DE1206618B - Verfahren zur Herstellung eines photolytisch orientierten Materials - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIj

Deutsche Kl.: 42 h-21

1206618
J21675IX a/42h
25. April 1962
9. Dezember 1965

Es ist bekannt, ein Licht polarisierendes Material z. B. dadurch herzustellen, daß man eine polymere Schicht molekular orientiert und anschließend diese Schicht mit einem dichroitischen Farbstoff färbt, womit eine Orientierung des Farbstoffes durch die Orientierung der Schicht verbunden ist. Ein derartiger Polarisator kann z. B. hergestellt werden aus einer Schicht eines Cellulose- oder Vinylpolymers, die zur Orientierung der Polymermoleküle gestreckt wird. Dann wird die Schicht in der gewünschten Ausdehnung festgehalten, so daß die Orientierung in der Schicht beibehalten wird. Schließlich wird die Schicht dichroitisch gemacht durch Aufbringen eines Farbstoffes während irgendeiner Verfahrensstufe. Der Farbstoff übernimmt die Molekülorientierung des Films. Einfallendes Licht mit der vom Farbstoff absorbierten Wellenlänge, dessen elektrischer Vektor parallel zur Streckachse Hegt, wird absorbiert, währen einfallendes Licht, das in einem Winkel von etwa 90° zu dieser Streckachse liegt, durchgelassen wird.

Das durchgelassene Licht ist in der Ebene polarisiert.

Es ist bekannt, daß bestimmte Farbstoffe durch Photolyse zersetzt oder gebleicht werden können, d. h., daß die chromophore Gruppe des Moleküls durch Bestrahlung des Farbstoffes mit Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines bestimmten Wellenlängenbereiches zerstört wird. Die vorliegende Erfindung bedient sich der Photolyse, um ein molekular orientiertes Material zu erhalten. Das Verfahren zur Herstellung eines photolytisch orientierten Materials unter Ausnutzung der photolytischen Zersetzbarkeit von Farbstoffen besieht erfindungsgemäß darin, daß man einen dichroitischen, durch UV-Licht zersetzbaren Farbstoff (solche Stoffe sind an sich bekannt) in statistischer Verteilung auf einen durchsichtigen Träger von im wesentlichen nicht orientiertem Material aufbringt, worauf der entsprechend gefärbte Träger so lange mit polarisiertem UV-Licht bestrahlt wird, bis die dichroitischen Farbstoffmoleküle zersetzt sind, die in Richtung des polarisierten UV-Lichts liegen. Vorzugsweise wird anschließend zur Vermeidung photolyiischer Zersetzung der orientierten Farbstoffmoleküle eine UV-Licht absorbierende Schicht auf das photolytisch orientierte Material gebracht. Während der Bestrahlung werden die chromophoren Gruppen der Farbstoffmoleküle entlang der Achse parallel zum einfallenden polarisierten Licht zersetzt, wobei der Farbstoff gebleicht wird, während die chromophoren Gruppen der Farbstoffmoleküle, die in einem Winkel von etwa 90° zu der Achse des polarisierten ein-

Verfahren zur Herstellung eines photolytisch
orientierten Materials

Anmelder:

International Polaroid Corporation,

Jersey City, N. J. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dr. E. v. Pechmann, Patentanwälte,
München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

Howard Clyde Haas, Arlington, Mass.;

Albert Stanley Makas, Medford, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 25. April 1961 (105 275)

fallenden Lichts liegen, im wesentlichen unbeeinflußt bleiben. Der Farbstoffträger ist also ein Lichtpolarisator, der einfallendes Licht, das parallel zur Ebene der zersetzten oder gebleichten Abschnitte des Farbstoffs schwingt, hindurchläßt und einfallendes Licht absorbiert, das im rechten Winkel zur Ebene der zersetzten Farbstoffmoleküle auftrifft. Die Achse der Polarisation des entstehenden Polarisators ist die gleiche wie die der polarisierten zersetzenden Strahlung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein dichroitischer Farbstoff in statistischer Verteilung in verhältnismäßig dünner Schicht auf einem molekular unorientierten Träger aufgebracht, die den Farbstoff in der betreffenden Anordnung festhält und ein Wandern oder Eindringen des Farbstoffs verhütet und die durch den Farbstoff keine im Träger verbleibende Orientierung erfährt. Die Farbstoffschicht und der Träger werden dann mit polarisiertem Licht einer Wellenlänge bestrahlt, die den Farbstoff zersetzt oder bleicht, so daß eine Farbstofforientierung durch das Bleichen der Farbstoffmoleküle erfolgt, die in Richtung der Achse des einfallenden polarisierten Lichtes liegen.

Der betreffende Farbstoff soll ein hohes dichroitisches Verhältnis und einer starke Absorption sowohl

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für die UV-Strahlung als auch für die zu polarisie- der Achse der polarisierten photolytischen Strahlung

rende Strahlung besitzen. Bei Anwendung einer liegen, im gewissen Umfang ebenfalls zersetzt oder

polarisierten photolytischen Bestrahlung unterliegen gebleicht werden. Der Grad der Zersetzung nimmt

die Farbstoffmoleküle einer selektiven Absorption in dem Maß ab, wie der Winkel sich 90° nähert,

und zersetzen sich entlang der Achse der einfallen- 5 Bei einer bevorzugten Durchführungsform wird

den polarisierenden Strahlung durch Zerstörung der der Farbstoff auf dem Träger in einer verhältnis-

chromophoren Gruppen, die parallel zu der Achse mäßig dünnen Schicht aufgebracht, um eine wirksame

der einfallenden polarisierenden Strahlung liegen Zerstörung der chromophoren Gruppen der Farb-

Der Rest der Farbstoffe bleibt im wesentlichen un- Stoffmoleküle zu gewährleisten, die entlang der Achse

beeinflußt. io des einfallenden polarisierten Lichtes liegen, so daß

Mit dem Ausdruck »Farbstoff« werden hier nicht man ein orientiertes Material erhält, das Licht ent-

nur sichtbare Farbstoffe, sondern auch im wesent- lang der Polarisationsachse mit einer nur geringen

liehen farblose UV-absorbierende Substanzen ver- Absorption in dieser Ebene durchläßt,

standen. Man nimmt an, daß das Zersetzen des Farbstoff-

Die polarisierenden Eigenschaften des erfindungs- 15 moleküls entweder infolge einer Anregung des Farbgemäß hergestellten, photolytisch orientierten Ma- Stoffmoleküls durch die Strahlung in einem solchen terials sind auf die axiale Zersetzung des Farbstoffes Ausmaß erfolgt, daß eine Zerstörung des Farb-— gemeint ist, daß die Zersetzung in Richtung des Stoffmoleküls stattfindet, oder daß es durch Luft-Vektors der elektrischen Feldstärke erfolgt — zu- Oxydation des Moleküls in angeregtem Zustand errückzuführen. Dies ermöglicht den Durchgang von 20 folgt. Wenn an der Zersetzung eine Oxydation beeinfallendem Licht, das entlang der Achse des zer- teiligt ist, kann man zur Beschleunigung der setzenden Lichtes schwingt, während der restliche Reaktion ein Oxydationsmittel zugeben.
Farbstoff, der unverändert bleibt, das ausfallende Das erfindungsgemäß hergestellte Material sollte Licht absorbiert, das in einem Winkel von 90° zur nicht für Licht verwendet werden, das einen erheb-Achse des zersetzenden Lichtes schwingt. 25 liehen Anteil an Wellenlängen enthält, die der zer-

Der Träger für den Farbstoff sollte so beschaffen setzenden Strahlung entsprechen, wenn man nicht sein, daß der Farbstoff auch nach dem Trocknen geeignete Vorsichtsmaßnahmen ergreift, um diese daran haftenbleibt, ohne zu wandern oder zu diffun- Wellenlängen auszufiltern. Um das erfindungsgemäß dieren, oder daß das Material durch diesen Farbstoff hergestellte Material bei der Handhabung oder vor färbbar ist, um die Moleküle der Farbstoffschicht 30 Schwund oder vor weiterer Zersetzung der Farbdaran zu hindern, irgendeine andere Orientierung zu stoffe zu schützen, kann es erwünscht sein, eine übernehmen als diejenige, die aus der photolytischen Schutzschicht anzubringen, z. B. indem man es zwi-Bestrahlung des Farbstoffes resultiert. Die von der sehen Glasplatten faßt oder indem man in das Bestrahlung induzierte Orientierung sollte nicht Material einen UV-Absorber einarbeitet. Die Verdurch Wanderung des Farbstoffes nach der Bestrah- 35 wendung eines solchen Filters kann überflüssig lung verändert werden. Auch der Träger sollte keine werden, wenn der Anteil der zersetzenden Strah-Orientierung besitzen, die dem Farbstoff verliehen lung klein ist, z. B. ein Tausendstel der Menge der werden könnte. Bisher wurde eine molekulare Orien- zersetzenden Strahlen ausmacht, die für die Bildung tierung eines Films oder einer Schicht normaler- des Polarisators verwendet wurde,
weise durch Strecken des Films erreicht, während er 40 Es wurde ein photolytisch orientiertes Material sich in einem kautschukplastischen Zustand befindet, wie folgt hergestellt. Ein Stück Cellulose-triacetatworauf man den Film gehärtet und in dem gestreck- Film, dessen Oberfläche durch alkalische Hydrolyse ten Zustand gehalten hat. Es hat sich jedoch ge- in Cellulose übergeführt worden war, um die Oberzeigt, daß beim Gießen solcher Filme z.B. aus fläche durch Wasser benetzbar zu machen, wurde Polyvinylalkohol eine gewisse Orientierung erfolgt, 45 mit einer wäßrigen Lösung von Chlorantin Fast Rot lediglich als Folge der Schrumpfung während der 5 B (Color Index Nr. 28160 — Direkt Rot 81) ge-Trocknung. Bei der vorliegenden Erfindung sollte in färbt, wobei sich eine verhältnismäßig dünne Farbder Auswahl und Behandlung des Trägers für den Stoffschicht ausbildete, die dann an der Luft geFarbstoff Vorsorge getroffen werden, um sicherzu- trocknet wurde. Der Film wurde dann 7 Tage lang gehen, daß er nicht molekular orientiert ist, da sonst 50 einer polarisierten UV-Strahlung in einer Entfernung eine beträchtliche Störung, d. h. eine Abnahme der von 11,3 cm ausgesetzt. Für die Bestrahlung wurde Wirksamkeit des erfindungsgemäß hergestellten, eine General-Electric-AH4-Lampe verwendet, deren orientierten Materials während des Gießens oder Glashaube entfernt war. Die Strahlung wurde durch während einer anderen Herstellungsstufe, erfolgen ein Foucault-Prisma polarisiert,
würde. Es ist ferner darauf zu achten, daß das ₅₅ Das erfindungsgemäß erhaltene Material eignet Material auf keinen Fall dem Farbstoff eine Orien- sich als Lichtpolarisator ohne Träger,
tierung in einem nennenswerten Ausmaß verleiht. Das vorliegende Verfahren ermöglicht die Her-Um besonders wirksame Polarisatoren herzustellen, stellung besonders ausgebildeter Polarisatoren. Beisollten die polarisierenden Eigenschaften haupt- spielsweise kann man eine einzige Schicht mit jeder sächlich, wenn nicht ausschließlich, durch Zer- 60 geometrischen Anordnung von polarisierenden setzung des Farbstoffes durch polarisierte Strahlung Flächen und mit jedem gewünschten Winkel der bewirkt werden. Polarisationsachsen in diesen Flächen herstellen.

Um eine Zerstörung des Trägers zu vermeiden, Dieses Prinzip kann man erfolgreich anwenden, um sollte das Trägermaterial nicht nennenswert die bestimmte Flächen polarisierter photolytischer Bestrahlung der zur Photolyse des Farbstoffes verwen- 65 strahlung auszusetzen oder sie hiervor zu schützen, deten Wellenlänge absorbieren. Kompliziert aufgebaute Polarisationsschichten dieser

Es ist zu erwähnen, daß die Farbstoffmoleküle, Art konnten nach dem bekannten Streckverfahren

welche in einem Winkel von weniger als 90° von nicht ohne weiteres hergestellt werden.

Auf der anderen Seite ist der Polarisationsgrad der erftndungsgemäßen Polansatoren nur gering. Er beträgt nur wenige Prozent. Es handelt sich bei den erfindungsgemäßen Polarisatioren also nicht um Polarisatoren im engeren Sinn. Kreuzen zweier erflndungsgemäßer Polarisatoren führt somit nicht zu Lichtauslöschung.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines photolytisch to orientierten Materials unter Ausnutzung der photolytischen Zersetzbarkeit von Farbstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen an sich bekannten dichroitischen, durch UV-Licht zersetzbaren Farbstoff in statistischer Verteilung auf einen durchsichtigen Träger von im wesentlichen nicht orientiertem Material aufbringt, worauf der entsprechend gefärbte Träger so lange mit polarisiertem UV-Licht bestrahlt wird, bis die dichroitischen Farbstoffmoleküle zersetzt sind, die in Richtung des polarisierten UV-Lichtes liegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man anschließend zur Vermeidung photolytischer Zersetzung der orientierten Farbstoffmoleküle eine UV-Licht absorbierende Schicht auf das photolytisch orientierte Material aufbringt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen dichroitischen Farbstoff verwendet, der durch Kuppeln von p-(p-Aminophenylazo)-benzolsulfonsäure zur N-Benzoyl-J-Säure (Chloramine Fast Rot 5B; Direkt Rot 81) erhalten worden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Pohl, Optik und Atomphysik, Springer-Verlag, 1958, S. 129.