ЗАЩИТНОЕ ПЛЕНОЧНОЕ ПОКРЫТИЕ ИСТОЧНИКА СВЕТА

Полезная модель относится к области светотехники, а более конкретно к защитным покрытиям на наружных поверхностях ламп, и может быть использована в производстве источников света различных конструкций, например люминесцентных ламп, в том числе предназначенных для эксплуатации в условиях экстремальных механических нагрузок, например для организации освещения помещений, салонов и кабин всех видов транспортных средств, включая палубы или внутренние помещения судов и других плавучих сооружений.
Известно цветовое покрытие для источников света (см. описание к патенту РФ №2171519 на изобретение, кл. Н 01 К 1/32, опубл. 2001.07.27), формируемое на наружной поверхности ламп с получением прозрачного темно-оранжевого покрытия их колб, предназначенное для применения в автомобильной светосигнальной аппаратуре, и выполненное путем нанесения на наружную поверхность источников света исходного состава для образования покрытия, содержащего полимерный лакокрасочный материал, краситель и растворитель. Недостатком данного аналога является относительная сложность и дороговизна исходного состава для формирования покрытия, а также использование в качестве растворителя значительного количества чистого ацетона, требующего дополнительных материальных затрат на обеспечение взрывопожаробезопасности технологического процесса.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, принятым за ближайший аналог (прототип) полезной модели, является покрытие электрических ламп накаливания (см. описание к патенту РФ №2170750, кл.
Н 01 К 7/00, C 09 D 101/18, опубл. 2001.07.20), формируемое на их наружной поверхности с получением прозрачного покрытия колб автожелтого цвета, применяемых в светосигнальной аппаратуре для автомобилей, и выполненное путем нанесения на наружную поверхность ламп исходного пленкообразующего состава, содержащего лакокрасочный материал, краситель, а в качестве растворителя - смесь компонентов, включающую ацетон, бутиловый и этиловый спирты.
Недостатком ближайшего аналога (прототипа) является ограниченная возможность использования покрытия сформированного из указанного в прототипе исходного состава для предотвращения попадания во внешнюю окружающую среду осколков, различных веществ и частиц, образующихся в результате механических повреждений источника света при его эксплуатации в условиях экстремальных механических нагрузок вследствие недостаточно высоких специальных физико-механических свойств покрытия, в том числе его эластичности с одновременно повышенной «прочностью на разрыв».
Кроме того, недостатком прототипа является относительная сложность и дороговизна производственно-технологического процесса получения покрытия, а также необходимость выделения дополнительных материальных затрат, направленных на обеспечение взрывопожаробезопасности работ и технологических процессов, связанных с промышленным использованием в больших количествах в качестве исходных растворителей ацетона, спиртов и других спиртосодержащих компонентов в чистом виде (высокой степени концентрации).
Предлагаемая полезная модель направлена на устранение недостатков ближайшего аналога - прототипа, в первую очередь, в случае его использования в конструкциях источников света (ламп), предназначенных для обеспечения освещения в условиях экстремальных механических нагрузок, в том числе с возможностью механического разрушения источника света, включая предотвращение попадания в окружающую среду осколков
стекла, вредных веществ и соединений, например соединений и паров ртути, частиц люминофора и т.п., с одновременным упрощением технологического процесса формирования покрытия, а также исходного состава для его нанесения.
При этом решена задача создания простого и эффективного наружного пленочного покрытия источника света, преимущественно люминесцентной лампы, с заданными защитными физико-механическими свойствами, в том числе повышенной эластичностью в отношении растягивающих усилий (при «работе на растяжение» вследствие нарушения прочности колбы с образованием осколков) с одновременно увеличенной прочностью в отношении разрывных усилий (при «работе на разрыв» вследствие относительного сдвига осколков колбы) и повышенной термостойкостью к температурному пиковому воздействию в момент разрушения колбы источника света.
Кроме того, параллельно решена задача повышения адгезионных свойств исходного пленкообразующего состава и, как следствие, достигнуто увеличение прозрачности полностью сформированного на поверхности источника света (его колбы) защитного покрытия, при этом прозрачность последнего практически не изменяется (не ухудшается) в случае возможного увеличения толщины покрытия до 10-15% от толщины колбы.
Это достигается тем, что предлагаемое защитное пленочное покрытие источника света, содержащего колбу с цоколем, преимущественно люминесцентной лампы, сформированное путем нанесения на его наружную поверхность исходного пленкообразующего состава, включающего основной пленкообразующий компонент, преимущественно фторопласт или на основе фторопласта, и растворитель, в отличие от ближайшего аналога (прототипа), в качестве растворителя использована смесь на основе ацетатов и кетонов, а исходный пленкообразующий состав дополнительно содержит разбавитель, в качестве которого использован этилацетат или бутилацетат.
Указанная цель также достигается тем, что компоненты исходного состава взяты в следующем соотношении, мас.%:
фторопласт
15,0-40,0
смесь на основе ацетатов и кетонов
50,0-80,0
этилацетат или бутилацетат
остальное.
Кроме того, поставленная цель достигается тем, что покрытие выполнено в виде пленки толщиной не менее 5% от толщины колбы и состоит, по меньшей мере, из двух последовательно нанесенных слоев исходного пленкообразующего состава, а его (покрытия) толщина с целью усиления прочностных характеристик составляет величину - не менее 30 мкм.
С учетом конкретных условий производства и конкретных потребностей светотехнической индустрии близким к оптимальному является вариант, при котором защитное покрытие сформировано путем последовательного нанесения слоев исходного пленкообразующего состава, например, методом попеременного погружения колбы с цоколем в исходный пленкообразующий состав и последующего его высыхания на их поверхности, при этом исходный пленкообразующий состав использован при значениях его вязкости, лежащих в диапазоне 15,0-75,0 с. В другом варианте покрытие может быть нанесено, например, методом напыления (воздушно-капельного орошения).
Для гарантированной защищенности источника света, преимущественно люминесцентной лампы, и в зависимости от его конструкции, покрытие может быть нанесено либо полностью на всю поверхность источника света, либо на всю поверхность колбы и - не менее, чем на 2/3 высоты цоколя.
Благодаря тому, что в исходный пленкообразующий состав дополнительно введен разбавитель, в качестве которого использован этилацетат, или бутилацетат, или их смесь, значительно улучшены адгезионные свойства исходного пленкообразующего состава
непосредственно в момент его нанесения на источник света и последующего отвердевания без образования пузырьков и послойного расслоения и, как следствие этого, достигнуто увеличение прозрачности полностью сформированного на поверхности источника света (его колбы) защитного покрытия толщиной - не менее 30 мкм, гарантирующего его высокие прочностные и светопропускные характеристики, практически независимо от возможного увеличения его толщины до 10-15% от толщины колбы.
Фторопласт в покрытии обеспечивает его механическую прочность, при этом содержание его менее 15,0 мас.% не создает механической прочности, в том числе в отношении разрывных усилий, а при содержании более 40,0 мас.% делает покрытие более хрупким и ломким и менее эластичным, в том числе в отношении растягивающих усилий.
Растворитель в покрытии влияет на его равномерность и скорость высыхания, при этом использование в качестве растворителя смеси на основе ацетатов и кетонов в указанных выше пределах придает покрытию равномерность, а выход за рамки экспериментально установленных граничных значений делает покрытие в значительной степени неравномерным и уменьшает скорость его высыхания.
В условиях серийного производства изготовление источника света в составе конструкции с заявленным защитным пленочным покрытием осуществляют с использованием известных исходных материалов и оборудования посредством последовательного выполнения взаимосвязанных стадий специально разработанного технологического процесса.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображен общий вид источника света (люминесцентная лампа) с защитным пленочным покрытием.
Примером конкретного выполнения одного из оптимальных вариантов заявляемой полезной модели является компактная люминесцентная лампа с защитным пленочным покрытием ее наружной поверхности, опытный образец которой впервые был изготовлен на ООО «Предприятие «ЭРМА», в
соответствии с разработанным им «технологическим процессом нанесения защитного пленочного покрытия на компактные люминесцентные лампы, специально предназначенная для эксплуатации в условиях экстремальных механических нагрузок, в том числе в закрытых помещения судов и других плавучих средств и сооружений.
Люминесцентная осветительная лампа (например компактная люминесцентная лампа 4-х выводная с цоколем типа 2G7 ) содержит колбу - 1 с цоколем - 2, и защитное пленочное покрытием - 3, нанесенное и сформированное на всей поверхности 4 колбы 1 и - не менее, чем на 2/3 по высоте цоколя 2, при этом толщина покрытия оставляет величину - не менее 30 мкм в районе цоколя 2 и - не менее 50 мкм в районе противоположной торцевой части 5 (противоположного конца) колбы 1.
Изготовление защитного пленочного покрытия на поверхности 4 люминесцентной осветительной лампы осуществляют посредством последовательного выполнения взаимосвязанных стадий следующего технологического процесса:
- приготовление фторопластового лака марки ЛФ-32ЛН-2 (например, по ТУ 6-05-1884-80), представляющего собой раствор фторопласта, например марки Ф-32, в смеси растворителей на основе ацетатов и кетонов с содержанием массовой доли сухого остатка от 15,0 до 40,0%;
- добавление в полученный раствор лака разбавителя: этилацетата, или бутилацетата, или их смеси и доведение полученного исходного пленкообразующего состава до рабочей вязкости 15,0-75,0 с по вискозиметру ВЗ-246 (сопло 4 мм) с получением однородной консистенции состава;
- нанесение исходного пленкообразующего состава (при комнатной температуре состава и окружающего воздуха) на наружную поверхность 4 колбы 1 лампы путем ее, преимущественно вертикального, погружения (окунания) в состав на всю высоту колбы 1 и - не менее, чем на 2/3 высоты цоколя 2 с последующим послойным формированием покрытия 3 по толщине
посредством попеременного погружения лампы в исходный состав и последующего его высыхания (сушки) на ее поверхности 4, преимущественно с использованием известных технических средств, при этом сушку первого слоя проводят на воздухе или в сушильной камере (термостате), снабженной вытяжкой, при температуре 25°±5°С, (если влажность воздуха превышает 60%) в течение 30-40 мин до высыхания (улетучивания растворителей), после этого лампу помещают в термостат с температурой 60-70°С на 30-40 минут, затем лампу охлаждают до комнатной температуры (таким же способом наносят все последующие слои);
- выполнение контроля качества (прозрачности и равномерности) и контрольных измерений толщины покрытия 3 с помощью известных технических средств, например по ГОСТ 17035-71.
Проведенные по «Методике контроля прочности защитного пленочного покрытия ЖТДИ.670303.МВИ» испытания компактных люминесцентных ламп с нанесенным на их поверхность в соответствии с вышеописанным технологическим процессом защитным пленочным покрытием показали, что сформированное на наружной поверхности источника света защитное пленочное покрытие толщиной не менее 30 мкм, обеспечивает надежную комплексную защиту при разрушающих механических повреждениях источника света и, в том числе препятствует разлетанию осколков и частиц стекла и люминофора, а также попаданию паров и капель ртути в окружающую среду, и может быть с высокой степенью эффективности использовано по своему целевому назначению в конструкциях источников света, предназначенных для эксплуатации в условиях экстремальных механических нагрузок.