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Lichtdurchlässige Platte und Verfahren zu deren Herstellung Die Erfindung
bezieht sich auf eine lichtdurchlässige Platte, die es einerseits gestattet, wie
eine ebene Platte oder ein Plattensatz Licht zu polarisieren, und andererseits das
durchgehende Licht diffus, also blendungsfrei macht. Daneben-was für gewisse Anwendungsfälle
bedeutsam sein kann - ist sie in der Lage, akustische Wellen in bemerkenswertem
Grade zu absorbieren, reflektieren und zu brechen.
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Die erfindungsgemäßen Platten finden bevorzugt bei der Erstellung
von lichtdurchlässigen Mauern, Decken u. dgl. zum Zwecke einer den jeweiligen Verhältnissen
angepaßten Verteilung von natürlichem oder künstlichem Licht Verwendung.
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Es ist bekannt, daß das auf eine Vielzahl von transparenten, zueinander
parallelen Platten fallende Licht auf seinem Weg durch diese Platten verändert wird.
Ein bestimmter Anteil wird reflektiert, ein anderer gebrochen, ein weiterer verläßt
die Platten in polarisiertem Zustand.
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Die u. a. erwähnten polarisierten optischen Eigenschaften der Platte
sind im wesentlichen auf diesen Effekt zurückzuführen.
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Die genannten Eigenschaften werden erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß sie aus weitgehend parallel zueinander angeordneten dünnen Blättchen besteht,
welche auf einem großen Teil ihrer Fläche voneinander durch eine Substanz mit von
den Blättchen verschiedenem Brechungsindex getrennt sind und welche durch einen
Klebstoff miteinander verbunden sind.
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Die erfindungsgemäße Platte ist starr und selbsttragend; sie behält
ihre Eigenschaften auch nach langem Gebrauch bei, auch wenn sie erhöhten Temperaturen
und Witterungseinflüssen ausgesetzt ist.
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Platte ist billig; außerdem
können diese Platten gleichzeitig als Dekor angewandt werden.
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Die Platten absorbieren, wie bereits erwähnt, einfallende Schallwellen.
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In den Platten sind extrem kleine Lufträume eingeschlossen, welche
im wesentlichen flach und parallel zueinander sind und in der Platte regellos verteilt
sind.
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Über den Blättchen kann man Überzüge aus. einem Stoff mit sehr hohem
Brechungsindex anbringen, um eine noch wirksamere Polarisation herbeizuführen.
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Erfindungsgemäß läßt sich auch eine Elektrolumineszenzplatte mit einer
erfindungsgemäßen vielschichtigen Platte kombinieren.
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Schließlich umfaßt der Erfindungsvorschlag auch ein Herstellungsverfahren
für die Platten; nach diesem Verfahren werden die Glasblättchen, welche ihrer Größe
und Eignung entsprechend ausgesucht sind, auf einer Unterlage in zufälliger Verteilung
und Orientierung in parallelen Ebenen angeordnet; die Blättchen werden in dieser
Anordnung hierauf in eine kleb,stoffhaltige Lösung getaucht; hierauf läßt man annähernd
die gesamte Lösung abziehen und begünstigt somit die Ausbildung von Lufträumen zwischen
den in parallelen Ebenen liegenden Blättchen. Die Blättchen werden hierauf aneinander
befestigt, indem man den Klebstoff, der noch in ihm enthalten ist, trocknet.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Platte eine
Glasfaserschicht angebracht, welche die Absorption erhöht.
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Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es stellt dar
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispieles, Fig. 2 einen
Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 3 einen Schnitt durch ein drittes
Ausführungsbeispiel, Fig. 4 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße leuchtende
Platte, Fig. 5 einen Schnitt durch ein weiteres Ausfürüngsbeispiel,
Fig.
6 eine perspektivische Ansicht, welche die Wirkung einer erfindungsgemäßen, aus.
Glasblättchen hergestellten Polarisationsplatte auf einfallendes Licht darstellt,
wenn diese Platte mit einer diffundierenden Fläche kombiniert ist, Fig. 7 eine andere
aus vielfachen Schichten zusammengesetzte Platte nhit einer diffundierenden Fläche
und einer Lichtquelle, Fig. $ eine Teilansicht eines Polarisators, welcher auf erhöhtem
Brechungsindex beruht und an Stelle des Polarisators der Fig. 7 verwendet werden
kann, Fig. 9 eine Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 8, Fig. 10 einen weiteren
auf erhöhtem Brechungsindex beruhenden Polarisator, welcher an Stelle des Polarisators
der Fig. 7 treten kann, Fig. 11 einen Polarisator ähnlich demjenigen der Fig. 7,
Fig.12 einen Schnitt durch eine schallabsorbierende Platte gemäß der Erfindung,
Fig. 13 einen Schnitt durch eine ebenfalls schallabsorbierende Platte anderer Ausführungsform,
Fig. 14 einen vergrößerten Schnitt durch eine weitere Ausführungsform, Fig. 15 einen
Schnitt durch die Platte nach Fig. 9, Fig. 16 einen Schnitt durch eine Platte mit
eingezeichnetem Spannungsverlauf.
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In Fig. 1 besteht die Platte 10 aus einer Vielzahl von Glasblättchen
11, welche, wie bei 12 angedeutet, sich aneinander anschließen und zwischen sich
Lufträume bilden. Die Blättchen 11 haben vorzugsweise eine Stärke von 5 #u. Derartige
Blättchen sind im Handel erhältlich und werden dadurch hergestellt, daß man einen
großen Körper, etwa einen Zylinder, zerschneidet. Die auf diese Weise hergestellten
Blättchen variieren in ihrer Größe und in ihrer Krümmung; ihr Krümmungshalbmesser
ist jedoch so groß, daß sie praktisch ebenflächig sind. Die leichte Krümmung verhindert,
d'aß .sich die Blättchen Fläche an Fläche aneinander anlegen, und ermöglicht den
Einfluß von Luft zwischen den Blättchen. Alle diese Eigenschaften machen die Blättchen
für die Herstellung der erfindungsgemäßen Platten besonders geeignet.
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Zur Herstellung einer Platte, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, haben
.sich große Blättchen mit einer Stärke von 0,4 bis 0,005 mm sehr bewährt; große
Blättchen kehren nämlich der durchlässigen Lichtfläche in ihrer Gesamtheit eine
kleinere Randzone zu als kleine Blättchen. Ein großer Anteil der Randzonen, bezogen
auf die Gesamtfläche der Blättchen, bewirkt aber eine sehr große Streuung des Lichts
und infolge eine Entpolarisierung des durchgelassenen Lichts. Man sortiert daher
in der ersten Phase der Plattenherstellung die Blättchen 11 ihrer Größe nach. Die
kleinen werden entfernt, indem man die Blättchen in eine wäßrige Suspension gibt
und sie unter Rühren durch ein Maschensieb hindurchtreten läßt; außerdem kann eine
Trennung auch durch ein Absatzverfahren erfolgen. Man kann auch einen Luftstrom
durch die Blättchen hindurchschicken, der sie nach ihrer Größe aufteilt. Schließlich
kann man sie auch auf Grund der Schwerkraft im Fall voneinander trennen.
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Man mischt also die Glasblättchen mit Wasser und rührt langsam um,
gerade so, daß sie in der Suspension bleiben, andererseits aber nicht gebrochen
werden. Der Lösung setzt man ungefähr die 11/2fache Gewichtsmenge eines transparenten,
plastischen Klebstoffs oder einer Gelantine bei, welche das Bestreben hat, sich
auf den einzelnen Blättchen anzusetzen, sobald das Lösungsmittel beseitigt ist.
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Man gestattet sodann den Blättchen, sich auf einer Unterlage abzusetzen,
etwa auf einem Sieb, welches den flüssigen Anteil der Suspension durchläßt. Das
Abfließen der Flüssigkeit bewirkt, daß sich die Blättchen auf dem Sieb flach anlegen.
Während sich die Blättchen anlegen, kann man das Sieb in Bewegung halten, um die
horizontale Anordnung der Blättchen in der Struktur noch Fig. 1 zu begünstigen.
Das Absetzen der Blättchen auf der Unterlage kann mit der Ausbildung einer Schneeschicht
auf dem Boden verglichen werden, bei der sich die winzigen und praktisch flachen
Kristalle in horizontaler Lage annähernd parallel stellen. Infolge der leichten
Krümmung der Blättchen 11 bilden sich zwischen ihnen Lufträume 13. Die Krümmung
der Blättchen hat ferner zur Folge, daß eine kleine Menge der flüssigen, klebstoffhaltigen
Suspension sich entlang der Ränder eines jeden Blättchens festsetzt. Der bei 14
angedeutete Klebstoff ist natürlich mikroskopisch klein und in der Fig. 1 übertrieben
gezeichnet.
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Wie in Fig. 1 dargestellt, sind die Blättchen in der Platte ausgerichtet,
so daß keine Gefahr besteht, daß sich die Ränder einiger Blättchen aneinander anschließen.
Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Lichtstrahlen, welche auf die Platte
einfallen, im Mittel die gleiche Anzahl von Glasblättchen und die gleiche Anzahl
von Lufträumen durchsetzen, und zwar an allen Stellen der Platte.
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Die Klebstoffe, welche für die Herstellung der in Fig. 1 dargestellten
Struktur verwendet werden können, sind unter anderem: 1. Polyvinylbutyral (das ist
ein Kunststoff, welcher dadurch entsteht, daß man Polyvinylalkohol mit Butyral zur
Reaktion bring) in einer Menge von 0,05 bis 3% in einem Lösungsmittel wie n-Propanol.
Als Weichmacher kann diese Masse Dibutylphthalat etwa in einer Menge von 30% enthalten.
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2. Wäßrige Emulsionen von a) Polyvinylpyrolidin oder einem Polyvinylazetatcopolymeren,
b) Acrylnitrilbutadiencopalymerem, c) Acrylcopolymerem.
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3. Ein Gemisch von Polyvinylpyrolidin mit einem Methylpolyvinyläther
eines Maleinsäureanhydrids. Der pH-Wert kann zwischen 5 und 5,5 liegen, und man
mischt mit einem Reinigungsmittel, um die Blättchen bis zum Absatzvorgang voneinander
getrennt zu halten. Bei Erhitzung wird dieses Gemisch anlöslich. Die hier angegebenen
Klebstoffbestandteile gönnen in folgendem Mengenverhältnis miteinander gemischt
und auf die Blättchen angewendet werden: Jösung C: 20 Teile von (900 H2 O -f-100
Polyvinylpyrrolidin), angesäuert mit H2 S 04 bis auf einen pH-Wert von zwischen
3 und 3,5, 10 Teile von (900 H20 alkalisch durch Behandlung mit NH4 O H -f-100 Teile
des oben angegebenen Gemisches), wobei der PH-Wert zwischen 3 und 5,5 liegt und
das Ganze erhitzt, bis es in Lösung geht.
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10 Teile Wasser:
Im ganzen setzt sich dann die Masse,
inklusive der Glasblättchen, folgendermaßen zusammen:
Lösung C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Teil, |
Reinigungsmittel . . . . . . . . . . . . . 1 Teil, |
Blättchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Teile, |
Wasser . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 4000 Teile. |
Man läßt die Suspension durch ein Sieb hindurchlaufen und erhitzt sie 3 Minuten
auf 260° C. Während das Wasser abgeführt wird, bindet die geringe Klebstoffmenge,
welche zurückbleibt, die verschiedenen Blättchen an ihren Rändern, so daß eine starre
Struktur entsteht, welche selbsttragend ist und Lufträume einschließt.
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In Fig.2 erkennt man eine Polarisationsplatte, welche ebenfalls Glasblättchen
enthält und analog aufgebaut ist wie die Platte der Fig. 1. Auf beiden Seiten trägt
hier die eigentliche Polarisationsplatte eine Glasplatte 15 bzw. 16. Diesen Aufbau
erhält man dadurch, daß man zunächst die Platte 10 auf die Grundplatte 15 aufsetzt,
etwa mit Hilfe eines Klebstoffüberzuges 17. Hierauf wird das Ganze erhitzt, so daß
auch die letzten Spuren des Lösungsmittels ausgetrieben werden und die Luft in die
Zwischenräume zwischen den einzelnen Blättchen eintreten kann. Man legt sodann unter
leichtem Druck die obere Platte 16, nachdem man sie ebenfalls mit einer Klebstoffschicht
18 überzogen hat, auf die obere. Fläche der Platte 10 auf, so daß das Ganze zusammengeklebt
ist. Man kann diese Mehrplattenstruktur, wie dies bei 19 geschehen ist, nunmehr
verschließen, um damit das Eindringen von äußeren Verunreinigungen zu verhindern.
Für den Abschluß kann man einen beliebigen Werkstoff verwenden, etwa ein selbstklebendes
Epoxyharz.
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In der Fig. 3 besteht die Platte 20 aus durchsichtigem Kunstharz,
welchem Glasblättchen 11 einverleibt sind, und zwar nach dem oben angegebenen Verfahren.
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Das Kunstharz ist etwa ein nicht gesättigter Polyester, welcher ein
monomeres Methylmetacrylat enthält, wie es unter dem Warenzeichen »PARAPLEX P 433«
verkauft wird, und mit einem monomeren Styren oder Toluen gemischt ist. Als Beschleuniger
kann ein Benzolperoxyd zugemischt sein. Es können auch andere bekannte Harze mit
ähnlichen Eigenschaften an Stelle des oben angegebenen Produktes verwendet werden,
z. B. Polyvinylazetat, Zellulöseester, Acrylnitrilcopolymere, Melaminharnstoffgemische.
Die Glasblättchen 11 werden in die Kunstharzsuspension gegeben, wie dies in Fig.
3 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist. Die Glasblättchen sind in der Kunststoffmasse
derart eingebettet, daß sie zu den äußeren Flächen der Platte parallel sind. Jedes
der Blättchen ist mit einer oder mehreren Schichten eines Stoffes von erhöhtem Brechungsindex
überzogen, vorzugsweise eines farblosen transparenten Stoffes. Als solcher Überzug
kommt ein Titanbioxydfilm in Frage. Ein solcher ist unter dem Bezugszeichen 21 angedeutet.
Man sieht, daß in Fig. 3 jedes mit einem Überzug versehene Blättchen mehrere Schichten
aufweist. Dazu kommt, daß an jeder Stelle der Platte 20 mehrere Blättchen übereinanderliegen.
Der vielschichtige Aufbau der einzelnen Blättchen hat zur Folge, daß ein größerer
Teil des einfallenden Lichts polarisiert wird, ohne daß Luft in der Platte eingeschlossen
ist. Diese Struktur besitzt als Vorteil eine größere mechanische Widerstandsfähigkeit.
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Wenn man als Überzug der einzelnen Blättchen Titanbioxyd mit einem
Brechungsindex von 2,6 verwendet, so bietet jedes Blättchen vier Zwischenflächen;
der Titanbioxydüberzug hat gegenüber den Glasblättchen einen Brechungsindex von
1,52 und gegenüber dem Harz einen Brechungsindex von 1,51. Der relative Brechungsindex
einer jeden Titanbioxyd-Zwischenfläche ist also ungefähr 1,72, was einem Brewsterwinkel
von 60° gegenüber der Plattennormalen entspricht. Dieser Winkel ist für einige Anwendungen,
bei denen polarisiertes Licht erforderlich ist, besonders interessant.
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In der Fig. 4 ist die Platte selbstleuchtend und enthält wie die bereits
beschriebenen Platten ebenfalls Glasblättchen. Das Licht wird innerhalb der Gesamtstruktur
erzeugt und während seines Durchgangs durch die Polarisationsplatte polarisiert.
Die Polarisationsplatte ist auf eine Metallfolie 22 aufgetragen. Die untere Fläche
der Metallfolie 22 ist mit einem weißen, reflektierenden Überzug versehen, welcher
die Eigenschaft hat, das auf ihn einfallende Licht zu entpolarisieren. Eine elektrolumineszierende
Leuchtstoffscheibe 24, welche durchsichtig und durchscheinend ist, befindet sich
neben der endpolarisierenden Fläche 23. Ein durchsichtiger elektrischer Leiter 25,
bestehend etwa aus einer dünnenMetallaufdampfung, ist an der einen Fläche der Scheibe
24 angebracht. An Stelle des durchsichtigen Leiters kann man aber auch eine gitterförmige
Leiterfläche verwenden. Bei 26 :schließt sich eine polarisierende Platte an.
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Wenn man über die Klemmen 27 ein elektrisches Potential an die Metallfolie
22 und an die leitende Schicht 25 anschließt, so wird in der elektrolumineszierenden
Schicht 24 Licht erzeugt. Verfolgt man nun einen Lichtstrahl 28, welcher seinen
Ursprung in der Scheibe hat, so sieht man, daß er den Leiter 25 durchsetzt und in
die polarisierende Schicht 26 eintritt. Ein Teil der Energie dieses Strahles tritt
aus der polarisierenden Platte 26 in Form eines polarisierten Strahles 29 aus. Der
Rest des Strahles wird von der polarisierenden Platte bei 30 zurückgeworfen und
trifft auf die entpolarisierende Fläche 2 der Folie 22 auf, wo er gestreut und entpolarisiert
nach derScheibe 24 zurückgeworfen wird. Der entpolarisierte Strahl 31 fällt nun
von neuem auf die polarisierende Schicht 26 auf, durch welche ein bestimmter Anteil
wiederum hindurchgelassen wird, um als polarisierter Strahl auszutreten, während
der Rest wiederum reflektiert, entpolarisiert und nach dem Polarisator 26 zurückgeworfen
wird. Diese wiederholte Reflexion und Entpolarisation haben zur Folge, daß praktisch
das gesamte von der Scheibe 24 ausgehende Licht als polarisiertes Licht aus
der Gesamtstruktur austritt, wie auch immer die Strahlrichtung sein mag.
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In der Fig. 5 sind in einer Kunstharzmasse mehr oder weniger parallele
Glasblättchen 13, 13 a, 13 b
eingebettet und darin Luftblasen 33, welche
bei der Vergasung der Harzmasse entstanden sind, auf die noch eingegangen wird.
Diese Luftblasen bilden abgeflachte, lufthaltige Zwischenräume zwischen den Glasblättchen
und, wenn an irgendwelchen Stellen keine Glasblättchen sind, weniger abgeflachte
Kammern. Die Blättchen werden in die Masse eingeführt,
solange diese
nur teilweise polymerisiert ist; hierauf wird eine Mischung durchgeführt und schließlich
ein Walzvorgang, in dessen Verlauf die Blättchen sich orientieren und sich mehr
oder minder in Form von von Paketen anordnen, welche ein reflektierendes Muster
bilden. Die so gebildeten Platten werden zusammen mit Heizplatten in eine Dose eingesetzt.
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Die Oberflächen der Platten können diffundierend und mit einem Muster,
etwa einem Reliefmuster, ausgebildet sein.
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Man teilt der Platte die notwendige Wärme sehr rasch mit und läßt
sie dann erhärten. Die Gasblasen werden verformt und bilden flach gepreßte Räume
zwischen den Blättchen. Die prozentualen Anteile des Glases und des Harzes können
so getrennt werden, daß die Mehrzahl der entstehenden Luftblasen flach ist.
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Fig. 6 zeigt die Wirkung von Platten, wie sie hier beschrieben wurden,
bei Einfall von Licht. Die Platte 10 wird von der Lichtquelle 35 her bestrahlt.
Das von der Platte 10 in Form eines Kegels polarisierter Strahlen ausgesandte
Licht schließt einen Winkel von 360° um die vertikale Achse 36 ein. Jeder Strahl
ist in einer solchen Ebene polarisiert, daß er mit größerer Wahrscheinlichkeit durchgelassen
als von den horizontalen Flächen reflektiert wird. Unmittelbar unter der Lichtquelle
35 tritt eine kleine, nicht polarisierte Lichtfläche auf. Dennoch erzeugt dieser
nicht polarisierte Lichtkegel, welcher die Achse 36 unmittelbar umgibt, keine Blendwirkung
in der erleuchteten Fläche. Zwischen 0 und 20° über der Oberfläche der Polarisationsplatte
10 ergibt sich sehr große Lichtintensität, während in den restlichen Bereich kein
Licht emigriert wird. Dieser Jalousieeffekt führt dazu, daß eine Blendwirkung bei
direkter Betrachtung nicht eintritt, wenn man durch die Polarisationsplatte auf
die Lichtquelle blickt.
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In der Ausführungsform der Fig. 6 tritt eine bemerkenswerte Erscheinung
dann auf, wenn die Polarisationsplatte und die über ihr angeordnete Lichtquelle
in Kombination mit einer Fläche 50 verwendet werden, etwa einem Plafond. Die Fläche
50 ist mit einer weißen Schicht 51 von erheblicher Diffusionswirkung überzogen,
etwa mit einer Magnesiumoxyd oder Titandioxyd enthaltenden Farbe.
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Der Rückfluß der Polarisation und der Durchgang der Strahlen sind
in Fig. 6 eingezeichnet. Der Strahl 52 der Lichtquelle 35 ist nicht polarisiert,
d. h., seine Schwingungsebenen liegen in allen Richtungen; dies ist durch das Sternsymbol
auf diesem Strahl angedeutet. Wenn der Strahl 52 auf die Polarisationsplatte 10
trifft, so tritt er teilweise als polarisierter Strahl 53
durch die Platte
hindurch, und zwar ist er in einer zur Figurenebene senkrechten Ebene polarisiert.
Der restliche Teil der Strahlenenergie des Strahles 52 wird in Form eines Strahles
54 reflektiert. Auch dieser Strahl 54 ist polarisiert, und zwar in der Figurenebene.
Diese Polarisation ist durch die parallelen Striche symbolisiert, mit welchen der
Strahl 54 bezeichnet ist.
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Der Strahl 54 trifft auf die Fläche 51 auf und wird an dieser entpolarisiert
und gestreut, wie dies, durch die Strahlen 55 und 56 angedeutet ist. Die Strahlen
55 und 56 sind also neue, gewöhnliche, nicht polarisierte Strahlen. Es, wiederholt
sich nun der bereits beschriebene Vorgang. Der Strahl 56 z. B. trifft wieder auf
die Platte 10 auf und wird teilweise durchgelassen, teilweise von neuem reflektiert.
Der Vorgang setzt sich so lange fort, bis das gesamte Licht durch die polarisierende
Platte hindurchgetreten ist, während nur ein kleiner Anteil absorbiert wurde. Wirkungsgrade
von 65 bis 70 °/o werden ohne weiteres erreicht; dies, sind Wirkungsgrads, welche
besser sind als diejenigen der bekannten gewöhnlichen Diffusionsplatten. Darüber
hinaus ist das Licht von allen Punkten des Plafonds reflektiert, und die Wirkung
ist für jede elementare Lichtquelle dieselbe.
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Der kleine Lichtkegel 37 hat nur einen vernachlässigbar kleinen
Scheitelwinkel. Innerhalb dieses Kegels ist die Lichtstrahlung weitgehend unpolarisiert.
Dagegen schließt derKegel 90 einen erheblichen Scheitelwinkel ein, in welchem eine
erhebliche Ausstrahlung stattfindet. Im Bereich des Kegels 90 sind die Lichtstrahlen
stets ,so polarisiert, daß die Vektoren 59, 60, 61, 62 stets Tangenten an den Kreis
90 sind; diese Strahlen werden von horizontalen Flächen, wie Tischen, Stühlen, Fußböden
u. dgl., vorzugsweise gebrochen; diese Wirkung tritt auch an vertikalen Flächen
ein.
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Auf einer ebenen regelmäßigen Fläche, etwa einem stark polierten Parkett,
erreicht man eine größere optische Schärfe, und zwar durch Vergrößerung der Kontraste
und der Sattheit der Farben. Schwarze Gegenstände erscheinen daher schwärzer; rote
Gegenstände erscheinen weniger gedämpft, und blaue Farben erscheinen weniger pastellartig.
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Eine andere bedeutende Folge ist, daß die Arbeit bei diesem Licht
weniger ermüdet und daß man die Empfindung hat, besser zu sehen.
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Die Verteilung der Lichtintensität ist eine solche, daß im Bereich
der Vertikalen 36 ein Minimum auftritt. Von diesem Minimum ausgehend, nimmt die
Intensität bis zum Brewsterwinkel von annähernd 57° bis auf ein Maximum zu. Zwischen
70 und 90° sendet die Platte überhaupt kein Licht mehr aus. Dies ist von großem
Vorteil, da der direkte Lichteinfall unterbunden ist.
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In der Gegend des Brewsterwinkels ist das Licht sehr stark polarisiert.
Innerhalb des Winkelbereiches zwischen 70 und 90° ist der Lichtstrom plötzlich unterbrochen.
Dies bedeutet eine ausgezeichnete Lichtverteilung; eine gleichmäßige Beleuchtung
und eine Herabsetzung des direkten und reflektierten Lichts.
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Ein Optimum erhält man bei einer bestimmten Relation zwischen der
Zahl der Schichten und der Brechungsindizes. Diese Relation kann dadurch charakterisiert
werden, daß der Prozentsatz des reflektierten und des durchgelassenen Lichts etwa
gleich groß sein soll. Ist die Anzahl der Schichten größer; so tritt eine übermäßige
Absorption des Lichts ein; ist die Zahl der Schichten zu klein, so ist die Polarisation
bei erheblicher Herabsetzung der Lichtintensität nicht ausreichend. Sehr bewährt
haben sich etwa fünfzehn bis zwanzig isotrope Schichten mit einem relativen Brechungsindex
von 1,5. Es kann aber auch eine geringere Anzahl von Schichten verwendet werden.
Die bisher beschriebenen Platten bestehen alle aus Glasblättchen mit verhältnismäßig
stark gekrümmter Fläche.
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Fig. 7 zeigt eine andere Polarisationsplatte 65, 66, welche ebenfalls
mit einer Lichtquelle 35 und einer Fläche 50 mit Diffusionsüberzug 51 kombiniert
ist. Der Polarisationsvorgang und der Strahlengang sind mit demjenigen der Fig.
6 identisch.
Die in den Fig. B. bis 11 dargestellten mehrschichtigen
Polarisationsplatten können genauso mit einer Lichtduelle und einer Diffusionsschicht
51 kombiniert werden wie die Platte der Fig. 6 und- 7.
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Fig. 7 zeigt eine Polarisationsplatte, in der mehrere Schichten 65
durch Aufeinanderlegen von Glasblättchen 66 auf einer geeigneten Unterlage 64 gebildet
sind. Die Blättchen 66 sind durch eine Deckplatte 63; ebenfalls aus Glas, zugedeckt.
Die Stärke der Glasblättchen liegt vorzugsweise zwischen 1 und 100 #L; ihre Ausdehnung
in der Ebene liegt zweckmäßig in der Größenordnung von 0,10 bis 6 mm. Diese Blättchen
können in einem Luft- oder Wasserstrom suspendiert sein. Man läßt sie in diesem
Fall sich frei nach unten absetzen, -so daß sie auf einer Glasplatte 64 eine
einheitliche Schicht bilden. Diese Absetzung kommt dem Vorgang der Ausbildung einer
Schneeschicht gleich. Zwischen den Blättchen 66 kann man Glas in noch dünnerer und
noch kleinerer Form anbringen, etwa -ein Glas 67 von niederem Schmelzpunkt (Solderglas).
Nachdem sich die Glasblättchen auf der Glasplatte 64 abgesetzt haben, werden die
Blättchen mit einer Glasplatte 63 zugedeckt; das ganze wird erhitzt, so daß eine
Verschmelzung oder zumindest eine haftende Verbindung der Grundbestandteile, d.
h. der Blättchen 66, der Glasteilchen 67 und der Deckplatten 63, 64, zustande kommt.
Dank des niederen Schmelzpunktes der Glasteilchen 67 kann man die Wärmebehandlung
derart gestalten, daß noch erhebliche Luftmengen. zwischen den einzelnen Veilchen
erhalten bleiben.
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In Fig. 8 ist eine weitere Struktur dargestellt. In dieser Struktur
erkennt man eine Zentralplatte 68. Diese ist transparent, etwa aus einer Plastikfolie.
aus Zelluloseazetat, einem Polyesterfilm oder einem Glas= streifen hergestellt und
extrem dünn. Die Oberflächen 69, 70 dieser Zentralplatte sind mit einem Filmbelegt,
dessen Stärke annähernd zwischen 0,003 und 0,02 mm liegt. Als Folienmaterial kommt
einer der oben bereits erwähnten Stoffe in Frage.. Verfahren zum Aufbringen solcher
Folien auf Glasplatten sind bekannt. Man kann auf ähnliche. Weise _- auch drei-
und mehrschichtige Platten herstellen. (siehe z. B. Fig. 9). Zum Beispiel -.hat
sich ergeben, . dä.ß drei Titanbioxydschichten mit- einem Brechungsindex von 2,4
in paralleler Anordnung einen mehrschichtigen Polarisator mit sehr guten Eigenschaften
auch bei wenigen Schichten ergeben. Die in Fg. 9 dargestellten Titanbioxydschichten
können z. B; durch drei Folien mit niederem Brechungsindex voneinander getrennt
sein, etwa durch Glasfolien 72, welche durchsichtig. sind . ,und., ,verzugsweise
einen Brechungsindex-voü- i-;5 und'wemger "haben.
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In den Fig. 10 und 11 erkennt man weitere Polarisatibnsstrukturen,
bei denen- überzöge mit hohem Brechungsindex verwendet wurden, etwa Titanbioxydüberzüge
mit einem Brechungsindex von 2,4, bezogen auf Luft.
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In Fig. 10 erkennt man eine Glasplatte 73. Auf dieser Glasplatte sind
mehrere Schichten 74, 7$,, 76 aufgetragen. Die Schichten 74 und 76 sind Überzüge
mit erhöhtem Brechungsindex, etwa aus Titanbioxyd, während die Schichten 75 als
solche einen geringen Brechungsindex besitzen und etwa- aus einem Siliziumdioxyd-
oder Magnesiumfluoridfilm hergestellt sind. In analoger Weise sind auf der anderen
Seite der Glasplatte 73 ebenfalls Filiae 77 und 78 mit erhöhtem Brechungsindex sowie
ein Film 79 mit niederem Brechungsindex aufgelegt. Die gesamte Struktur .der Fig.
10 ist imstande, Licht für Einfallswinkel in der Gegend von 60° in erhöhtem Maß.
zu absorbieren.
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Erzeugt man eine der Fig. 10 entsprechende Struktur mit drei Schichten
von erhöhtem Brechungsindex und zwei Zwischenschichten von niederem Brechungsindex
auf jeder Seite einer Trägerplatte, d. h. mit insgesamt sechs Schichten von erhöhtem
Brechungsindex, so lassen sich annähernd 98 "/o, des unter 60° einfallenden
Lichts polarisieren.
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In Fig. 11 umfaßt die Struktur Titanbioxydfilme 80, 81, 82, 83, welche
auf mikromatisch dünnen Glasfolien aufgetragen ,sind. Diese Folien werden unter
Luftausschluß aufeinandergelegt und bei Wärmeeinwirkung aufeinandergepreßt, so daß
sich durch Verschmelzung eine einheitliche Platte bildet.
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Die polarisierenden Platten, wie sie in Fig. 10 und 11 dargestellt
sind, sind kompakt und können als fester Körper aufgefaßt werden. Sie lassen sich
in großen Flächen erzeugen und können wie eine Glasplatte zugeschnitten werden.
Diese Platten lassen sich genauso verwenden wie gewöhnliches Glas, haben aber infolge
ihrer vielschichtigen Struktur polarisierende Eigenschaften.
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Die in den Fig. 8; 9, 10 und 11 dargestellten Ausführungsformen haben
den Vorteil, daß die überzüge von minimaler Stärke und einheitlich sind und miteinander
vereint bleiben, da sie von Glasplatten getragen sind, welche miteinander vereinigt
sind Dagegen haben die unter Einschluß von Lufträumen hergestellten Strukturen die
Tendenz. sich aufzulösen und das Licht nach allen. Richtungen zu streuen, so daß
sie durchscheinend sind.
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Die Platte 10 erzeugt als. Beleuchtungsplatte einen geringen Glanz
und sorgt infolge der Jalousiewirkung gleichzeitig dafür, daß unter ihr eine nicht
blendende Beleuchtung entsteht: Die hier beschriebenen Platten können also ohne
Jalousien oder ähnliche Vorrichtungen verwendet werden, wie sie bei Deckenbeleuchtungen
sonst notwendig sind: Man kann darüber hinaus das Licht auf Gegenstände fallen lassen,
-und es ergibt sich, daß der Anteil - des reflektierten . und blendenden, Lichts
geringer ist. Derjenige Bereich, in welchem das Licht polarisiert ist, ist blendfrei,
und zwar erzeugt weder das von der Quelle kommende Licht noch das reflektierte Licht
eine Blendwirkung.
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Die Herabsetzung der von -den Oberflächen reflektierten Lichtintensität
bedeutet. eine Verbesserung hinsichtlich der Kontraste gegenüber benachbarten Flächen.
Auf farbigen, in einem durch die Platte 10 polarisierten Licht betrachteten Flächen
erscheinen die blaugefärbten Zonen farbiger, und auch Schwarzweiß erscheint lebhafter
und kontrastreicher. Diese Wirkungen ergebensich. in einer großen Winkelzone,
und wenn mehr Beleuchtungseinrichtungen. mit -derartigen Platten in einem Raum verwendet
werden, so kann die Wirkung im allgemeinen in allen Blickrichtungen wahrgenommen
werden. Die .hier, beschriebenen, aus Glasblättchen und Lufträumen bestehenden Plattenstrukturen
haben die Eigenschaft, Schall zu absorbieren. Diese Eigenschaft ist der großen Zahl
der Blättchen . zuzuschreiben, welche durch die die Platte durchsetzenden Schallwellen
in Schwingung versetzt werden. Die einzelnen Blättchen verursachen eine Dämpfung
und damit eine Abschwächung des Schalles, und zwar infolge der inneren Reibungskräfte;
durch diese Reibungskräfte wird
die länetische Energie des Schalles
in thermische Energie verwandelt, wobei sich die Amplitude des Schalles vermindert.
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Die Fig. 12 zeigt eine Platte, welche noch bessere schallabsorbierende
Eigenschaften besitzt. Die Platte 38 besteht aus einer Glasfolie 39, auf welcher
ein vielschichtiger aus Glasblättchen 10 bestehender Polarisator angebracht ist.
Eine dünne Glasfaserschicht 40 ist auf die untere Fläche 41 der Platte 10 aufgekittet.
Die Schallwellen 42, welche auf der Glasfaserschicht 40 auftreffen, treten. durch
die Platte hindurch und werden von den Glasblättchen 10 absorbiert.
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Fig. 13 zeigt eine weitere Form eine Platte, welche Licht polarisiert
und Schall absorbiert. In diese Platte sind mehrere kleine Löcher 43 eingebohrt,
gewöhnlich in einer zur Plattenebene senkrechten Richtung. Die Löcher 43 stehen
mit einer großen Zahl von abgeflachten Lufträumen in Verbindung, welche innerhalb
der Platte enthalten sind. Die Schallwellen, welche durch die Löcher hindurchgehen,
verlaufen sich in den Luftlabyrinthen und werden dabei geschwächt oder absorbiert.
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Die Fig. 14 und 15 zeigen schließlich eine Ausführungsform, bei der
die Platten ,stärker sind. Diese bestehen aus bis zu 20 Schichten mit je einer Stärke
von zwischen 0,05 und 0,25 mm. Die Struktur ist aus verschiedenen porösen Glasblättchen
10 zusammengesetzt, welche den Glasblättchen der Fig. 1 ähnlich sind. Diese Glasblättchen
sind übereinander angeordnet. Jede Schicht wird in eine monomere Lösung eingetaucht,
welche bei Wärmewirkung vergast. Als eine solche Lösung kommt etwa monomeres Styren
(20 bis 48 Teile) in einer Mischung mit monomerem Polyester (45 Teile) und Benzolperoxyd
(2 bis 4 Teile) in Frage. Wegen der vielen Lufträume, die entstehen, wenn die Struktur
eingetaucht wird, entsteht eine Kapillarwirkung, welche zur Folge hat, daß die Lösung
in großen Mengen rasch absorbiert wird. Die Platte 44 wird hierauf m eine Presse
gebracht und unter einem Druck von etwa 10 kg/cm2 ungefähr 10 Minuten lang auf 130°C
erhitzt. Unter der Einwirkung dieser- Wärme bilden sich Gasblasen in der Platte
an der Oberfläche der Blättchen 10: Diese Gasblasen werden flachgedrückt, da sie
sich infolge ihrer Einengung durch die Blättchen nicht beliebig ausdehnen können:
Die flachgedrückten Gasbläschen sind mehr oder minder parallel und grenzen aneinander
an. Wie man der vergrößerten Ansicht der Fig. 15 entnehmen kann, sind die Bläschen
45 auf ; den Blättchen von diesen durch restliches Bindemittel 46 teilweise beabstandet.
Bildet man durch übereinanderlegen mehrerer solcher Schichten 10 eine Gesamtstruktur,
so erhält man einen hohen Wirkungsgrad der Polarisation und gleichzeitig eine Gesamtstruktur
von hoher mechanischer Widerstandsfähigkeit. Die Platte kann verhältnismäßig dünn.
sein und ist dennoch selbsttragend.
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Ein anderes ausgezeichnetes Verfahren zur Herstellung von Platten,
wie sie in den Fig. 6 bis 15 dargestellt sind, besteht darin, daß man die Glasblätt
chen mit einer teilweise polymerisierten Flüssigkeit vermischt, wie sie im vorhergehenden
Abschnitt beschrieben ist, daß man das Flüssigkeitsgemisch walzt oder durch eine
Düse treibt, um die Flächen der Blättchen an der Oberfläche parallel zu stellen,
und daß man schließlich die so gewonnene Platte gleichzeitig einer Wärme- und Druckeinwirkung
aussetzt, um das Harz zu vergasen und flachgedrückte Bläschen zwischen den Blättchen
zu bilden und die Masse unter Vervollständigung der Polymerisation zu verfestigen.
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Auf einer der Preßplatten ist zweckmäßig eine unregelmäßige Textur
angebracht, um wenigstens einer der Oberflächen eine diffusionsbewirkende Musterung
zu geben.
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Die auf diese Weise aus Glasblättchen hergestellten Platten haben
eine außerordentliche mechanische Festigkeit. In Fig. 16 ist ein Spannungsdiagramm
dargestellt. Infolge ihrer parallelen Einstellung nehmen die Glasblättchen Druck-
und Zugbeanspruchungen, welche ebenfalls parallel zu der Oberfläche sind, leicht
auf. Der überwiegende Anteil des Glases gegenüber dem Kunststoff (90'% Glas auf
10 % Kunststoff und 60% Glas auf 40,1/a Kunststoff) in den Strukturen der Fig. 14
und 15 erhöht noch die Festigkeitseigenschaften dieser Platten.
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Zum Erfindungsbereich gehören ferner Glasplatten, wie sie auf der
linken Seite der Fig. 16 dargestellt sind: In dieser Struktur sind keine Lufträume
zwischen den Platten enthalten, was eine weitere Erhöhung der Festigkeit bedingt.
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Zusätzlich zu den optischen und den anderen angegebenen Eigenschaften
haben die Platten der Fig. 1, 2, 5, 12, 15 wärmeisolierende Eigenschaften. Der Wärme-
und Kältedurchgang durch diese Platten ist durch die Lufträume stark reduziert.
Außerdem werden Wärmestrahlen sehr gut reflektiert.
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Weitere optische Eigenschaften der hier beschriebenen, für die Installation
von Beleuchtungskörpern verwendbaren Platten sind die hohe Ausnutzung des Lichtstromes
infolge der Rückflußwirkung der Größenordnung von 70% und die besonders günstige
Winkelverteilung des polarisierten Intensitätsanteiles. In den zentralen Konus 37,
in dem nur eine geringe Lichtintensität auftritt und das Licht nicht polarisiert
ist, ist die Lichttransmission behindert durch die Reflexion auf die rückwärtige
Platte. In der mittleren Zone 90 sind der Transmissionsgrad und die Polarisation
des Lichtes maximal, so daß man auf großen Flächen eine Beleuchtung von größerer
Einheitlichkeit erzeugt als mit den bekannten Salousiesystemen. Darüber hinaus ist
der Nachteil der vertikalen Lichtsäulen beseitigt, welche bei diesem Jalousiesystem
auftreten. Die Verringerung der Blendwirkung ist in allen Richtungen und auf großen
Flächen wirksam. In. der dritten Zone hat man, wie bereits weiter oben beschrieben,
die Wirkung einer natürlichen Jalousie.