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" NOUVEAUX PRODUITS POLARISANTS ET PROCEDES
DE PREPARATION DE CES PRODUITS ".-
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La présente invention concerne des structures feuilletées nouvelles et perfectionnées utilisées en optique.
La présente invention a pour objet : - un polariseur nouveau et perfectionné sous forme feuilletée comprenant un élément polarisant la lumière et sous la forme d'une feuille, auquel sont fixées par un adhésif plusieurs feuilles de verre ou d'un autre milieu protecteur ; - un procédé pour la production de polariseurs feuilletés nouveaux et perfectionnés, procédé dans lequel on unit la feuille polarisante à un support transparent et mécaniquement résistant, de préférence en verre; - une structure feuilletée, nouvelle et perfectionnée, pouvantêtre utilisée en optique et comprenant un élément biréfrigérant auquel sont fixées car un adhésif plusieurs feuilles de verre ou d'un autre milieu protecteur ;
- une structure feuilletée, nouvelle et perfectionnée, utilisée en optique et comprenant un élément optique analogue à un filtre auquel sont fixées plusieurs feuilles de verre ou d'un autre milieu protecteur; - des polariseurs elliptiques et circulaires, nou- veaux et perfectionnés, de structure feilletée, comprenant un élément feuilleté polarisant la lumière auquel est fixée par un adhésif une structure feuilletée bi-réfringent
Conformément à la présente invention, on a prévu : - une structure feuilletée utilisée en optique et dans laquelle un élément optique, par exemple un élément polarisant ou biréfringent'., est fixé par un adhésif entre deux feuilles d'un élément transparent; - une-structure feuilletée de ce genre dans laquelle l'indice de réfraction de l'adhésif coïncide sensiblement avec celui de l'élément optique ;
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- un élément feuilleté de ce genre dans lequel l'adhésif est un non solvant pour l'élément plastique; - un élément feuilleté de ce genre dans lequel la fabrication et/ou la modification optique ultérieure de l'élément feuilleté ne détériore pas de façon sensible la structure physique de l'élément; - un élément feuilleté dans lequel l'adhésif utilisé pour la fixation n'est pas modifié de façon fâcheuse par la chaleur sèche, l'humidité, l'immersion dans l'eau ou une exposition à une source lumineuse d'intensité élevée, ce qui fait que la durée de conservation de ces éléments est sensiblement plus
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grande que la duréedewconservatiowdes éléments feuilletés de la technique antérieure.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre.
Des éléments optiques stratifiés sont soumis à des conditions, au cours de la fabrication, du stockage et de l'utilisation, qui entraînent souvent la formation de défauts optiques et physiques nécessitant la mise au rebut des éléments.
Ces défauts peuvent être par exemple le résultat du meulage, du polissage, du montage, etc... pendant;la fabrication, et peuvent entraîner la séparation, la fragmentation ou le fendille- ment des feuilles. Des défauts peuvent également prendre naissance pendant le stockage ou l'utilisation sous l'effet de l'humidité, de la chaleur sèche, etc... et leur résultat est la perte de l'adhérence des parties constitutives de l'élément et leur séparation.- Des défauts optiques peuvent être dus à une dégradation de l'adhésif ou à d'autres modifications chimiques se produisant dans la couche adhésive.
En conséquence, il est nécessaire de pouvoir disposer de structures feuilletées ayant une union par adhérence qui résiste victorieusement aux conditions diverses de fabrication, de stockage, et d'utilisation, auxquelles ces éléments sont
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soumis, sans dégradation physique ou optique notable. Le choix d'un adhésif destiné à ces structures feuilletées est compliqué par une difficulté supplémentaire, étant donné que l'élément op- tique à unir au milieu protecteur est généralement une pelli- cule d'un produit polymère, tel qu'un alcool polyvinylique, et qu'il est donc difficile de le faire adhérer.
Grâce à la présen- te invention, des produits feuilletés optiques, supérieurs aux ! produits-feuilletés de la technique antérieure, c'est-à-dire des produits feuilletés optiques qui remplissent les conditions ci-dessus décrites, ont été préparés en utilisant un composé époxy réticulé comme adhésif. Les qualités adhésives remarqua- bles des structures feuilletées de la présente invention sont inattendues et surprenantes quand on prend en considération les qualités connues de l'alcool polyvinylique comme agent de décol- lage et de séparation lorsqu'il est utilisé en même temps qu'un résidu époxy pour former des produits feuilletés.
La présente invention vise la production d'un élément optique feuilleté ayant des caractéristiques supérieures à celles de n'importe laquelle des structures feuilletées de la . technique antérieure, en particulier en ce qui concerne l'abhé- sif et la stabilité, le stockage, et qui comprend essentielle- ment une couche centrale d'une matière optique, par exemple d'une matière polarisant la lumière et sous forme de feuille, deux couches extérieures de verre ou d'une autre substance de protection analogue, et des couches intermédiaires d'adhésif servant à réunir de façon permanente la couche de matière opti- que aux couches extérieures de verre ou d'une autre substance.
Le taux de déchet avec les éléments optiques feuilletés confor- mes à la présente invention est sensiblement inférieur au taux de déchet existant avec les structures feuilletées de la techni- que antérieure.
A titre-d'exemples d'éléments optiques utiles dans la présente invention, on peut mentionner les éléments polari-
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sant la lumière; les éléments biréfringents et les écrans orthochromatiques.
A titre d'exemple d'une matière polarisante utile dans la présente invention, on peut citer le polyvinylène orienté dans de l'alcool polyvinylique à orientation moléculaire.
De tels polariseurs sont décrits d'une manière générale dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 2.173.304 du 19 septembre 1939 et n 2. 255.940 du 16 septembre 1941.
Un autre exemple de matière polarisante- utile dans la présente invention est l'alcool polyvinylique orienté qu'on a teinté ou coloré avec une solution contenant de l'iode, pour former, dans la' feuille, un complexe dichroique orienté d'iode dans de l'alcool polyvinylique solide. De tels polariseurs sont décrits d'une manière générale dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2.237.567 du 8 avril 1941.
A titre d'exemple d'un élément biréfringent utile dans la presente invention, on peut mentionner l'élément bi- réfringent'.. tel que représenté d'une manière générale dans le brevet U.S.A. 2.441.049 du 4 mai 1948. Les structures feuilletée: biréfringentes; peuvent elles-mêmes être encore feuilletées sous forme d'éléments polarisants en vue de produire des polariseurs de lumière circulaires ou elliptiques.
La présente invention vise également l'utilisation d'éléments optiques non supportés et supportés ou renforcés.
On peut obtenir une description de ces éléments supportés, par exemple, dans les brevets des U.S.A. n 2.554.850 du 29 mai 1951 et n 2.674.159 du 6 avril 1954.
Le terme "écran orthochromatique" désigne une feuille ou pellicule, par exemple en gélatine ou en alcool polyvinylique, teinte avec un colorant dichroïque qui est soluble dans la matrice.
L'adhésif utilisé pour fixer le milieu protecteur
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à la feuille optique comprend une résine époxy et un agent de durcissement, de préférence un agent de durcissement à base de polyamide.
Comme on l'a déjà mentionné, le milieu protecteur transparent utilisé de préférence dans la mise en oeuvre de l'invention est constitué par des feuilles de verre, bien que d'autres milieux, par exemple des matières plastiques synthétiques telles qu'un ester polymérisé de l'acide méthacrylique, puissent être utilisées lorsque les qualités du verre ne sont pas requises. A titre d'exemples d'autres éléments transparents qu'on a trouvés satisfaisants comme milieux protecteurs dans la présente invention, on peut mentionner les feuilles d'acétobutyrate de cellulose, de carbonate d'allyl diglycol, de chlorure de polyvinyle et de chlorure de polyvinyle chloré.
Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, le milieu protecteur, par exemple constitué par des feuilles de verre, peut être nettoyé, avant l'opération de fixation, par chauffage dans de la glycérine à 150 C, par refroidissement, par lavage à l'eau et séchage. L'épaisseur du verre ou autre substances utilisée comme plaques de recouvrement protectrices n'est limitée que par le fait que la résistance mécanique doit être nécessairement suffisante pour résister à la rupture sous les pressions utilisées au cours de la fabrication du produit feuilleté.
Dans le procédé d'union de la feuille optique au milieu protecteur au moyen de l'adhésif époxydé, on chasse l'air de l'agent de durcissement et de la résine et on mélange ces derniers sous vide pour réduire le risque d'emprisonnement' de l'air, on applique le mélange à la structure feuilletée et on fait durcir dans des conditions appropriées.
Dans un mode de mise en oeuvre préféré, on chasse l'air de la résine et de l'agent de durcissement, pris de préférence en des quantités de 70 parties pour la résine
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époxy et de 30 parties pour l'agent de durcissement, on forme lemélane et on applique celui-ci à la température et sous forme d'une couche relativement mince, sur une couche de protection en verre, puis on applique une matière optique en feuille sur l'adhésif déposé sur le support en verre. On applique ensuite une couche d'adhésif relativement mince sur le côté libre de la feuille optique et on applique une seconde couche de protection en verre sur l'adhésif déposé sur le support optique.
On place ensuite l'ensemble feuilleté dans une presse ou un dispositif de maintien appropriés, on le soumet à une pression basse et uniforme et on le fait durcir à une température élevée. On en- lève ensuite le produit feuilleté de la presse et on le nettoie.
On peut ensuite modifier optiquement le produit feuilleté en vue d'une utilisation ultérieure ou bien quand cela est désira- ble, on peut l'utiliser directement.
Bien que l'adhésif soit, de préférence, appliqué à la température ambiante, son application peut avoir lieu à des températures élevées si on le désire, par exemple quand le mélange adhésif comprend une résine ou un agent de durcissement ayant une viscosité élevée.
Les résines époxy convenant, pour être utilisées dans la présente invention contiennent deux groupes époxy ou plus par molécule. Ces résines époxy sont généralement formées par la condensation de l'épichlorhydrine et du bisphénol A. Dans un mode de réalisation préféré, l'équivalent d'époxyde de la résine est compris entre 175 et 210. Toutefois, on peut utiliser des résines dont l'équivalent d'époxyde est compris entre 140 et 500.
Une molécule typique de la résine époxy utilisée dans la présente invention a la structure suivante :
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dans laquelle n est un nombre entier supérieur à 2 et R est
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un groupe 0 Dans un mode de réalisation préféré, la viscosité de la résine époxy est comprise entre 500 et 700 centipoises; toutefois, la viscosité de la résine peut varier dans une gamme étendue sans que la liaison par adhérence des éléments de la structure feuilletée soit fâcheusement modifiée.
La viscosité désirée de la résine époxy choisie par l'opérateur dépend de la facilité de la manutention de la résine pour le mo- de d'application particulier de l'adhésif. On peut régler phy- siquement la viscosité de la résine époxy, par exemple en la chauffant'ou, de préférence, en utilisant un diluant réactif.
A titre d'exemples de diluants réactifs convenant pour la mise en oeuvre de la présente invention, on peut mentionner l'éther phényl glycidylique et l'éther allyl glycidylique.
L'agent de durcissement choisi peut être constitué par l'un quelconque des agents convenant pour la réticulation des-résines époxy. Dans un mode de réalisation préféré, on uti- lise des agents de durcissement constitués par des polyamides.
Ces composés sont des produits de condensation de polyamines et ' d'acides dibasiques obtenus par polymérisation d'acides gras non saturés. Des agents de durcissement, constitués par des polyamides et répondant à ne.type,..qui donnent satisfaction dans la présente invention, sont vendus par "General Mills, Inc", à Kankake, Etat d'Illinois, E.U.A., sous la marque de commerce "Versamid".
Les résines de polyamides du type "Versamid" qu'on trouve utiles dans la présente invention comprennent les pro- @ duits : "Versamid 115" ayant'un indice d'amine de 215 et une densité à 25 C/25 C de 0,99, "Versamid 125" ayant un indice d'a- mine de-305 et une densité à 25 C/25 C de 0,97 et "Versamid 140" ayant un indice d'amine de 375 et une densité à 25 C/25 C de 0,97.
¯¯.En plus des agents de durcissement du type des po- lyamides, on peut utiliser d'autres agents de vulcanisation
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connus dans la technique, comme les anhydrides d'acides, par exemple l'anhydride succinique, les acides organiques et les amines primaires et secondaires.
Le mélange composé époxy-agent de durcissement uti- lisé dans la présente invention possède une durée de conserva- tion au stockage à température ambiante, durée pendant laquelle il coule'suffisamment bien pour qu'on puisse l'appliquer sur le produit feuilleté, qui est de plusieurs heures, ce'qui permet une grande souplesse dans la préparation de ces produits feuil- letés.
Bien qu'on ait décrit ci-dessus un mode de misen oeuvre du procédé de l'invention, il est bien entendu qu'on peut modifier le procédé sans sortir du cadre de l'invention.
Par exemple, les résines époxy peuvent avoir une grande gamme de viscosités. Le rapport de la résine époxy à l'agent de dur- cissement peut varier dans-une gamme étendue, par exemple entre 30:70 et 80:20, sans nuire à l'adhérence de l'élément. On peut appliquer la résine de n'importe quelle façon connue dans la technique, par exemple au pinceau, par étalement, par extrusion à travers un ajutage sous pression, etc... On peut également mo- difier les conditions de durcissement selon les voeux de l'opé- rateur, selon le choix de la combinaison particulière résine- agent durcissant avec pour seule limite la stabilité du milieu protecteur ou de l'élément optique dans ces conditions.
Les exemples non limitatifs ci-après illustrent la préparation des nouvelles structures feuilletées de la pré- sente invention.
EXEMPLE I
On mélange 7 d'une résine époxy ayant un équiva- lent d'époxydé de 175 à 195 avec 3 g d'un agent de durcissement à base de polyamide (vendu par "General Mills, Inc." sous la marque de fabrique "Versamid 140"). On chasse l'air du mélange adhésif en appliquant un vide de 0,1 mm pendant 1 heure. On ap-
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plique ensuite une petite quantité d'adhésif sur une couche de protection en verre, préparée comme décrit ci-dessus. On applique ensuite, sur l'adhésif déposé sur le verre, un élément polarisant en feuille fait d'un polyvinylène orienté dans de l'alcool polyvinylique orienté. On applique alors une petite quantité de résine sur la surface libre de la feuille polarisante et on applique une seconde couche protectrice en verre sur l'adhésif déposé sur la couche polarisante.
Après avoir placé la structure feuilletée dans un support, on fait durcir l'adhésif pendant 2 heures à 95 C. Ensuite, on rogne les bords de la structure feuilletée- et on la.polit, dans une installation classique de traitement du verre. Avec les structures feuilletées optiques préparées de cette manière, on ne constate pas quand elles sont soumises aux conditions d'essai suivantes, de séparation des bords, de fendillement ou d'autres défauts optiques ou physiques : -1. Exposition à une humidité relative de 95%, à
30 C et pendant 240 heures.
-2. Chaleur sèche (65 C) nendant 240 heures.
-3. Cycle d'essai accéléré aux intempéries, c'est- à-dire exposition d'une durée de 18 heures à
48 C aux rayons d'une lampe solaire G. E. 2 heures d'exposition à une humidité relative de
100% à à 22 C, 2 heures d'exposition à la lumiè- re solaire, et 2 heures d'exposition à une humidité de 100%.
-4. 240 heures d'exposition à une lampe à arc à atmosphère de xénon, à 50 C, et à une humidité relative de 50%.
EXEMPLE II
On prépare comme dans l'exemple I une structure optique feuilletée, en utilisant comme élément polarisant un produit complexe alcool polyvinylique orienté-iode. Les pro-
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duits feuilletés préparés de cette manière ne sont pas alté- rés optiquement ou physiquement après exposition à la chaleur sèche à 65 C pendant 300 heures ou après une immersion dans l'eau à 25 C pendant 150 heures.
EXEMPLE III
On prépare un écran orthochromatique en imbibant une feuille d'alcool polyvinylique orienté avec une solution à
1% de colorant jaune "Du Pont Pontamine Fast Yellow L2RX (Direct Yellow 23)" jusqu'à obtention de la densité optique désirée (transmission de 70%). En utilisant ce filtre, on prépare une structure feuilletée optique comme dans l'exemple I. Les structures feuilletées préparées de cette manière ne semblent pas dégradées physiquement ou optiquement après exposition à la chaleur sèche à 65 C pendant 240 heures, immersion dans l'eau à 25 C pendant 240 heures, ou exposition à un arc au xénon à 50 C et une humidité relative de 50% pendant 240 heures.
EXEMPLE IV
On mélange, avec 4 g d'anhydride succinique, 10 g d'une résine époxy ayant un équivalent époxy de 175 à 195. On ajouteégalement un amorceur pour la réaction constitué par de la N,N-diméthylbenzylamine (0,5 g) . On chasse l'air du mélange en appliquant un vide de 0,1 mm pendant 1 heure. En utilisant cet adhésif, on prépare une structure feuilletée comprenant une couche de protection en verre et un élément pdarisant en polyvinylène orienté dans de l'alcool polyvinylique orienté et on la fait durcir pendant 48 heures à 95 C. Quand les structures feuilletées préparées de cette manière sont soumises à une immersion dans l'eau pendant 240 heures à 25 C et à une chaleur sèche à 65 C pendant 240 heures, elles ne sont pas dégradées optiquement ou physiquement.
EXEMPLE V
On mélange 4,5 g d'une résine époxy ayant un équivalent d'époxy- de 180 à 195 avec 5,5 g d'un agent de durcissement à base de polyamide (vendu par "General Mills, Inc. ", sous
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la marque de fabrique "Versamid 140". On traite le produit adhésif et on prépare les structures optiques feuilletées comme dans l'exemple I. On soumet les structures préparées de cette manière à une chaleur sèche pendant 250 heures et à une immer- sion dans l'eau à 25 C pendant 250 heures, sans dégradation de leurs propriétés physiques ou optiques.
EXEMPLE VII
On prépare des structures feuilletées polarisant la lumière de la même manière que dans l'exemple I en utilisant 4,5 g de résine époxy et 5,5g d'agent de durcissement à base de polyamide. Des structures feuilletées préparées de cette manière sont soumises à une immersion dans de l'eau à 25 C pendant 250 heures sans dégradation de leurs propriétés optiques ou physiques.
Les structures feuilletées de la présente invention possèdent des propriétés optiques et physiques améliorées .
La substance adhésive décrite ci-dessus maintient une adhérence solide et complète entre la matière optique et le milieu protecteur dans une gamme étendue de températures, de teneurs en humidité, de durées d'immersion dans l'eau et de conditions d'intempéries, ce qui augmente la durée de stockage et la durée utile des éléments optiques à un degré appréciable. On peut ajouter à l'adhésif divers colorants et agents absorbants la lumière de l'ultraviolet sans nuire à la qualité de l'adhérence.
Comme mentionné plus haut, la matière adhésive n'a pas d'effet nuisible sur les qualités optiques de la structure feuilletée. Par exemple, on n'observe pas de biréfrin.:gence désirée dans les structures feuilletées polarisantt la @ .lumière conformes à la présente invention-
On a constaté que, grâce à la mise en oeuvre de la présente invention, on peut utiliser une couche d'adhésif relativement mince, ce qui réduit au minimum la possibilité d'une déformation d'objectif, de couches d'interférence résultant de
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la présence d'intervalles d'air, ou d'autres aberrations opti- . ques. On a constaté que des couches d'adhésif d'une épaisseur comprise entre 0,005 et 0,025 mm sont satisfaisantes.
Ceci est inattendu quand on considère qu'avec les structures feuilletées de la technique antérieure, il fallait utiliser des couches beaucoup plus épaisses.
Les couches d'adhésif à base de résine époxy possèdent un indice de réfraction approximativement égal à celui d'une feuille moléculairement orientée d'alcool polyvinylique.
Il est bien entendu que des structures feuilletées
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multiples peuvent-$tre-elles-mêmes unies les unes aux autres grâce à la mise en oeuvre de la présente invention. Par exemple, on peut faire adhérer une structure feuilletée d'élément biréfringent à une structure feuilletée polarisant la lumière pour former un polariseur circulaire.
REVENDICATIONS
1.- Structure feuilletée utilisée en optique, caractérisée en ce qu'elle comprend un élément optique transparent fixé à au moins une couche transparente grâce à une couche adhésive comprenant une résine époxy réticulée contenant au moins deux groupes époxy par molécule.
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"NEW POLARIZING PRODUCTS AND METHODS
OF PREPARATION OF THESE PRODUCTS ".-
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The present invention relates to new and improved laminated structures used in optics.
The present invention relates to: a new and improved polarizer in laminated form comprising an element polarizing light and in the form of a sheet, to which are fixed by an adhesive several sheets of glass or of another protective medium; - a process for the production of new and improved laminated polarizers, in which process the polarizing sheet is joined to a transparent and mechanically resistant support, preferably of glass; a new and improved laminated structure that can be used in optics and comprising a dual-cooler element to which several sheets of glass or of another protective medium are attached as an adhesive;
- a laminated structure, new and improved, used in optics and comprising an optical element similar to a filter to which are attached several sheets of glass or of another protective medium; - new and improved elliptical and circular polarizers, with a laminated structure, comprising a laminated element polarizing the light to which is fixed by an adhesive a bi-refractive laminated structure
In accordance with the present invention, provision has been made for: a laminated structure used in optics and in which an optical element, for example a polarizing or birefringent element, is fixed by an adhesive between two sheets of a transparent element; - A laminated structure of this kind in which the refractive index of the adhesive substantially coincides with that of the optical element;
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- a laminated element of this type in which the adhesive is a non-solvent for the plastic element; a laminated element of this kind in which the manufacture and / or the subsequent optical modification of the laminated element does not significantly deteriorate the physical structure of the element; - a laminated element in which the adhesive used for fixing is not adversely affected by dry heat, humidity, immersion in water or exposure to a light source of high intensity, this which makes that the shelf life of these items is significantly longer
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greater than the shelf life of the laminated elements of the prior art.
Other characteristics and advantages of the present invention will become apparent during the description which follows.
Laminated optical elements are subjected to conditions, during manufacture, storage and use, which often result in the formation of optical and physical defects requiring the disposal of the elements.
These defects can be, for example, the result of grinding, polishing, mounting, etc. during manufacture, and can lead to separation, fragmentation or cracking of the sheets. Defects can also arise during storage or use under the effect of humidity, dry heat, etc. and their result is the loss of adhesion of the constituent parts of the element and their separation.- Optical defects may be due to degradation of the adhesive or other chemical changes occurring in the adhesive layer.
Consequently, it is necessary to be able to have laminated structures having an adhesion union which successfully resists the various conditions of manufacture, storage, and use, to which these elements are.
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subject, without significant physical or optical degradation. The choice of an adhesive for these laminated structures is complicated by an additional difficulty, since the optical element to be joined to the protective medium is generally a film of a polymeric product, such as polyvinyl alcohol. , and that it is therefore difficult to get it to adhere.
Thanks to the present invention, optical laminates superior to! Prior art laminates, i.e. optical laminates which meet the above described conditions, have been prepared using a crosslinked epoxy compound as an adhesive. The remarkable adhesive qualities of the laminated structures of the present invention are unexpected and surprising when one considers the known qualities of polyvinyl alcohol as a release and release agent when used in conjunction with a polyvinyl alcohol. epoxy residue to form laminated products.
The present invention is directed to the production of a laminated optical element having characteristics superior to those of any of the laminated structures of the. prior art, in particular with regard to the abscess and stability, storage, and which essentially comprises a core layer of an optical material, for example of a light polarizing material and in sheet form , two outer layers of glass or other similar protective substance, and intermediate layers of adhesive serving to permanently join the layer of optical material to the outer layers of glass or other substance.
The waste rate with the laminated optical elements according to the present invention is significantly lower than the waste rate existing with the laminated structures of the prior art.
As examples of optical elements useful in the present invention, there may be mentioned the polar elements.
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sant the light; birefringent elements and orthochromatic screens.
As an example of a polarizing material useful in the present invention, there may be mentioned polyvinylene oriented in molecularly oriented polyvinyl alcohol.
Such polarizers are generally described in U.S. Patents 2,173,304 of September 19, 1939 and 2,255,940 of September 16, 1941.
Another example of a polarizing material useful in the present invention is oriented polyvinyl alcohol which has been tinted or colored with an iodine-containing solution to form, in the sheet, an oriented dichroic complex of iodine in the sheet. solid polyvinyl alcohol. Such polarizers are generally described in U.S. Patent No. 2,237,567 of April 8, 1941.
As an example of a birefringent element useful in the present invention, there may be mentioned the birefringent element as generally shown in US Patent 2,441,049 dated May 4, 1948. The structures puff pastry: birefringent; can themselves be further laminated in the form of polarizing elements in order to produce circular or elliptical light polarizers.
The present invention also relates to the use of unsupported and supported or reinforced optical elements.
A description of such supported elements can be obtained, for example, in U.S. Patents 2,554,850 of May 29, 1951 and 2,674,159 of April 6, 1954.
The term "orthochromatic screen" denotes a sheet or film, for example of gelatin or polyvinyl alcohol, dyed with a dichroic dye which is soluble in the matrix.
The adhesive used to secure the protective medium
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to the optical sheet comprises an epoxy resin and a curing agent, preferably a polyamide-based curing agent.
As already mentioned, the transparent protective medium preferably used in the implementation of the invention consists of glass sheets, although other media, for example synthetic plastics such as an ester polymerized methacrylic acid, can be used where the qualities of glass are not required. As examples of other transparent elements which have been found to be satisfactory as protective media in the present invention, there may be mentioned sheets of cellulose acetate butyrate, allyl diglycol carbonate, polyvinyl chloride and sodium chloride. chlorinated polyvinyl.
In a preferred embodiment of the present invention, the protective medium, for example consisting of glass sheets, can be cleaned, before the fixing operation, by heating in glycerin at 150 ° C., by cooling, by washing. with water and drying. The thickness of glass or other substances used as protective cover plates is limited only by the fact that the mechanical strength must necessarily be sufficient to withstand breaking under the pressures used during the manufacture of the laminated product.
In the process of joining the optical sheet to the protective medium by means of the epoxy adhesive, air is removed from the curing agent and resin and the latter are mixed under vacuum to reduce the risk of entrapment. With air, the mixture is applied to the laminate structure and cured under suitable conditions.
In a preferred embodiment, air is removed from the resin and the curing agent, preferably taken in amounts of 70 parts for the resin.
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epoxy and 30 parts for the curing agent, the melane is formed and this is applied at temperature and as a relatively thin layer, over a protective glass layer, followed by an optical sheet material. on the adhesive deposited on the glass support. A relatively thin layer of adhesive is then applied to the free side of the optical sheet and a second protective glass layer is applied to the adhesive deposited on the optical medium.
The laminate assembly is then placed in a suitable press or holder, subjected to low and uniform pressure, and cured at an elevated temperature. The laminated product is then removed from the press and cleaned.
The laminated product can then be optically modified for later use or, when desired, it can be used directly.
Although the adhesive is preferably applied at room temperature, its application can take place at elevated temperatures if desired, for example when the adhesive mixture comprises a resin or a curing agent having a high viscosity.
Epoxy resins suitable for use in the present invention contain two or more epoxy groups per molecule. These epoxy resins are generally formed by the condensation of epichlorohydrin and bisphenol A. In a preferred embodiment, the epoxy equivalent of the resin is between 175 and 210. However, resins of which 1 can be used. epoxy equivalent is between 140 and 500.
A typical molecule of the epoxy resin used in the present invention has the following structure:
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where n is an integer greater than 2 and R is
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a group 0 In a preferred embodiment, the viscosity of the epoxy resin is between 500 and 700 centipoise; however, the viscosity of the resin can vary over a wide range without the adhesion bond of the members of the laminate structure being adversely affected.
The desired viscosity of the epoxy resin selected by the operator depends on the ease of handling the resin for the particular application of the adhesive. The viscosity of the epoxy resin can be physically controlled, for example by heating it or, preferably, by using a reactive diluent.
As examples of reactive diluents suitable for carrying out the present invention, mention may be made of phenyl glycidyl ether and allyl glycidyl ether.
The selected curing agent can be any of the agents suitable for crosslinking epoxy resins. In a preferred embodiment, polyamide curing agents are used.
These compounds are condensation products of polyamines and dibasic acids obtained by polymerization of unsaturated fatty acids. Curing agents, consisting of polyamides and conforming to type, which are satisfactory in the present invention, are sold by "General Mills, Inc", of Kankake, State of Illinois, USA, under the trademark of trade "Versamid".
Polyamide resins of the "Versamid" type found useful in the present invention include the products: "Versamid 115" having an amine number of 215 and a density at 25 C / 25 C of 0, 99, "Versamid 125" having an amine number of -305 and a density at 25 C / 25 C of 0.97 and "Versamid 140" having an amine number of 375 and a density at 25 C / 25 C of 0.97.
¯¯.In addition to polyamide-type curing agents, other curing agents can be used
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known in the art, such as acid anhydrides, for example succinic anhydride, organic acids and primary and secondary amines.
The epoxy compound-curing agent mixture used in the present invention has a shelf life in storage at room temperature, during which time it flows well enough to be applied to the laminate product. is several hours, which allows great flexibility in the preparation of these layered products.
Although an embodiment of the method of the invention has been described above, it is understood that the method can be modified without departing from the scope of the invention.
For example, epoxy resins can have a wide range of viscosities. The ratio of epoxy resin to curing agent can vary over a wide range, for example between 30:70 and 80:20, without adversely affecting the adhesion of the element. The resin can be applied in any manner known in the art, for example by brush, by spreading, by extrusion through a pressure nozzle, etc. The curing conditions can also be varied as desired. of the operator, according to the choice of the particular resin-hardening agent combination with the only limit being the stability of the protective medium or of the optical element under these conditions.
The following nonlimiting examples illustrate the preparation of the novel laminated structures of the present invention.
EXAMPLE I
7 of an epoxy resin having an epoxy equivalent of 175-195 was mixed with 3 g of a polyamide curing agent (sold by "General Mills, Inc." under the trademark "Versamid. 140 "). Air was removed from the adhesive mixture by applying a vacuum of 0.1 mm for 1 hour. We call
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then plaster a small amount of adhesive onto a protective glass layer, prepared as described above. A polarizing sheet element made of oriented polyvinylene in oriented polyvinyl alcohol is then applied to the adhesive deposited on the glass. A small amount of resin is then applied to the free surface of the polarizing sheet and a second protective glass layer is applied to the adhesive deposited on the polarizing layer.
After placing the laminated structure in a support, the adhesive is cured for 2 hours at 95 ° C. Then, the edges of the laminated structure are trimmed and polished, in a conventional glass treatment plant. With optical laminated structures prepared in this way, it is not observed when subjected to the following test conditions, edge separation, cracking or other optical or physical defects: -1. Exposure to 95% relative humidity,
30 C and for 240 hours.
-2. Dry heat (65 C) for 240 hours.
-3. Accelerated weather test cycle, i.e. 18 hour exposure to
48 C to the rays of a solar lamp G. E. 2 hours of exposure to a relative humidity of
100% at 22 C, 2 hours exposure to sunlight, and 2 hours exposure to 100% humidity.
-4. 240 hours of exposure to an arc lamp with xenon atmosphere, at 50 C, and at a relative humidity of 50%.
EXAMPLE II
As in Example I, a laminated optical structure is prepared, using as polarizing element an oriented polyvinyl alcohol-iodine complex product. Professionals-
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Puff pastry prepared in this manner are not optically or physically damaged after exposure to dry heat at 65 ° C. for 300 hours or after immersion in water at 25 ° C. for 150 hours.
EXAMPLE III
An orthochromatic screen is prepared by soaking a sheet of oriented polyvinyl alcohol with a solution of
1% yellow dye "Du Pont Pontamine Fast Yellow L2RX (Direct Yellow 23)" until the desired optical density is obtained (transmission of 70%). Using this filter, an optical laminated structure is prepared as in Example I. The laminated structures prepared in this way do not appear to be physically or optically degraded after exposure to dry heat at 65 C for 240 hours, immersion in water. at 25 C for 240 hours, or exposure to xenon arc at 50 C and 50% relative humidity for 240 hours.
EXAMPLE IV
10 g of an epoxy resin having an epoxy equivalent of 175 to 195 are mixed with 4 g of succinic anhydride. An initiator for the reaction consisting of N, N-dimethylbenzylamine (0.5 g) is also added. Air was removed from the mixture by applying a vacuum of 0.1 mm for 1 hour. Using this adhesive, a laminated structure comprising a protective glass layer and an oriented polyvinylene component in oriented polyvinyl alcohol is prepared and cured for 48 hours at 95 C. When the laminated structures prepared from this adhesive are prepared. However, they are subjected to immersion in water for 240 hours at 25 C and dry heat at 65 C for 240 hours, they are not degraded optically or physically.
EXAMPLE V
4.5 g of an epoxy resin having an epoxy equivalent of 180 to 195 is mixed with 5.5 g of a polyamide-based curing agent (sold by "General Mills, Inc.", under.
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the trademark "Versamid 140". The adhesive was processed and the optical laminated structures were prepared as in Example I. The structures prepared in this manner were subjected to dry heat for 250 hours and to immersion in water at 25 ° C. for 250 hours. , without degradation of their physical or optical properties.
EXAMPLE VII
Light polarizing layered structures were prepared in the same manner as in Example I using 4.5 g of epoxy resin and 5.5 g of polyamide based curing agent. Laminated structures prepared in this way are subjected to immersion in water at 25 ° C. for 250 hours without degradation of their optical or physical properties.
The laminated structures of the present invention have improved optical and physical properties.
The adhesive substance described above maintains a strong and complete adhesion between the optical material and the protective medium over a wide range of temperatures, moisture contents, times of immersion in water and inclement weather conditions. which increases the shelf life and useful life of optical elements to an appreciable degree. Various dyes and ultraviolet light absorbing agents can be added to the adhesive without adversely affecting the quality of the adhesion.
As mentioned above, the adhesive material has no detrimental effect on the optical qualities of the laminated structure. For example, no desired birefrin is observed in the light polarizing laminate structures according to the present invention.
It has been found that by virtue of the practice of the present invention, a relatively thin adhesive layer can be used, which minimizes the possibility of lens distortion, interference layers resulting from
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the presence of air gaps, or other opti- aberrations. ques. It has been found that adhesive layers with a thickness between 0.005 and 0.025 mm are satisfactory.
This is unexpected when one considers that with the laminated structures of the prior art, much thicker layers had to be used.
The epoxy resin adhesive layers have a refractive index approximately equal to that of a molecularly oriented polyvinyl alcohol sheet.
It is understood that laminated structures
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multiple ones may themselves be united to each other by virtue of the implementation of the present invention. For example, a laminated structure of a birefringent element can be adhered to a laminated structure polarizing light to form a circular polarizer.
CLAIMS
1.- Laminated structure used in optics, characterized in that it comprises a transparent optical element attached to at least one transparent layer by means of an adhesive layer comprising a crosslinked epoxy resin containing at least two epoxy groups per molecule.