DE1472099A1

DE1472099A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung polarisierter und polarisierender Koerper

Info

Publication number: DE1472099A1
Application number: DE19651472099
Authority: DE
Inventors: Hutfles Lawrence Henry
Original assignee: DREYER JOHN FREDERICK
Current assignee: DREYER JOHN FREDERICK
Priority date: 1964-10-14
Filing date: 1965-10-13
Publication date: 1969-05-29
Also published as: ES318352A1; GB1119173A; LU49636A1; CH448556A; US3459839A; BE670724A; NL6513253A

Description

*. u ufiij. H 72099 — _Mln^ 11. Oktober 1965

Mr. nUQO WIKIMII · . ,.———^HR ** too·«, _~ _w /—.

^ ι \1 Brai»· Straft· 52-54 1W.W./UH·

Patentanwalt «·β-«ν T"¹^ -.^^ I \l ^Fwn"^lf! ^¹»«¹¹1⁰⁴⁵¹I ^75β»

Λγ% UXOIr » Curou (04505) 210 (Prtvol)

Anmelders ~

John Frederick D r β y e r , 9750 Conklin Road, Blue Ash

Ohio, U.S.A.

yorriohtung und Verfahren zur Herstellung polarisierter und polarisierender Körper

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung polarisierter und polarisierender Körper und zur Reproduktion von Anisotropenmuster. Insbesondere bezieht eich die Erfindung auf die Herstellung und Reproduktion von lichtpolarisierenden Mustern auf Oberflächen, welche liohtdurohlassend sind oder reflektieren.

Es ist bekannt, daß gewisse Materialien einen metamorphenen "flüssig kristallinen" Zustand durchlaufen, bei dem ihre Molekül· parallel ausgerichtet sind. Wenn man diese Moleküle sich selbst überlässt, tritt der Parallelismus in verschiedenen Richtungen in unterschiedliohen Breiten auf, und ergibt eine mosaikartige Erscheinungsform. Pur eine Zeitlang war dieses eine interessante aber nicht verwertbare Erscheinung. Aber es wurde duroh die amerikanische Patentschrift 2 400877 gezeigt, daß diese natürliohe Neigung zur Ausrichtung wirtschaftlich zur Polarisation von Lioht verwendet werden könnte, wenn ein gleiohförmigex Orientierungseinfluß zu der Zeit vorliegt, wenn das Material in den neaatisehen Zustand kommt, und daß sogar die relativ geringe Orientierungekraft, die sich duroh Beiben oder Bürsten der Oberfläche ergibt, die zum Tragen des nematisohen Materials verwendet wird, genügt, um die Ausrichtung der Moleküle auf die gewünschten Orientferunge-

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linien einzuleiten, and andere Moleküle würden sodann notwendigerweise folgen, gemäß der Natur ihres nematisohen Verhaltene.

In der amerikanischen Patentschrift 2 524 286 wurde gezeigt, wie ein Film aus zweifarbigem Farbstoff, der gleiohförmig auf diese Weise ausgerichtet wurde, trots seiner empfindlichen Katar nachfolgend von seiner Tragfläche abgestreift werden kann und auf eine andere Oberfläche naoh Art der Abziehbilder übertragen werden kann.

Es wurde dort ebenfalls gezeigt, daß gewisse plastische Filme gemäß ihrer Herstellungsverfahren von Natur aus einen Parallelismus von HoMrülen aufweisen, der in einen lichtpolarisierenden Zustand Überführt werden kann, und zwar durch Anbrennen, um so daß ausgerichtete Material zu schwärzen, oder dadurch, daß das Material Zusätzen ausgesetzt wird, die einen Chromophor hinzufügen oder ein Molekülteil, welches etwa ein Schwärzen erzeugt. Biese geschwärzten Teile des Materials werden dunkler empfunden, wenn sie unter transversalpolarisierten Licht betrachtet werden als unter normalem Lioht oder parallelpolarisiertem Licht. Andere Teohniken zur Entwicklung oder Herstellung liohtpolarjsierender Merkmale in einem liohtdurchlassenden oder - reflektierenden Material sind allgemein bekannt.

Es hat sieh nun gezeigt, daß man leicht auf nachfolgende Empfängerfläohen Polarisationsmuster eines Originalmusters übertragen kann, wie es auf natürliche Weise, zum Beispiel durch Kristallisation, oder duroh Beiben einer Oberfläche des Originalmusters entsteht, und zwar längs den gewünschten Polarisationslinien, wie z.B. ein Künstler mit ausgerichteten Pinselstrichen in verschiedenen Biohtungen arbeitet, um Tiefenwirkungen zu erzeugen usw., und zwar entweder gleichförmig über die ganze Fläohe

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des Oxiginalmustexs oder in verschiedenen Biohtungen auf unter-■ohiedliohen kleineren fläohen für kompliziertere Muster. Dieses wird naoh der Erfindung durchgeführt, wenn die beiden in engem Oberfläohenkontakt sind, während das Empfängermaterial soweit ex. weicht ist, daß seine Moleküle auf ausrichtende Kräfte anspaohen kennen, und wenn die beiden Materialien polar ausgerichtete Moleküle Ton der Anordnung aufweisen, daß die anziehenden Kräfte auf der Oberfläche bewirken, daß derartige Moleküle des Empfängers in Parallelism^!· ausgerichtet werden. Das wird dadurch erreioht, daß die Smpfängeroberfläche, auf der man die Orientierung bzw. ™ Ausrichtung haben will, Hitze oder einem Lösungsmittel ausgesetzt wird, während die berührende Oberfläche des Originalmusters unter solchen Bedingungen gehalten wird, daß ihre Moleküle einer Umorientierung widerstehen·

Im einfachsten Fall wird eine Platte oder ein Blatt (welohee hier allgemein als Originalmuster bezeichnet wird, aber im weiteren Sinne eine Matrize ist, welche eine spätere Kopie aufnimmt, wenn sie zur Steuerung der Orientierung verwendet wird) parallel durohorienitiert, indem z.B. immer parallel zu einer ä einzigen Leitlinie gerieben wird. Wenn eine derartige Matrize

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gegen einen weiohgemaohten Teil eines polarieierbaren plastischen Körpers gedrüokt wird, dessen Moleküle in wesentlichen sich frei orientieren können, wird das gleiche Orientierungsmuster auf dem weiohgemachten leilstüok reprodziert (welches hier mit Empfänger bezeichnet wird). Es brauoht keine sichtbare Anzeige auf dem Empfänger stattzufinden, daß er auf diese Weise orientiert bzw. ausgerichtet wurde, obgleich wenn Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche oder Muster auf der Matrize vorliegen, man erwarten kann,

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daß sie in die berührende Oberflaohe dee Empfängen «Ingeformt erscheinen* Wenn Jedoon die Oberflaohe so behandelt ist, daß sie polarisierend für dae lioht wirkt, e.B. alt einem nematisehen εweifarbigen farbstoff, wie in den vorher erwähnten Patenteohriften näher ausgeführt ist, so wird sieh das zweifarbige bzw. biohr optische Material entsprechend orientieren and somit auoh Lioht polarisieren.

Eine sehr wiohtige Erkenntnis, die in Zusammenhang hiermit gewonnen wurde, liegt darin, daß es nunmehr möglioh ist, liohtpolarisierende Muster oder anisotrope Oberfläohenmerkmale in vielfaoher Kopie von einem Originalmuster oder einer Matrize zu reproduzieren, und zwar duroh eine dem normalen Druckverfahren ähnliche Teohnik. Es wird also eine erste Kopie (hier Originalmuster) duroh Beiben der Oberflaohe des Körpers hergestellt (normalerweise eine Platte oder ein filmartiges Blatt), der das Originalmuster bilden soll, wobei die Biohtung der Beibung in jeder Fläohe gleichförmig ist und der in dieser fläche gewünschte Polarisation entspricht. Somit können Polarisatioasmuster hergestellt und unbegrenzt reproduziert werden. Dieses von Hand hergestellte Originalmuster kann in eine Presse zusammen mit einem Blatt oder einer Platte polarisierbaren thermoplastischen Material! eingeigt werden, welohes das orientierte Muster aufnehmen soll, wobei seine Oberflaohe duroh Hitze oder ein Lösungsmittel erweioht

^ wird und dann erstarren kann, während es mit der Matrize in engem ro Kontakt ist.

^ Überraschenderweise kann die auf diese Weise hergestellte ^ Kopie als Matrize zur Herstellung anderer Kopien für den Endveroo brauch verwendet werden, z.B. zum Polarisieren von Licht usw. oder zur Herstellung anderer Matrizen zur Verwendung bei anderen

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Pressen, am somit die Produktion au erhöhen..

Obgleioh die Zusammenhänge z.Zt. nooh nicht völlig geklärt Bind, auewelohen Gründen diese Erscheinungen auftreten, kann es aein, daß daa Beitoeη oder eine andere Orientierungeart der Matrize, weloheβ das ursprüngliche latente Bild bildet, die polaren Moleküle an der Oberfläche der Matrize ausrichtet und daß diese wiederum, wenn sie in enge Beziehung mit den polaren Molekülen des Materials der Kopie gebracht werden, Kräfte ausüben, welche die zuletzt genannten in Ausrichtung mit den vorher genannten bringen. Diese Schlußfolgerung wird durch die m Tatsache unterstützt, daß es sioh als wichtig ergeben hat, das Material der Kopie an der Oberfläche in einer Weise zu behandeln, welche die Moleküle freisetzt zur Umorjsntierung, z.B. duroh Erhitzen, woduroh die Oberfläche erweicht wird, oder duroh Erweiohen mit einem Lösungsmittel usw.

Wie auoh immer die Erklärung für diese Vorgänge sein mag, besteht die Tatsache, wie gezeigt wurde, darin, daß eine unbegrenzte Anzihl Kopien aus einer einzelnen Matrize angefertigt werden können, die an ihrer Oberfläche ein ausgerichtetes Muster aufweist, indem die beiden in engen Oberfläohenkontakt gebracht werden, während die Moleküle des Kopiematerials beweglioh sind, so daß sie auf die Wirkung der Matrize anspreohen können, welohe orientierenden Kräfte die Matrize auoh immer ausüben mag, und daß die Herstellung und dae Abstreifen dieser Kopien das Originalmuster oder die Matrize nioht zerstört nooh irgendwie verdirbt. '

frühere Erfahrungen haben zu der Annahme geführt, daß die durch eine duroh Beiben bearbeitende Oberfläche ausgeübten Kraft« ' extrem sohwaoh waren und daß ihre faählgkeit, nebeneinanderliegende Kz***b Moleküle auszurichten, überrasohend war und von den

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speziellen Bedingungen dee nematischen Zustandee aishing and außerdem nioht auerelohen würdet um eine große Anzahl Moleküle ; in einem plastischen Material auszurichten.

£s hat sioh weiterhin bei der praktischen Ausführung der Erfindung ergeben, daß das ausgerichtete "bzw. orientierte Muster nicht nur auf nachfolgenden Materialien, die auf die Matrize gebraoht werden, sondern nacheinander von einer Matrize auf ein empfindliches Kopiermaterial übertragen werden kann, die dann wiederum, wenn das Material mit dem ausgerichteten Muster fest-

^ geworden ist, das Muster auf andere weiohe Materialien übertragen kann uns so weiter bis zu einer unbegrenzten Anzahl hergestellter Kopien. Dieses hat den praktischen Vorteil, daß ein· Matrize, weiohe wie eine Druckplatte zur Herstellung einer unbegrenzten Anzahl Kopien verwendet werden kann, ausa einem plastischen FsIm ausgeformt werden kann, und ein derartiger PiIa kann dann als Matrize verwendet werden. Bine einzelne Matrize kann somit jede beliebige Anzahl reproduzierter Matrizen herstellen, von denen jede eine Anzahl Kopien des Originals erzeugen kann. Zum Beispiel brauchen überraschenderweise die Filme mit polarisierten Bildern

" keine lösenden Zusätze und können eine gute Bindung an ihre Unterlage haben. Der plastische Abstreiffilm kann viel stärker ausgebildet sein als der zweifebige Film und neigt weniger dazu, während des Abstreifens zu breohen.

Es hat sich ergeben, daß die Oberfläche der Matrize nioht empfindlich oder kritisoh ist und daß eine normale Behandlung die Matrize im wesentlichen nioht beeinflußt. Die wiederholte Aufbringung des Materials zur Bildung von Blättern und sein ι Abstreifen von der Matrize hält die Oberfläche der Matrize sauber.

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Wo ein kontinuierlicher Herstellungeprozeß vielfacher Kopien erwüneoht ist, geht man vorzugsweise so tot, eine solche Matrize in zylindrischer Form auf die Oberfläche einer Trommel aufzur ollen oder, wenn die Matrize ein Metallblatt ist oder aus anderem steifen Material besteht, kann sie selbst die Oberfläche einer Trommel bilden* Oder man kann auch nur einen "fließenden" Zylinder ale Matrize vorsehen, der zwischen Bollen getragen wird und duroh ihre Rotation umlaufend angetrieben wird. Sie kann auoh nur eine Schleife aus flexiblem plastischem Material sein, welohe8 von den 3frβSrollen herunterhängt und kontinuierlich duroh den Valsenangriffepunkt während des Arbeitens läuft,

•Wie βohon oben gezeigt wurde, ist es wünschenswert, daß das Plastikmaterial, aus dem die Kopien hergestellt werden, in der Nähe der BerUhrungsoberflächen erweicht werden sollte, um die Umzorientierung der darin befindlichen Moleküle zu erleichtern. Lengemaß hat es sioh als vorteilhaft ergeben, daß Plastikmaterial zu erhitzen oder was weniger vorteilhaft ist, das Material mit einem Lösungsmittel zu erweichen, und zwar an der Stelle oder in der Nähe davon, wo der Druck angewendet wird, um die ausgerichtete Oberfläche und das plasti'sohe Kopiermaterial in engen I Kontakt zu bringen, und über diesen Punkt des Zusammenpressen dieser Teile hinaus sollte das plastische Material gekühlt werden, so daß es sioh auf der Matrize verfestigt, bevor es abgestreift wird. Um dieses wirksam durchzuführen, ist die Matrize oder der. tragende Zylinder bzw. ein anderer Träger dünn und mit einer mögliohst geringen Wärmekapazität ausgeführt. Somit wird der Zylinder Od⁷Or die andere Sohleife der Matrize, sobald sie über die erhitzte Pressrolle hinausläuft, der Athmosphfthre ausgesetzt oder

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einem Strom kühlender Flüssigkeit, so daß sieh das Material β ohne 11 verfestigt, wobei das unsichtbare Bild festgelegt wird, welches auf die Kopie duroh die Berührung des ausgerichteten Bildes auf der Matrize aufgebracht wird. Die ausgerichtete Kopie · wird dann von der Matrize abgestreift, die sioh dann auf ihre Anfangestellung in der Nähe der Preßrollen zu bewegt, wo dann ein zusätzliches plastisohes Materialteil aufgebracht und dann unter den Pressrollen hindurohgeführt wird, um eine weitere ausgerichtete Kopie duroh Widerholung des Vorganges zu formen.

•κ Dieses kann bei einer völlig wirtschaftlichen Geschwindigkeit vorgenommen werden. Tatsächlich wurden bei erfolgreichen Arbeitsgängen Arbeitsgeschwindigkeiten erreicht, die jeweils zwieohen dreiundzwanzig Centimtern pro Minute und mehr als sechzig Centimeter pro Minute schwanken, und diese Spanne kann, obvahl sie sohon vorMlhaft ist, In beiden Dichtungen überschritten werden. Die plastischen Materialien sowie die zweifarbigen Materialien, die verwendet werden, können die gleichen sein wie die, welohe früher bekanntlich zur Herstellung derartiger latenter Bilder und zu ihrer Umwandlung in lichtpolarisierende Platten

f oder Filme verwendet wurden. Se kennen z.B. die Materialien verwendet werden, die in den oben genannten Patentschriften erwähnt sind.

Is wurde festgestellt, daß zur Erzielung bester Ergebnisse das Plaatikmaterial des Film· ein solohes sein sollte, welches polarlineare Moleküle, hohe Zugfestigkeit, verhältnismäßig hohmen Schmelzpunkt und Zähigkeit (In Bezug auf die absorbierte Energie bei «einer Deformation) aufweist. Als Plastikfilm sind einige der neueren Materlallen ale besondere vorteilhaft festgestellt worden,

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•am Beispiel "Videne" (verkauft duroh die Goodyear Tire Bubbex ft Oo.),."Mylar" (verkauft von der B.I. Dupont de Nemorue), "Tera-Film" (verkauft von der Sera-Film Oorp. of Stamford, Oonneotiout) und andere im Handel verfügbare Terephthalat-PoIyesterfilme. Bs wurde festgestellt, daß Para-Terephthalate für die vorliegenden Zwecke besser sind als diejenigen, bei denen die beiden aktiven Gruppen nicht in der Para-AnOrdnung sind. Ebenso ist es besser, Filme zu verwenden, die frei von Molekular otrientierung sind, die bei der Herstellung des Filmes erzeugt wurde. In Bezug auf weitere Einzelheiten dieser Materialion ' wird verwiesen auf "Polymers and Reeine", by Brags Holding (Van Hostrand), Seite 285, USA Patentschrift 2 965 613, Soo. Photograph. Eng. J our. (1961) Vol. 17_f Ho. 10, pp1-5.

Damit die Erfindung verständlicher wird, wird sie nan anhand der anliegenden Zeichnung erläutert, auf der Aueführungsbeispiele dargestellt sind, und zwar zeigern

Fig. 1 eine sohematisohe Aufsioht auf eine, unterer oohene. Folge eines PiHams »it den verschiedenen Behändlungsstufen,

Fig. 2 eine sohematisohe Seitenansicht einer Vorrichtung Λ zur Durchführung des Verfahrens naoh der Er- "

findung,

Fig. 3 eine ähnliohe Ansioht einer abgeänderten Ausführung zur Durchführung der Erfindung,

Fig· 4 eine sohematisohe Kantenansioht eines Erzeugnisses naoh der Erfindung,

Fig. 5 eine Seitenansioht einer einfaohen Handproset

zur Durohführang des Verfahrens naoh der Bxfidaang,

Fig. 6 tintn sohtmatisohtn senkreohten Schmitt dureh

tint MaaoAlnt zur Durchführung dtz Erfindung, in dtr tin Plastikfilm auf die Matrize gegossen wird, auf der ex orientiert wixd,

Fig. 7 tint ähnliohe sohtmatitoho Ansioht tintx Masοhint

für die kontinuierliehe Wiedergabt von bevorzugten nn*ni<s/»,*.* Bildern duroh Aufbringung eines klebrigen Film §09822/0498 auf einen erstarrten Film aus zweifarbigen Farbstoff.

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In Bezug auf Pig. 1 und 2 let ein· Maschin· für die fortlaufend· Vielfaohkopiereproduktion von orientierten und polarisierten Bildern dargestellt.

Der au bedruokende film 10 läuft von einer nioht darge-•tellten Torratsrolle au der Masohine but Durchführung der Erfindung über eine Druckrolle 12 und üb deren Umfang duroh den Spalt «wischen dieser Bolle 12 und einer Gegenrolle H, wo er auf die Matrize 16 gepreßt wird.

Die Bolle oder Walze H wird am und kurz -vor dem Spalt φ beheizt, um eo das gewünschte Srweiohen des Bmpfangsfilmes 10 BU erreiohen. Biese Beheizung soll eo sein, daß der film merklioh flieit, und zwar in Oberflächen«leichforaigkeit mit der Matrize, wenn er duroh den Spalt zwiaohen den Bollen 12 und 14 läuft. GewUneohtenfalls kann auoh ein Badiator oder eine andere Beheizung benutzt werden, die z.B. mit 17 angedeutet ist, um die Oberfläche des ?ilms 10 vorzuheizen unmittelbar bevor er mit der Matrize in Berührung gelangt. Wenn die Wärme der Walze H so zugeführt wird, daß sie duroh die Wandung dieser Walze und . die Matrize 16 bis zum Erreiohen des PiIms 10 strömt, ist es naturgemäß erforderlioh, daß die Matrize aus einem Material besteht, welches gegen Wärme weeentlioh widerstandsfähiger ist als der film 10. Der PiIm 10 kann in einer bevorzugten Ausführung sehr dünn sein und zum Beispiel 0,025 mm betragen.

Der Beheizungegrad an diesem Punkt ist so, daß die Oberfläohe des filme· 10, die die Matrize 16 berührt, erweioht wird und gleiohförmig auf die Oberfläche der Matria· fließt, z.B. bei einem Tidtne-film 10 und einer Alumlniummatris· 16, wobei die Beheizung gesteuert wird, um die Berührungsfläohe des Filmes 10 auf ein· Temperatur gut oberhalb von 60° C und am vorteilhaftestes

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auf Temperaturen zwischen 70° bis 80° C anzuheben oder bei Verwendung τon "Lexan", ein Polyoarbonat-Film, soll die Temperatur etwa 150° betragen· Diese Temperatur erweioht das Plastikmaterial dee JiIms (der ein lineares und polares Polymer ist), •o daß einseine Moleküle auf die Kräfte der benaohbarten Oberfläche der Matrige ansprechen und sieh zu dem aufgezwungenen Muster orientieren.

Der Film 10 läuft, naohdem er auf die Matrize gepreßt ist, auf dieser Oberfläche weiter, wobei er gekühlt wird (z.B. auf Temperaturen unter 60°, gewtthnlioh bei Temperaturen zwisohen 30° bis 60° 0), so daß sieh das Plastikmaterial stabilisiert, sobald es sieb, um die Walze 18 herum bewegt, düroh die es τ on der Matrize abgestreift wird. Im allgemeinen erfordert dieses Kühlen ein geringes Anblasen mit Luft oder einer anderen Kühlflüssigkeit, die gegen den Rücken des Filmes 10 gerichtet wird, oder die gegen die Innenseite der Walze 16 oder gegen beide Seiten geblasen wird. Sonst, wenn der Arbeiteablauf nicht zu schnell erfolgt, und die umgebende Temperatur tief genug ist, kann der FiIa nur teilweise gekühlt werden, indem man ihn auf der Matrize 16 der Atmosphäre aussetzt und dann kann ein abschließendes Abschrecken stattfinden, wenn die Walze 18 mit einem Kühlmittel besohiokt wird. Wenn nun der Film 10 τοη der Matrize 16 abgestreift wird, ist das Plastikmaterial stabilisiert, so daß das orientierte Muster, weloheβ auf ihm durch die Matrize aufgezwungen worden ist, zurückbleiben muß, und nioht zerstört wird, wenn er abgestreift wird.

Yon der Waise 18 läuft der Film 10 Über eine Leerlaufwalee 20 und dann abwärts über die Walze 22, die zur Hälfte im Behälter 24 in eine Bad aus einer zweifarbigen Farbstofflösung eintaucht, die sobald er durch den nematisehen Zustand beim Trocknen läuft,

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•inen liohtpolarieierenden film erzeugt, der dieselbe Grien- ; tierung besitzt, eobald er auf den JiIa 10 gebracht ist. Ub ein βohneHeβ Trocknen der farbetofflösung zu gewährleisten» wird eine Beihe τon Strahlungsheizern (κ.B. Infrarot-Lampen)

vorgesehen, die mit 26 angedeutet Bind* Sobald er getrooknet ist» wird der film 10» der nunmehr eine Anzahl fertiger Kopien besitzt, auf eine false 26 aufgerollt, oder die einseinen Kopien kühnen an diesem Punkt abgeschnitten und einsein flach auegeliefert werden. * *

φ Die Matrizehtrommel 16 wird vorteilhaft aus einer Aluminiumfolie hergestellt, die auf einen Zylinder aufgerollt ist, wobei die f dienenden versohweilt oder in anderer Weise verbunden werden'. Das orientierte Muster wird vorteilhaft hergestellt, wenn die Metallfolie flaoh gelegt ist» und kann gut sein duroh Verwendung eines von einem Motor angetriebenen drehenden Belbkisaene oder einer Bürste, die mit sehr feinen Polierrot versehen ist, wie.ee beispielsweise Juweliere benutzen* Dies kann durohgeffihrt werden mittels eines Zahnarztbohrerβ oder eines tragbaren Handmotors. Mit einem solchen Werkzeug kann ein ■ Künstler orientmierte Muster herstellen, bei denen eloh die Orientierung für. verschiedene Teile naoh Wunaoh ändert.

Man kann somit auf Metall sohleifen,orientieren oder • polarisieren. Sin eolohes Metall kann irgendeine beliebige form besjrtzen. s.B. die form einer Stange, einer Platte, einer Scheibe, eines Bohres oder einer Jolle· Zum Beispiel wird ein Muster auf Aluminiumfolie gerieben unter Verwendung von Bürstenetriohen odir duroh Umlauf eines filzpolsters, weIohe8 mit einem Gemisch von Polerrot und Wasser imprägniert ist. Bas

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Muster wird etwa zehnmahl gerieteη, um eine vollständige Orientierung zu gewährleisten. Etwaiges zurüokbleibendes Bot wird dann abgewischt. Wenn eine Lösung eines nematisohen, flüssige Kristalle bildenden Farbstoffes aufgebracht und dann mit einer Geschwindigkeit getrocknet wird, während der die Moleküle des Farbstoffes söhne11 aus dem nematisohen Zustand erstarren, zeigt der farbstoff das geriebene Orientierungsmuster.

Das Metall oder eine andere Lage, die die Matrize und den Umfang der Trommel oder eine Sohleife bildet, ist vorteilhaft sehr dünn, um ein βohnelies und ausreichendes Beheizen und Kühlen zu erreioneη und den Wärmeübergang entlang der Lage herabzusetzen. Es wurde festgestellt, daß z.B. ein Aluminiumgurt von etwa 0,25 mm Dioke für diese Zweoke sehr vorteilhaft ist, aber man kann auoh eine Folie sehr viel kleinerer Dioke allein oder gesohiohtet als weniger leitfähige Lage oder als einen weniger leitfähigen Film verwenden, z.B. aus "Lexan" (Polyoarbonatplastikmaterial naoh der USA-Paten-tsohrift 3 027 352) oder "Mylar¹¹ (ein Plastikmaterial aus Terephtalat-Polyester). Eine Walze mit Umfangsmatrize aus Aluminium von 0,5 mm Dioke ist ebenfalls gut und ein Aluminiumrohr mit 200 mm Durohmesser und einer Wandungsdioke von 1,5 mm wurde für Yersuohe erfolgreioh verwendet. Aber solohe diokere Wandungen werden naturgemäß langsamer zu beheizen und zu kühlen sein und erfordern größeren Walzendurohmesser, größere Sohleifen usw. oder eine niedrigere Bewegungsgröße, um mehr Zeit für das Beheizen und Kühlen zur Verfügung zu haben. Die Drehzahl der Walzen usw., ihr· Umfang·- länge, ihre Dioke, die Beheizunge- and Kühltemperaturen und die Temperatur zum Übertragen der Orientierung hängen alle alt»

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einander zusammen, so daß diese Größen je verändert werden können, wenn eine geeignete Anpassung an die anderen hergestellt wird.

Vorteilhaft wird die Matrize au einen Kreisquersohnitt gerollt, so dab sie Iceinen Bioh ändernden Beanspruchungen während dee fortlautenden Betriebes unterworfen wird, da solohe Beanspruchungen die gewtinsohte Orientierung versohleohtern können.

Der Aufnahmefilm, der die Orientierung des Hauptfilmes oder der Matrize aufnimmt, besteht vorteilhaft aus einem thermoplastisohen, linearen polaren Polymer. Wenn er aber in einem flüssigen Lösungsmittel lösbar ist, welohes 90 gewählt ist, daß es die Matrize oder den Hauptfilm nioht angreift, aber die Oberfläohe des Aufnahmefilmes erweiohen kann und dann durch Verdampfen entfernt wird, so kann ein lösliches aber unschmelzbares Plastikmaterial benutzt werden* Der Aufnahmefilm, anstatt vorgeformt und erweioht zu werden in der Zeit, in der er mit der Matrize in Berührung gebracht wird, kann auf der Matrize duroh Aufgießen einer Lösung, einer Sohmelze od.dgl. hergestellt werden, wie nachstehend zu Fig. 6 auseinandergesetzt wird.

Das Plastikmaterial, welohes für den Aufnahmefilm verwendet wird, soll ein solohes sein, welohes eine geeignete Decksohioht aus einer Lösung eines Materials aufnimmt, welohes während des nematisohen Zustandes zu einem zweifarbigen Film oder doppelt brechenden Film trooknet.

ler Originalfilm kann aus einem der Materialien bestehen, die orientiert sind oder orientiert werden können, um ein polarisiertes Muster festzuhalten, wobei u.a. Materialien wie Glas. Plastikaaterialien, Mineralien, Metall usw. möglioh sind. Vor-

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ttilhaft soll die Oberfl!oh· nicht ρorBa β·1η.

Di· Wahl d·· Aafnehmefilme and des Matrissnmateriale '■)
•in* νon·inander abhängig,da der Aufnahmefilm bis über seinen SrweiohangBpankt erwärmt werden mufl, oder durch ein Löeungsmittel erweioht werden muß, ohne daft die Matrize erweioht. Somit kann der Originalfile aus Aluminium bestehen and des Aufnahmefilm au· einem Polyoarbonat, weAoheβ sich bei verhältnis-■ifIf hoher Temperatur erweioht, and mithin kann das Poly »ar bonat als Hatriie mit einem Yidene-Terephtalat-PolyeeteSfllm ale auoh al· Aufnahmefilm oder "Ethooell" ein transparenter Ithyl-Zelluloaefilm oder Zelluloseaoetat-Buttereäurefilm verwendet werden·

Solohe Filme antereohledHoher Schmelzpunkte kennen aueh gesohlohtet werden, eo daß die Beständigkeit des Filmes mit höherem Schmelzpunkt, s.B. "Lezan", erhalten bleibt, sogar, wenn der tiefere Sohmelipunkt des anderen Filmes, b.B. "Videne" überschritten werden sollte, oder die Zuführung sollte seitweilig unterbrochen werden, so daß das Sohmelzen tiefer verläuft als erwartet.

Diese Teohnlk, naoh der zwei Filme gegeneinander gedrückt werden, wobei der eine oberhalb seines Erweichungspunktes erwärmt wird, kann vorteilhaft benutzt werden, nioht nur für diese Übertragung von orientierten Hustern sondern auoh zur Aufnahme eines polarisierenden Filmes aus zweifarbigen Farbstoff von einer Basis, auf der er hergestellt ist, und ebenso für die einfache Schichtung der Filme.

In Fig. 3 ist eine abgeänderte Ausführung der Masohlne zur kontinuierlichen Herstellung beliebiger Anzahl Kopien von orientierten Husteran dargestellt. In diesem Fall bleiben die

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BAD ORIGINAL

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FiIm«ufuhr 10, die Heiz- und Druokrollen 12, U and die Matrizenwalze 16 mit der Abnehmer olle 18 die gleichen wie in flg. 1 und brauchen hier nioht noohmals erläutert zu werden. Der lintauohbehälter 24 mit der polarisierenden Lösung und seine Waise 22 werden durch den Aufsprüher 29 ersetzt, der an ■iner höheren Stelle liegt, weil der 711b ansohlieSend zu den Besohiohtungswalzen 30, 32 läuft, von denen mindestens eine auf eine Temperatur oberhalb des Brweiohungspmnktes des Deckfilmee 34- (oder einer Kleblage auf diesen film) er hit et wird» aber unterhalb des Erweichungspunktes des filme* 10. Sobald nun flswei filme durch den Spalt der Walzen 30, 32 laufen, werden. die filme fest gegeneinander gehftet. Somit wird die llohtpdLarisierende Schicht auf dem film 10 gegen Krat«er oder andere Sohäden gesohützt. Wie βohon erwähnt, können die tielen Kopien zusammengehalten und aufgerollt werden oder können aisgetrennt und in Stapeln abgelegt werden, indem z.B. übliohe teohnisohe Mittel verwendet werden, wie sie im Druokgewerbe in Benutzung sind*

In der vorzugsweisen Ausführung«.nach fig. 3 ist die beheizte Bolle die Bolle 32, da sich der aufgeschichtete film auf der Unterseite befindet, und die obere Walze 30 ist mit einem gegen Wärme widerstandsfähigen 0ttmmi, z.B. Silicongummi, abgedeokt. Eine drehbare Trommel, ein Triebzylinder oder ein förderband 36 nimmt den gesohiohteten film mit und hält die Schichten vorteilhaft gegeneinander gedrückt, und zwar duroh Aufreohterhaltung einer Spannung, die auf die Schichtung ausgeübt wird. Dieses wird daduroh bewirkt, daß die Sohiohtung von dem Zylinder 36 zwischen die Walzen 38 geführt wird, die mit den

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Walzen 30, 32 durch eine Zahnradkette 40 oder Zahnräder in Triebverbindung stehen. Zu diesem Zweok «erden die Walzen 38 mit einer etwas höheren linearen Geschwindigkeit angetrieben als die IaIzen 30, 32, indem z.B. der Durohmesser der Walzen 38 etwas größer gewählt ist als das Antriebsrad der Walzen 32, wobei aber darauf zu achten ist, daß kein wesentliches Strecken des Filmes erfolgt, da dieses die gewünschte Orientierung zerstören könnte.

In Pig. 4 ist eine vergrößerte sohematisohe Barstellang des geschiohteten Produktes wiedergegeben. Wie dargestellt let, befindet eioh der Bildfilm 10, der das latente Bild trägt, auf der Oberseite mit seinen zweifarbigen polarisierenden Belag 42, der das entwickelte Bild auf der Unterseite besitzt und dieses ist duroh den Deokfilm 34 abgedeckt.

Die Fig. 5 zeigt eine Flachbettpresse zur Herstellung flacher Kopien nacheinander. Dieses ist aus Yereinfaohungsgründen in Form der sehr gut bekannten Fahnenalzugpresse gezeigt, wie sie im Druokgewerbe benutzt wird. Das Bett Ha der Presse besitzt eine Hauptplatte 16a mit einem wiederzugebenden geriebenen Bild· Diese Platte wird duroh ein nicht dargestelltes Heizelement ebenso wie in Fig· 2 beheizt. Auf diese Hauptplatte werden naoheinander gesohnittene Streifen des Aufnahmefilmeβ 10a gelegt, und nach Auflegen jedes Streifens an seine Stelle wird die Walze 12a über den Streifen gerollt, wobei sie das Ende des Streifens aufnimmt, sobald die Rolle über den Streifen hinüber rollt, so daß der Streifen um die Bolle gewickelt und gekühlt wird, naohdem sie gegen die heiße Matrize gepreßt ist. Diese Bolle läßt die Lage mit dem latenten Bild aus orientierten Molekülen zurüok, wie in dem oben beschriebenen Fall. Der gekühlte Streifen wird

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abgenommen und der Vorgang wiederholt. Dieses Verfahren ist nicht po gut wie der fortlaufend· drehende Betrieb naoh fig. 3 und 2, weil nur langsam gearbeitet werden kann, und weil der film nicht auf der Matrize bleibt, wenn gekühlt wird.

Die Ausführung naoh Fig. 6 ist der naoh Pig. 2 und 3 ähnlich, mit der Ausnahme, daß der Film 10 direkt auf die Matrize 16b gegossen wird und das latente Bild unmittelbar aufnimmt· Sine Plastiklösung wird von einem Verteilerrohr 44 einei geschlitzten Bohr 46 zugeführt, welohes sich unmittelbar unterhalb der Matrizenwalze 16b befindet. Ein Film aus der Plastiklösung wird auf die Matrize 16b ausgebreitet und wird aufwärts zu der Strahlungsbeheizung 48 mitgenommen, wo er durohJJmkeJirung der Phasen verfestigt wird. Der Film wird wieder durch einen Luftstrom bei 50 gekühlt und gegebenenfalls bei 28b aufgerollt. In diesem Fall ist der Zustand, in dem die Moleküle frei sind, um auf den orientierenden Einfluß der Matrize anzusprechen, der kalte Zustand, in welohem die Plastiklösung voll flüssig ist. Die Wärme bringt den Film in den orienltierten Zustand. In diesem Fall wie auoh im Fall naoh Fig, 3 können die Walzen 38 den film unter Spannung halten, indem sie mit etwas größerer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden als die Walze 16b.

Fig. 7 zeigt eine Walze 16o, deren Oberfläche die latent· Bildorientierung ebenso aufweist wie bei den anderen Figuren. Der Unterteil dieser Walze taucht in eine Deoklösung aus einem zweifarbigen Farbstoff, z.B. naoh dem eingangs erwähnten Patent. Site· Lösung befindet sioh in einer Pfanne 24c unmittelbar unterhalb der Walze 16o. Sobald die Walze umläuft, nimmt sie einen Film aus dieser Deoklösung auf ihrer Oberfläehe auf und sobald

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diese in di· offen· Atmosphäre oberhalt der Pfanne 24o gelangt, Beginnt eie zu trocknen, lin Strahlangeheizer 260 ist zur Beeehleunigung diese· Trooknungsvorganges rorgesehen, so daS der film sohnell duxoh seinen nematieohen Zustand läuft und verfestigt und orientiert wird, sobald er zum Oberteil der WaIiβ gelangt. Unmittelbar hinter dem oberen Soheitel befindet sieh eine beheiste Beeohiohtunge- und Abnahmewalze 3Oo und dieser wird eine thermoplastische Unterlage Oders eine Trägerlage 340 zugeführt. Sie Abdeoklage wird auf eine klebrigen Oberfläohenzustand duroh die Beheizungerolle 3O0 erweioht (and gewünsohtenfalle duroh einen hilfeweisen Strahlen 45, der gegen die Oberfläche zur Wirkung kommt, die den zweifarbigen Film berühren wird). Di· klebrige Lage 34o haftet an dem zweifarbigen film, am ihn von der Walze 16e abzuziehen, und somit läuft der Sohlohtenfilm vorwärts zwisohen beheizten Druokrollen 38o, wo ein weiterer thermoplastischer Streifen oder Film 37 auf die Sohlehtung geklebt wird, wobei das Ganze zusammengedrüokt wird. Dl· Wahl dee Plastikmaterials oder der plastikmaterialien, die für diese Sohiohtung benutzt werden, ist nicht kritisch. Ss können Tinyl-Plastikmaterialien oder Zelluloseaoetat zusammen mit oder anstelle derjenigen Materialien verwendet werden, die oben erwähnt sind. Bs besteht nur die Forderung, daß das Material ein· klebrige Oberfläche zum Zeitpunkt der Beschichtung aufweisen mal, und wenn der Film selbst diese klebrige Oberfläche nioht erzeugt, (z.B. bei Zellophan oder ithyl-Zellulose) kann er mit einer dünnen Klebeschicht auf seiner Oberfläche versehen sein·

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Es können Ablösemittel benutzt werden, um den Übergang dieser! filme zu erleichtern, wie in dem USA- Patent 2 524 auseinandergesetzt ist. Metyl-Zellulose erzeugt ein gutes Ablösen eines Videne-Polyesterfilmes. Andere Materialien, die ale Schiohtablöser verwendet wurde, sind Siliconöle, Polyäthylen, "Vida" und "Glide" (Polyfluorkohlenstoff).

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Claims

- 21 - U72099 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Streifen oder Filmen, die mit einem nematisohen, zweifarbigen Material behandelt werden können, um sie lichtpolariaierend zu machen, dadurch gekennzeichnet, daß Oberfläohenmolektile einer Matrize orientiert werden, daß hiermit ein polares Material in innige Berührung gebracht wird, welchee soweit erweicht worden ist, daß Oberfläohenmoleküle desselben auf ausrichtende Kräfte der Moleküle der Matrize ansprechen, um ein orientiertes Muster zu ergebin, daß das polare Material nach auf der Matrize stabilisiert wird, und daß das stabilisierte Material von der Matrize abgestreift wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläohenmoleküle der Matrize durch Reiben parallel zu einer einzigen Richtung in jedem Bereich derselben orientiert werden·

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das polare Material ein weiches formbares Plastikmaterial ist, und die innige Oberfläohenberuhrung durch Pressen in den geriebenen Bereiohen durchgeführt wird, wodurch das Plastikmaterial hierauf fließt.

4. Verfahren naoh einem der Ansprüche 1 bis 3, daduroh gekennzeichnet, daß die Matrize mit einem latenten Bild duroh Orientierung von Oberflä-ohenmolekülen in unterschiedlicher Weise in verschiedenen Bereiohen desselben hergestellt wird.

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-». unter Anwendung auf die Herstellung von Transparenten, die mit einem nematischen zweifarbigen Material behandelt werden können, um sie liohtpolarisierend zu machen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Matrize hergestellt wird, mit einem Bildbereioh, durch Orientierung von Oberfläohenmplekülen auf ihr in unterschiedlicher Weise in verschiedenen !Teilen dee Bildbereiches, um mindestens ein latentes Bild in der Matrize herzustellen, daß ein transparentes polares pol^merisiertes Elastikmaterial in inniger Oberflächengleichförmigkeit auf die Matrize in dem Bildbereich auffließt, wodurch die Oberfläohenmoleküle desselben in Parallelage mit denen des latentes Bildes gezogen werden, worauf die Stabilisierung des Plastikmaterials und das Abstreifen des Plastikmaterials von der Matrize durchgeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Orientieren auf der Matrize durch Beiben in verschiedene Sichtungen und an verschiedenen Stellen entsprechend einem Bildmuster durchgeführt wird und daß dieses Orientierungsmuster auf jnes der erwähnten Plastiktransparente, die von der Matrize abgestreift werden, duroh die Molekularkräfte reproduziert wird, die durch die orientierten Moleküle der Matrize auf die Oberfläohenmoleküle des Plastikproduktes ausgeübt wefiden»

7. Verfahren naoh Anspruoh 6, dadurch gekennzeichnet, daß die latente Bildübertragung auf die erwähnten Tanaparente von der Matrize duroh Anwendung eines zweifarbigen Farbstoffes in nematisohen Zustand auf den Transparenten entwickelt wird, der so schnell stabilisiert wird, daß er seine Gleichförmigkeit gegenüber der Molekularorientierung des latenten Bildes behält·

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8. Verfahren naoh einem der Ansprüche 5 Ms 7_f dadurch gekennzeichnet, daß dae Plastikmaterial ein Streifen oder Film aus thermoplastischem Material ist, von dem mindestens die Oberfläche, die der orientierten Oberfläche der Matrize gegenüberliegt, auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der sie weich wird und fließt, worauf dieses Plastikmaterial in innige Oberfläohengleichmäßigkeit mit der orientierten Oberfläche der Matrize fließt, worauf der Film gekühlt wird, um das Plastikmaterial gegen weiteres Fließen zu stabilisieren, und zwar bevor er von der Matrize abgestreift wird«

9. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche^ dadurch gekennzeichnet, daß eine Matrize vorgesehen ist, die polare Moleküle auf der Oberfläche besitzt, die zu dem erwähnten Muster orientiert sind, daß Stützmittel zum Halten der Matrize und zur Ausübung eines verteilten Druckes vorgesehen wind, weiter Mittel zum Erweichen des Plastikmaterials, Mittel zum Pressen des weichen Plastikmaterials gegen die Matrize, und im genügenden Abstand von den Preßmitteln weitere Mittel, um das Stabilisieren des erweichten Plastikmaterials, welches sich noch auf der Matrize befindet, zuzulassen, und schließlich Mittel vorgesehen sind, um das stabilisierte Plastikmaterial von der Matrize abzustreifen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um ein weiches fließendes polares Plastikmaterial in innige Oberflächenberührung mit der Matrize über den Bereich des latenten Bildes zu bringen, Mittel zum Beheizen des berührenden Plastiktnaterials, um sein Ansprebhen auf die molekularen Kräfte des latentes Bildes zu erleichterm und

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Mittel vorgesehen sind, um das Plastikmaterial "beim Kühlen auf der Matrize zu halten, um es in seinem Ansprechen auf das latente Bild zu stabilisieren.

11. Vorrichtung naoh Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize eine glatte Oberfläche aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize aus einer Matallfolie besteht.

13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize aus einer Aluminiumfolie besteht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize aus einem Polycarbonatfilm besteht.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis H, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützmittel für die Druckverteilung aus einer drehbaren abgestützten Walze bestehen, und daß die Matrizenlage in zylinderisohe Form auf die Umfangsflache der Walze gewickelt ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 his Η, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßmittel aus einer dreharen Walze und Federungen bestehen, die auf die Drehachse einwirken, um die Walze gegen die Matrize zu drücken.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis I4, dadurch gekennzeichnet, daß die Jittel zum Anpressen aus einer Holle bestehen, die gegen die Matrize zur Anlage kommt, und daß die Mittel zum Erweichen des Plastikmaterials aus einer Beheizung bestehen, die dieser Walze im Wärmeaustausch mit der Matrize ist.

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