀未封入のＦ３２Ｔ８ＳＣＳＰ３５ランプ（以下「Ｆ３２」という。）及びＦ４０Ｔ１２  Ｃｏｏｌ  Ｗｈｉｔｅ  ＷａｔｔＭｉｓｅｒランプ（以下「Ｆ４０」という。）を用いて添加剤のスクリーニングを行った。Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から工業用９９％炭酸銀（Ａｇ2ＣＯ3）を購入し、精製せずに使用した。Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＳＡＩＣ）の「Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｕｌｔｓ  ｏｆ  Ｍｅｒｃｕｒｙ  ｉｎ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐｓ」（１９９２年５月１５日，ＥＰＡ契約第６８−ＷＯ−００２７号）に記載の米国環境保護庁（ＥＰＡ）からＳＡＩＣ社に委託された蛍光ランプ／ＴＣＬＰ試験法の研究に基づくランプ試験法の修正を加えた標準ＴＣＬＰ試験規格に従った。２０ｍｇの水銀（Ｈｇ）を封入したＦ４０及びＦ３２ランプに様々な量の炭酸銀（Ａｇ2ＣＯ3）を添加したときの結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
0004216524.tif 000002
【００２６】
表１にみられる通り、５ｍｇの炭酸銀は、ランプに炭酸銀を添加しなかった場合に比べてＦ４０及びＦ３２ランプ中の溶出性水銀量をそれぞれ１／６未満及び１／１２未満に低減させた。さらに、５０ｍｇの炭酸銀はいずれのランプでも溶出性水銀量をランプ１個当り２５ｐｐｂ未満に低減させた。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態について記載し説明してきたが、本発明の要旨及び技術的範囲から逸脱せずに様々な変更及び置換が可能である。従って、本発明に関する以上の説明は例示を目的としたものであって、限定のためのものではない。