DE1222282B

DE1222282B - Process for the production of polarization films using a carrier substance and alignment of the molecules or molecular chains of a dichroic substance

Info

Publication number: DE1222282B
Application number: DEH46158A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Rausch
Original assignee: HOME APPLIANCE ESTABLISHMENT
Current assignee: HOME APPLIANCE ESTABLISHMENT
Priority date: 1962-06-23
Filing date: 1962-06-23
Publication date: 1966-08-04

Description

Verfahren zur Herstellung von Poiarisationsfolien unter Verwendung einer Trägersubstanz und Ausrichtung der Moleküle bzw. Molekülketten eines diehroitischen Stoffes Die Erlindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Polarisationsfolien unter Verwendung einer Trägersubstanz und Ausrichtung der Moleküle bzw. Molekülketten eines dichroitischen Stoffes, z. B. von schwefelsaurem fodchinin.Process for the production of polarization films using a carrier substance and alignment of the molecules or molecular chains of a diehroic Substance The invention relates to a process for the production of polarizing films using a carrier substance and alignment of the molecules or molecular chains a dichroic material, e.g. B. of sulfuric acid fodchinin.

Zweck der Erfindung ist es, die Ausrichtung der Moleküle bzw. Molekülketten, welche z. B. die Polarisationswirkung erzeugen, möglichst billig und wirtschaftlich durchzuführen.The purpose of the invention is to adjust the alignment of the molecules or molecular chains, which z. B. generate the polarization effect, as cheaply and economically as possible perform.

Bei der bisherigen Ausrichtung von Molekülen, z. B. bei der Herstellung von Polarisationsfiltern wurde so vorgegangen, daß das schwefelsaure Jodchinin, welches polarisationsoptische Eigenschaften besitzt, in eine. Kunststoffmasse gebracht wurde. Diese mit dem Jodehinin eingefärbte Masse wurde zu Folien ausgewalzt und in halberstarrtem Zustand in einer Richtung gedehnt. Die stabförmigen Moleküle des Jodchinin wurden damit ausgerichtet. Nach Erstarren der Folie hatte diese polarisierende Eigenschaften. Ein derartiges Herstellungsverfahren ist an kleine Abmessungen der Folie gebunden, bei der dann noch die Randzonen wegen der starken Beanspruchung durch das Dehnen beim Walzen unterschiedliche Stärken aufweisen und deswegen weggeschnitten werden müssen. Der hohe Preis für die Herstellung von Polarisationsfiltern ist in der Hauptsache durch diese Nachteile bedingt.In the previous alignment of molecules, e.g. B. in manufacture polarization filters were used in such a way that the sulfuric iodinequinine, which has polarization-optical properties into a. Brought plastic mass became. This mass colored with the iodine was rolled out into foils and stretched in one direction when semi-rigid. The rod-shaped molecules of the Iodinequinine were aligned with it. After the film had solidified, it became polarizing Properties. Such a manufacturing method is due to small dimensions of the Foil bound, with the edge zones because of the heavy use have different thicknesses due to the stretching during rolling and therefore cut away Need to become. The high price of making polarizing filters is in mainly due to these disadvantages.

Es ist auch bekannt, eine rein mechanische Ausrichtung der Moleküle in der Walzebene allein durchzuführen. Eine derartige Orientierung, wie sie in der USA.-Patentschrift 2 178 996 angegeben ist, bleibt jedoch recht unvollkommen.It is also known to carry out a purely mechanical alignment of the molecules in the rolling plane alone. Such orientation, as indicated in the USA. Patent 2,178,996, however, remains quite imperfect.

In der französischen Patentschrift 767 180 ist ein Verfahren beschrieben, um Herapathit-Kristalle in kolloidaler Form einer Trägersubstanz einzulagern und in dieser Form einem Kraftfeld zu unterwerfen. Es ist mithin bekannt, statt der mechanischen Ausrichtuna eine elektrische Ausrichtung durch ein elektrisches Feld durchzuführen. Diese elektrische Ausführung, sei sie elektrostatisch oder elektromagnetisch, wurde bisher aber nicht dazu verwandt um unter Ausnutzung, z. B. der Adhäsion, die angelagerten Stoffe auszurichten.In the French patent specification 767 180 a method is described to store herapathite crystals in colloidal form of a carrier substance and to subject them in this form to a force field. It is therefore known to carry out an electrical alignment by means of an electric field instead of the mechanical alignment. This electrical design, be it electrostatic or electromagnetic, has not yet been used to exploit such. B. the adhesion to align the deposited substances.

Dies gilt auch für das Verfahren nach derdeutschen Patentschrift 685 816. Dort sind Polarisationsfilter aus einer durchsichtigen Masse beschrieben, in die eine Vielzahl dichroitischer Kriställchen eingebettet ist, deren Kristallachsen selbst durch mechanische, magnetische oder elektrische Energie parallelgerichtet seien. Nun ist die mechanische Ausrichtung unvollkommen. Andererseits sind die Dipolmomente der dichroitischen Kristalle, insbesondere von Herapathit so gering, daß eine vollkommene Ausrichtung im elektrischen oder magnetischen Feld entweder nicht möglich ist oder außerordentlich große Feld- stärken erfordert. Dies geht auch aus der »Zeitschrift für wissenschaftliche Fotografie«, 50 (1955), S. 530, hervor. Die Erzeuaungy von Polarisationsfolien auf diesem Wege ist daher ausgesprochen unwirtschaftlich.This also applies to the method according to German patent specification 685 816. There polarization filters made of a transparent mass are described in which a large number of dichroic crystals are embedded, the crystal axes of which are themselves parallelized by mechanical, magnetic or electrical energy. Now the mechanical alignment is imperfect. On the other hand, the dipole moments of dichroic crystals, especially of herapathite, are so small that perfect alignment in the electric or magnetic field is either not possible or requires extremely high field strengths. This is also evident from the "Journal for Scientific Photography", 50 (1955), p. 530 . The production of polarizing films in this way is therefore extremely uneconomical.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren mit entsprechenden Vorrichtun,gen zu finden, damit die Ausrichtung der Moleküle bzw. der Molekülketten, wie sie z. B. bei optischen Zwecken gefordert wird, billig und schnell durchgeführt werden kann.The object of the invention is to avoid these disadvantages and a method with appropriate fixtures to find genes so that the alignment the molecules or the molecular chains as they are, for. B. required for optical purposes can be done cheaply and quickly.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß eine Zusammenfassung folgender Merkmale vorgeschlagen: a) Polystyrol wird mit Jodchinin angefärbt; b) daraus wird in zähflüssigem Zustand eine Folie, ausgewalzt, um die gewünschten geometrischen Abmessungen zu erhalten; c) die Jodchininkristalle werden im elektrostatischen Feld dadurch ausgerichtet, daß das elektrostatische Feld eine Ausrichtung der Trägersubstanz, nämlich Polystyrols, bewirkt.To solve this problem, a combination of the following features is proposed according to the invention in a method of the type mentioned at the beginning: a) polystyrene is colored with iodinequinine; b) a film is rolled out therefrom in the viscous state in order to obtain the desired geometric dimensions; c) the iodine-quinine crystals are aligned in the electrostatic field in that the electrostatic field brings about an alignment of the carrier substance, namely polystyrene.

Hierdurch wird erreicht, daß die bisher regellos durcheinanderliegenden Moleküle im elektrostatischen Feld aus-erichtet werden. Diese Orientierung ermöglicht anschließend an den Walzvorgang die Parallelstellung der Kristalle im elektrischen Feld, vorzugsweise über die Dicke des Materials, d. h. im Winkel oder senkrecht zur Walzebene. Ob die Kristalle schon vorher irgendwie orientiert waren, spielt keine Rolle. Die Ausrichtung im elektrostatischen Feld ist weit vollkommener, als sie auf mechanische Weise erzeugt werden kann. Die Trägerstoffe müssen bipolare, Eigenschaften haben, damit sie ähnlich wie Molekularmagnete in einem magnetischen Werkstoff sich in Richtung der elektrostatischen Feldlinien einstellen. Die auszurichtenden Stoffe richten sich dann mit den Trägerstoffen aus, nachdem sie diesen angeheftet sind. Der Walzprozeß dient nur der Formorebung, d. h. der Herstellung gleicher Dicke der Folie. b Nachdem beirn Walzen nicht eine mechanische Ausrichtung durch Dehnen bzw. Reckung der Moleküle erfolgt, kann es so schonend durchgeführt werden, daß keine Beeinträchtigung der Randzone erfolgt, d. h. Abfälle, die bisher wegen ungleichmäßiger Dicke auftraten, das neue Verfahren nicht verteuern. Nach dem Auswalzen wird die zwischen gegenüberliegenden, in ihrem Abstand einstellbaren Elektroden auf einer bandförmigen Unterlage befindliche zähflüssige auszurichtende Masse mit bipolaren Eigenschaften in einstellbarer Geschwindigkeit durch das elektrostatische Feld geführt. Es ist dann möglich, z. B. Polarisationsfilter kontinuierlich bandförmig herzustellen, ähnlich und mit ungefähr demselben Preis, wie man eingefärbte Folien zur Herstellung billiger Sonnenbrillen usw. herstellt.This ensures that the previously randomly jumbled molecules are aligned in the electrostatic field. Subsequent to the rolling process, this orientation enables the crystals to be positioned parallel in the electric field, preferably across the thickness of the material, i. H. at an angle or perpendicular to the rolling plane. It does not matter whether the crystals were somehow oriented beforehand. The alignment in the electrostatic field is far more perfect than it can be created in a mechanical way. The carrier materials must have bipolar properties so that they align themselves in the direction of the electrostatic field lines, similar to molecular magnets in a magnetic material. The fabrics to be aligned then align with the carrier fabrics after they have been attached to them. The rolling process is only used for shaping the shape, i. H. the production of the same thickness of the film. b Since the rollers are not mechanically aligned by stretching or stretching the molecules, it can be carried out so gently that the edge zone is not impaired, ie. H. Waste that previously occurred due to uneven thickness does not make the new process more expensive. After rolling, the viscous mass to be aligned with bipolar properties located between oppositely spaced electrodes with adjustable spacing is passed through the electrostatic field at an adjustable speed. It is then possible, e.g. B. to produce polarization filters continuously in the form of a ribbon, similar and at approximately the same price as colored films for the production of cheap sunglasses, etc. produce.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Ausrichtung der Kristalle in der Folie in beliebiger vorgegebener Richtung durch entsprechende Richtungseinstellung des elektrostatischen Feldes erfolgt.There is an expedient embodiment of the method according to the invention in that the orientation of the crystals in the slide in any predetermined Direction takes place by setting the direction of the electrostatic field accordingly.

Man kann dadurch den Molekülen räumlich jeden Winkel und jede Stellung zuordnen, eine Möglichkeit, die bei dem bisherigen mechanischen Verfahren durch Recken oder Ziehen ähnlich der Kaltverformun- bei Metallen nicht bestand.This allows the molecules to be spatially exposed to any angle and position assign, a possibility that in the previous mechanical process by Stretching or drawing, similar to cold deformation, did not exist for metals.

F-in Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei gehen aus der Ze-ichnung und der Beschreibung hierfür weitere Erfindungsmerkmale hervor. In F ig. 1 ist schematisch ein bandförmiger Träger zwischen Elektroden liegend dargestellt; F i g. 2 zeigt einen bandförmigen Träger zwischen Elektroden, wobei zusätzlich noch bewegte Elektroden angeordnet sind.F-in embodiment of the invention is shown in the drawing. Further features of the invention for this emerge from the drawing and the description. In Fig. 1 shows schematically a band-shaped carrier lying between electrodes; F i g. 2 shows a strip-shaped carrier between electrodes, with moving electrodes also being arranged.

In der F i g. 1 sind die Elektroden 1, 2 gezeichnet, welche z. B. an einem Potential in der Größenordnung 8 bis 10 kV liegen,. Wenn es die Beschaffenheit des Trägerstoffes zuläßt, dann wird dieser in zähfestem Zustand ohne wesentliche Zugbeanspruchung in Pfeilrichtung 3 zwischen den Elektroden hindurchgeführt. Schematisch ist dargestellt, daß die Moleküle bzw. Molekülketten 4 vor Erreichung der Elektroden ungerichtet durcheinander liegen, während sie nach Verlassen der Elektroden als gerichtete Moleküle 5 entsprechend der Richtung der elektrischen Feldlinien 6 zwischen den Elektroden ausgerichtet sind. Im Ausführungsbeispiel (F i g. 2) ist eine Unterlage 7 vorhanden, auf der sich der Träger 8 befindet. Der Träger 8 ist also der Stoff, welcher bipolare Eigenschaften aufweist bzw. im elektrostatischen Feld seine Moleküle ausrichtet.In FIG. 1 the electrodes 1, 2 are drawn, which z. B. at a potential in the order of 8 to 10 kV . If the nature of the carrier material permits, it is passed in the tough state without significant tensile stress in the direction of arrow 3 between the electrodes. It is shown schematically that the molecules or molecule chains 4 lie undirected before reaching the electrodes, while after leaving the electrodes they are aligned as directed molecules 5 according to the direction of the electric field lines 6 between the electrodes. In the exemplary embodiment ( FIG. 2) there is a base 7 on which the carrier 8 is located. The carrier 8 is therefore the substance which has bipolar properties or aligns its molecules in the electrostatic field.

In F i g. 2 ist noch zu erkenn-en, daß die Elektroden 113 12 z. B. in Pfeilrichtung 13, 14 schwenkbar sind, um den Molekülen bzw. Molekülketten ge- wünschte Richtungen zu geben.In Fig. 2 can still be seen that the electrodes 113 12 z. B. be pivoted in the direction of arrow 13, 14, to give the overall molecules or molecule chains to desired directions.

Will man bei der Herstellung von Polarisationsfiltem das Jodchinin bzw. dessen stabförmigen Moleküle ausrichten, dann erreicht man das, indem man die Trägersubstanz, nämlich Polystyrol, mit Jodchinin einfärbt und jetzt die dem Träger anhaftenden Moleküle bzw. Molekülketten des Jodchinins zwingt, sich mit den Molekülen des zähflüssigen Polystyrols auszurichten.One wants iodinequinine in the manufacture of polarization filters or align its rod-shaped molecules, this can be achieved by using the Carrier substance, namely polystyrene, colored with iodinequinine and now that of the carrier Adhering molecules or molecular chains of the iodine quinine forces themselves with the molecules to align the viscous polystyrene.

Die Anordnung gemäß F i g. 1 ermöglicht auch die -Erzen no, von Polarisationsfolien, bei denen die ge-9u t' richteten Moleküle 5 und damit die Richtung des elektrischen Feld#ektors senkrecht zur Folienebene liegen, so daß Licht dieser Schwingungsrichtung ungeschwächt hindurchtreten kann. Derartige Folien eignen sich zum Ausfiltem schräg einfallenden Lichtes, während senkrecht auf die Folie treffendes Licht nicht beeinflußt wird.The arrangement according to FIG. 1 also enables the ores of polarization films in which the aligned molecules 5 and thus the direction of the electric field ector are perpendicular to the plane of the film, so that light in this direction of oscillation can pass through without being weakened. Such films are suitable for filtering out obliquely incident light, while light striking the film perpendicularly is not influenced.

Claims

CLAIMS; 1. A process for the production of polarization films using a carrier substance and alignment of the molecules or molecular chains of a dichroic substance, e.g. B. from schwefälsaurern Jodchinin, g e k ted b y c ichnet d urch the combination of the following features: a) polystyrene is stained with Jodchinin; b) a film is rolled out therefrom in a viscous state in order to obtain the desired geometric dimensions; c) the iodine-quinine crystals are aligned in the clectrostatic field in that the electrostatic field brings about an alignment of the carrier substance, namely the polystyrene.

2. The method of claim 1, characterized indicates overall that the orientation of the crystals takes place in the film in any given direction by appropriate adjustment of the direction of electrostatic field. Documents considered: German Patent No. 685 816; French Patent No. 767 180; U.S. Patent No. 2,178,996; Journal for Scientific Photography, Photophysics and Photochemistry, Vol. 50, 11 (1950), pp. 530 to 532; Pohl, "Introduction to the theory of electricity", 1946, p. 60.