DE1026551B - Lichtpolarisator aus Polyvinylalkohol - Google Patents

Lichtpolarisator aus Polyvinylalkohol

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Publication number
DE1026551B
DE1026551B DEI11392A DEI0011392A DE1026551B DE 1026551 B DE1026551 B DE 1026551B DE I11392 A DEI11392 A DE I11392A DE I0011392 A DEI0011392 A DE I0011392A DE 1026551 B DE1026551 B DE 1026551B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
film
polyvinyl
polyvinyl alcohol
light polarizer
carrier
Prior art date
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Pending
Application number
DEI11392A
Other languages
English (en)
Inventor
Howard Clyde Haas
Norman William Schuler
Elkan Rogers Blout
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Polaroid Corp
Original Assignee
Polaroid Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Polaroid Corp filed Critical Polaroid Corp
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3025Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid

Description

  • Lichtpolarisator aus Polyvinylalkohol Die Erfindung betrifft einen auf einen Träger aufgebrachten Lichtpolarisator aus Polyvinylalkohol, der mit einem dichroitischen Farbstoff gefärbt ist, und ein Verfahren zur Herstellung dieses Polarisators.
  • Lichtpolarisatoren für die Fälle, in denen ein lichtpolarisierendes Material mit hoher Durchlässigkeit und einer hohen dichroitischen Konstante z_. B. von 20 : 1 oder mehr gefordert wird, sind bekannt. Sie bestehen aus einem mit einem dichroitischen Farbstoff, vorzugsweise Jod, gefärbten Sorptionskomplex von molekular ausgerichtetem Polyvinylalkohol. Polyvinylalkohole werden durch Hydrolyse von Polyvinylacetat hergestellt. Ist die Hydrolyse so weit fortgeschritten, daß das erhaltene Produkt im wesentlichen die Eigenschaften von Polyvinylalkohol besitzt, so wird auch dann von Polyvinylalkohol gesprochen, wenn die Hydrolyse nicht vollständig, sondern nur zu etwa 50 bis 60% erfolgt ist.
  • Werden derartige Polarisatoren verhältnismäßig hohen Temperaturen und verhältnismäßig hoher Feuchtigkeit ausgesetzt, so ist es bekanntlich vorteilhaft, den Polarisator entweder zwischen Glasplatten zu schützen oder ihn mit Borsäure oder Bor zu stabilisieren oder auf einen durchsichtigen Kunststoffträger, z. B. Celluloseacetat oder Celluloseacetobutyr at, aufzubringen, um ihm so eine mechanische Stütze zu geben und eine Zusammenziehung des polarisierenden Films zu vermeiden. Es hat sich herausgestellt, daß sich bei hoher Feuchtigkeit und/oder hohen Temperaturen dünne frei tragende polarisierende Folien oder Filme aus Polyvinylalkoholjod in der Richtung zusammenziehen oder ausdehnen, in der die Molekeln orientiert sind. Wegen dieser Tendenz des polarisierenden Films, sich gelegentlich beim Gebrauch zu werfen, müssen zusätzlich mechanisch stabile Filmträger oder Schutzplatten aus Glas oder plastischen Stoffen verwendet werden. Die zusätzliche Verwendung solcher Träger erhöht die Herstellungskosten für die Polarisierungselemente. Außerdem läßt sich eine dauerhafte Bindung zwischen dem dichroitischen, molekular ausgerichteten Polyvinylalkohol und einem geeigneten Filmträger nur schwierig herstellen, so da.ß häufig sogar noch eine Unterschicht nötig ist, deren Herstellung die Kosten des Endproduktes weiter erhöht.
  • Es wird also ein wirksamer, mechanisch und optisch stabiler Lichtpolarisator benötigt, der erhöhten Temperaturen und hoher Feuchtigkeit widersteht und auch in Form dünner frei tragender Filme oder Schichten wenig oder gar nicht nachgibt und der außerdem verhältnismäßig billig und einfach hergestellt werden kann.
  • Dies wird .erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Träger aus einem Homo- oder Copolymeren eines Esters des Polyvinylalkohols mit einer perhalogenierten organischen Säure besteht. Es wird dabei die Oberflächenschicht eines Films aus einem Homo- oder Copolymeren eines Esters des Vinylalkohols mit einer perhalogenierten organischen Säure hydrolysiert und die hydrolysierte Oberflächenschicht mit einem dichroitischen Farbstoff gefärbt, wobei die Molekeln der Oberflächenschicht in einer Stufe des Verfahrens mit dem Träger praktisch parallel orientiert werden.
  • Der lichtpolarisierende Film gemäß der Erfindung besteht vorzugsweise aus einem polymeren Ester des Vinylalkohols mit einer perhalogenierten organischen Säure, der z. B. durch Strecken oder Dehnen molekular ausgerichtet und dessen eine Oberfläche teilweise hydrolysiert ist. Die Hydrolyse kann beispielsweise mit einer Lösung von Ätzalkali oder gasförmigem Ammoniak erfolgen. Vorzugsweise wird eine verhältnismäßig dünne, an eine Oberfläche grenzende Schicht, obwohl dies nicht zwingend notwendig ist, ganz oder fast ganz hydrolysiert. Praktisch werden z. B. Polyvinyltrifluoracetat, Polyvinylperfluorbutyrat und Polyvinylperfluorpropionat verwendet, von denen der an erster Stelle genannte Stoff vorzuziehen ist. Auch Polyviny ltrichloracetat kann benutzt werden, erfordert aber wegen der Sprödigkeit des Polymeren Vorsicht bei der Behandlung. Selbstverständlich können auch viele Inter- oder Copolymere dieser Stoffe mit anderen, mit ihnen copolymerisierbaren Vinylverbindungen verwendet werden, z. B. Vinylchlorid und Methylmethacrylat.
  • Vorzugsweise wird als Lichtpolarisator gemäß der Erfindung eine gegossene Folie oder ein Film aus polymerisiertem Vinyltrifluoracetat verwendet. Diese Polymere wird in Form einer aus zwei Teilen Azeton und einem Teil Äthy lacetat bestehenden Lösung auf Glas gegossen. Der Film ist z. B. 0,25 mm dick. Die gegossenen Filme sind zäh, durchsichtig und farblos. Sie lassen sich vom Glas ablösen und werden zur hinreichenden Ausrichtung der Molekeln gestreckt oder gedehnt, nachdem sie durch Erhitzung auf 70 bis 80° C erweicht worden sind. Vorzugsweise werden die Filme etwa um das Vierfache ihrer Länge thermoplastisch gedehnt; auf die Größe der Dehnung kommt es nicht ausschlaggebend an. Ausreichende Molekülausrichtung läßt sich auch durch eine 21/z- bis 3fache Streckung oder Dehnung des Films erzielen; Dehnungen von mehr als dem Vierfachen der Länge werden dann vorgenommen, wenn außergewöhnlich hoher Dichroismus im fertigen Polarisator erwünscht ist. Wird auf die vierfache Länge gedehnt, so ist der ausgerichtete Film etwa 0,113 mm dick. Diese Dicke ist mehr als ausreichend, um dem fertigen Polarisationsfilm die notwendige mechanische Festigkeit zu verleihen.
  • Eine dünne Schicht der Oberfläche der molekular ausgerichteten Folie wird vor oder vorzugsweise nach der Streckung der Folie so gut wie völlig hydrolysiert, indem die Oberfläche der Folie etwa 10. bis 15 Sekunden der Einwirkung von gasförmigem Ammoniak ausgesetzt und die Folie dann saubergerieben wird. Durch die Behandlung wird nur eine dünne Oberflächenschicht praktisch völlig hydrolysiert, während der Rest der Folie nicht hydrolysiert wird und aus Polyvinyltrifluoracetat besteht. Unter gewissen Bedingungen ist es zweckmäßig, beide Oberflächen des gestreckten Films zu hydrolysieren. In diesem Fall bleibt selbstverständlich der mittlere Teil der Folie unhy drolysiert, so daß nach der Hydrolyse die Folie aus einem Kern aus einem polymerisierten Ester des Poylvinylalkohols mit einer perhalogenierten organischen Säure besteht, der mit einer äußeren Schicht aus Polyvinylalkohol - dem Hydrolyseprodukt des Esters des Vinylalkohols mit einer perhalogenierten organischen Säure - zu einem Ganzen verbunden ist.
  • Der hydrolysierte Teil der Folie wird danach durch Anfärben mit einem dichroitischen Farbstoff in einen Lichtpolarisator übergeführt. Soll ein vorwiegend neutraler Polarisator hoher Wirksamkeit hergestellt werden, so wird vorzugsweise mit einer Lösung aus Jod und einem Jodid gefärbt, beispielsweise indem die Folie mit der hydrolysierten Seite auf der Oberfläche einer geeigneten Farblösung oder eines Farbbades schwimmen gelassen oder der Farbstoff z. B. mit einer Walze oder einem Sprüher auf die Folienoberfläche aufgetragen wird. Zur Herstellung von Lichtpolarisatoren gemäß der Erfindung können alle an sich bekannten dichroitischen Farbstoffe benutzt werden. Die Behandlung mit gasförmigem Ammoniak ist besonders wirksam insbesondere bei der kontinuierlichen Hydrolyse von Polyvinyltrifluoracetatfilmen; es können zur Hydrolyse aber auch andere Methoden verwendet werden, z. B. eine Behandlung der Filmoberfläche mit gasförmigen Aminen oder mit Dämpfen von höhersiedenden Aminen oder eine Behandlung mit kaustischer Lösung, die z. B. mit einem Pinsel oder einer Walze aufgetragen wird, z. B. mit wäßrigen Lösungen von Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, Natriumkarbonat und anderen Alkalien. Bei der Hydrolyse beider Oberflächen kann der Film entweder kurz in die Hydrolyseflüssigkeit getaucht oder der Einwirkung gasförmigen Ammoniaks ausgesetzt werden. Wird der Film mit Ammoniak behandelt und später mit Jod gefärbt, so muß eine Verunreinigung des Jodbades durch Ammoniak vermieden werden.
  • Nachdem der hydrolysierte Teil des Films mit dem dichroitischen Farbstoff gefärbt ist, wird der Film vorzugsweise in Wasser gewaschen und dann bei Zimmertemperatur etwa 45 Sekunden mit einer gesättigten Lösung von Borsäure behandelt, um den lichtpolarisierenden Teil des Films weniger flüssigkeitsdurchlässig zu machen. Bei vielen Anwendungen erübrigt sich jedoch diese Nachbehandlung des Polarisierungsmaterials.
  • Zur Herstellung zufriedenstellender Lichtpolarisatoren gemäß der Erfindung ist es nicht erforderlich, die Hydrolyse der Filmoberfläche vollständig zu bewirken oder eine Hydrolyseschicht von nennenswerter Dicke zu erzeugen, z. B. genügen 0,025 mm oder weniger.
  • Bei der Hydrolyse des Esters zu Polyvinylalkohol ist ein mehr oder weniger vollständig hydrolysierter Oberflächenteil des Films über einen abnehmend weniger hydrolysierten Zwischenteil mit dem nicht hydrolysierten Träger fest verbunden. Die hydrolysierte äußere Oberflächenschicht bildet so ein Ganzes mit dem Filmträger und zeigt keine Neigung zum Ablösen. So wird also eine hinreichende Bindung zwischen polarisierter Schicht und mechanisch stützendem Träger erzielt.
  • Ein Polarisator gemäß der Erfindung ist sehr stabil und beständig gegen hohe Temperaturen und Feuchtigkeit. Er ist z. B. trockener Wärme von 66° C gegenüber völlig stabil und zeigt selbst bei Temperaturen von 93° C nur geringe Farbveränderungen ohne nennenswerte Schwächung seiner Polarisierungswirkung. Bei hoher Feuchtigkeit, z. B. bei einer relativen Feuchtigkeit von 9504, ist er auch bei Temperaturen von 32° C während einer längeren Zeitdauer stabil.
  • Der Polarisator gemäß der Erfindung eignet sich besonders, wenn billige, wirksame, mechanisch stabile und frei tragende Lichtpolarisatoren gefordert werden, wie z. B. für stereoskopische Betrachtungsgeräte, Sonnenbrillen und ähnliche Verwendungen.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Auf einem Träger aufgebrachter Lichtpolarisator aus Polyvinylalkohol, der mit einem dichroitischen Farbstoff gefärbt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem Homo- oder Copolymeren eines Esters des Polyvinylalkohols mit einer perhalogenierten organischen Säure besteht.
  2. 2. Lichtpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Träger und lichtpolarisierendes Material ein Ganzes bilden.
  3. 3. Lichtpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ester des Vinylalkohols mit einer perhalogenierten organischen Säure Polyvinyltrifluoracetat, Polyv iny lperfluorpropionat oder Polyvinylperfluorbutyrat verwendet wird.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung eines Lichtpolarisators nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eines Films aus einem Homo- oder Copolymeren eines Esters des Vinylalkohols mit einer perhalogenierten organischen Säure hydrolysiert.und die hydrolysierte Oberflächenschicht mit einem dichroitischen Farbstoff gefärbt wird und die hTolekeln der Oberflächenschicht in einer Stufe des Verfahrens mit dem Träger praktisch parallel orientiert werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrolyse durch Behandlung einer Oberfläche des Films mit gasförmigem Ammoniak durchgeführt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die praktisch parallele Orientierung der Molekeln durch Strecken des Films vor der Hydrolyse herbeigeführt wird.
DEI11392A 1955-03-11 1956-03-08 Lichtpolarisator aus Polyvinylalkohol Pending DE1026551B (de)

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DE (1) DE1026551B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1174539B (de) * 1959-03-16 1964-07-23 Budd Co Verfahren zum Herstellen von plattenfoermigen, spannungsoptischen Messelementen
DE1211419B (de) * 1958-03-27 1966-02-24 Polaroid Corp Verfahren zur Herstellung eines Polarisators, bestehend aus einem Hydroxylgruppen enthaltenden Vinylpolymerisat

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1211419B (de) * 1958-03-27 1966-02-24 Polaroid Corp Verfahren zur Herstellung eines Polarisators, bestehend aus einem Hydroxylgruppen enthaltenden Vinylpolymerisat
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