187786. lajstromszámú szabadalom • Eljárás europiummal aktivált stroncium-kalcium klórapatit fénypor előállítására
1 187 786 2 A találmány tárgya eljárás fénycsövekben alkalmazható, kétértékű európiummal aktivált, ultraibolya sugárzással hatásosan gerjeszthető, az ultraibolya gerjesztés hatására kéken világító fénypor előállítására. A kék színben világító, európiummal aktivált stroncium-kalcium klórapatit (halofoszfát) fényport kiterjedten használják főleg a háromkomponcnsű, jó színvisszadású fényporkeverékekkel készült fénycsövekben, továbbá fénymásolási és gyógyászati célokra. Ennek a fényportípusnak előnyös tulajdonsága, hogy a Sr/Ca arány változtatásával a fontos 450 nm körüli hullámhossztartományban az emissziós spektrum maximumát, ill. a felérték szélességét változtatni lehet, ami megkönnyíti felhasználásakor a követelményekhez való illesztést. Ilyen fénypor ismertetése található a DE-AS 19 22 416 lajstromszámú nyugatnémet közzétételi iratban. Az itt közzétett ismertetés szerint ennek a fénypornak az előállítása a 6 MHP04 + (3 - x -y)MC03 + EuC03 + (l+x)MX, általános reakcióegyenlet szerint történik, ahol M = alkáliföldfém, X = halogén elem, x = 0,03-0,42 és y - 0,06-0,12. Fluxusként alkáliföldfém-halogenidcket használnak, melyből a felesleget a fényporkészítés végén vizes mosással távolítják el. A keveréket 3 órán át izzítják enyhén redukáló gázkeverékben, 10 % H2-t tartalmazó N2-ben. A redukáló atmoszféra azt eredményezi, hogy az európium 11. vegyértékű állapotban épül be az apatitrácsba. Ennek a fénypornak számos előnyös tulajdonsága mellett hátránya, hogy az ultraibolya besugárzással szemben nem elég ellenálló, huzamosabb idejű ultraibolya besugárzás hatására fénykibocsátó hatásfoka romlik. Ez a hátrányos tulajdonsága nem teszi lehetővé, hogy ennek a fénypornak összes előnyös tulajdonságait kiaknázzuk. Találmányunk célja a szóban forgó fénypor előállításának olyan módosítása, mellyel meg lehet szüntetni az ultraibolya sugárzás hatására bekövetkező hatásfokromlást, azaz eljárás a fénypor stabilitásának javítására. Találmányi megoldásunk szerint a fent említett hátrány kiküszöbölhető és a fénypor stabilitása megjavítható, ha a fényporkeveréket a redukáló izzítás után közömbös gázban ismételten leízzitjuk. A semleges gáz előnyösen nitrogén. Ezek szerint a találmányunk eljárás stronciumkalcium klórapatit fénypor előállítására, mely az ismert előkészítő műveletekből és az enyhén redukáló atmoszférában történő izzításból áll. Találmányunkat az jellemzi, hogy a redukáló izzítás után az anyagot közömbös védőgázban, célszerűen nitrogénben, 800-1200 °C hőmérsékleten 1-3 óráig ismételten izzítjuk. Amennyiben csak egyszeres izzitás történik, a stroncium-kalcium-halofoszfát fényporok stabilitása rossz, 3 perces 254 nm hullámhosszú ultraibolya besugárzás hatására az intenzitáscsökkenés az emissziós maximum helyén, 450 nm-en eléri a 20 %-ot. Saját vizsgálataink szerint a fényporoknál egyszeres vagy kétszeres redukáló atmoszférában való izzítás után nemcsak a 185 nm-es, hanem már a fénycsőben közel 90 %-ban jelentkező 254 nm-es sugárzás is jelentős 5-20 %-os intenzitáscsökkenést okoz. Méréseinknél a 185 + 254 nm-es gerjesztésnél a 2 sugárzás aránya közel megegyezik a fénycsőben alkalmazottal. Adataink szerint akkor a csökkenés mértéke azonos vagy kisebb a 254 nm-es gerjesztés hatására kafiolt csökkenésnél. I órás gerjesztési időtartam alatt, gy összességében 5-30 %-kal alacsonyabb hatásfok szinten való stabilizálódás a fényforrások szempontjából nem kívánatos. Az ultraibolya besugárzásnál nemcsak a hatásfok változik, hanem a látható reflexió is csökken, vagyis e fenyporkomponens a kibocsátott saját látható sugárzás egy részét is abszorbeálja. A csökkenés 3 perc alatt végbemegy, tehát a 3 perc után mért érték konstans. A stabilitáscsökkenés mértékét több tényező befolyásolja; pl. kismértékben függ az európiumkoncentrációtól, a stroncium-kálcium aránytól. Megállapítottuk, hogy az említett „romlást” különböző módszerekkel (különböző hőmérsékleten való első és második izzítás), befolyásolni lehet, de a legjobb eredményt a nem redukáló atmoszférában való második izzítás hozta. Az általunk kidolgozott eljárásnál az első, redukáló atmoszférában végrehajtott izzítás után másodszori tiszta nitrogéngázban történő izzítást alkalmazunk. Ezután a nitrogéngázban történő utóizzítás után a 254 nm-es sugárzás károsító hatása 0-2 %-ra mérséklődött, a 185-254 nm hatás is 0-2 % közötti tartományban van, és ugyanakkor az említett káros látható abszorpció sem jelentkezik. Az 1. táblázat tartalmazza a kísérleti adatokat és az optikai eredményeket. A legjobb eredményeket akkor kaptuk, ha a feleslegben alkalmazott fluxust csak a második izzítás után mostuk ki. 3 perces ultraibolya besugárzásra az intenzitáscsökkenés 450 nm-en mérve 18 %-ró! 2 %-ra mérséklődött. A nitrogénben való utóizzítás utáni meredek intcnzitáscsökkcncst megszünteti. Kiviteli példák 1. 380 g SrHPCVt (6,2 mól); 9,8 g SrC03-t (0,2 mól) ; 43,9 g SrCI2 ■ 6 H20-t (0,5 mól); 80.1 g CaC03-t (2,4 mól); 121 ml 44,46 %-os CaCl2-oldatot (1,1 mól); 5,07 g EuNH4(C03)2-t (0,1 mól) vizben szuszpendáltunk, 120 °C-on szárítottunk, szitáltunk. Első izzítás: 1100'C-on, 1 óráig 0,5 % N2-tartalmú Bj gázban izzítottuk. Második izzitás: 1100 °C-on 1 óráig tisztított N2 gázban izzítottuk. Második izzitás után a stronciumklorid fluxus felesleges mennyiségét forró desztillált vízzel mostuk ki. Szárítás után 17 xxx selyemszitán szitáltuk. 2. 380 g SrHP04-t (6,2 mól); 128 g SrCO,-t (2,6 mól) és 142,2 g SrCl2-6H20 (1,6 mól); 5,07 g EuNH4(C03)2-t (0,5 mól) vízben szuszpendáltunk. A továbbiakban az I. kiviteli példa szerint jártunk el. 3. 321 g SrHP04-t (5,24 mól); 43,6 g CaHP04-t (0,96 mól); 142,2 g SrCl2 • 6 H20-t (1,6 mól); 83,4 g CaC03-t (2,5 mól); 5,07 g EuNH4(C03)2-t (0,1 mól) golyós malomban homogenizáltunk. A továbbiakban az I. kiviteli példa szerint jártunk el. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
