DE1594044B2

DE1594044B2 - Verwendung von Epoxyharz-Härter-Gemischen zum Herstellen von optischen Laminaten

Info

Publication number: DE1594044B2
Application number: DE1594044A
Authority: DE
Inventors: Lester Harold Lexington Arond; James Lewis West Newton Bailey
Original assignee: International Polaroid Corp Jersey City Nj (vsta)
Current assignee: International Polaroid Corp Jersey City Nj (vsta)
Priority date: 1961-05-05
Filing date: 1962-05-04
Publication date: 1974-03-28
Also published as: DE1594044C3; DE1594044A1; GB958938A; US3208902A

Description

Beispiele für optische Laminate sind lichtpolari- Klebstoffgemisch bedient.

Für die Erfindung geeignete Epoxyharze enthalten zwei oder mehrere Epoxygruppen pro Molekül. Diese Epoxyharze sind im allgemeinen das Kondensationsprodukt von Epichlorhydrin und einem Bisphenol. In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Harz ein Epoxyäquivalent von 175 bis 210. Jedoch können auch Harze mit einem Epoxyäquivalent im Bereich von 140 bis 500 verwendet werden. Ein typisches, für die vorliegende Erfindung sich eignendes Epoxyharz ist das folgende:

CH,-CH-CH,-

CH₃

OH

I I

O—R—C—R— O— CH,- CH-CH„—

CH_S

worin η eine ganze Zahl größer als 2 und R —<f "V- ist. Bei einer bevorzugten Durchfüh-

CH₃

0-R-C-R-O-CH₂-CH-CH₂

CH,

rungsform hat das Epoxyharz eine Viskosität von 500 bis 700 cp, jedoch kann die Viskosität des Harzes in einem weiten Bereich ohne ungünstige Beeinflussung der K fsbewirkung im Laminat variiert werden. Die vom Verarbeiter gewählte Viskosität des Epoxyharz hängt von der leichten Handhabung des Harzes für die betreffende Klebstoffanwendung ab. Die Viskosität des Epoxyharzes kann auf physikalischem Weg, z. B. durch Erhitzen oder vorzugsweise durch Verwendung eines reaktionsfähigen Verdünnungsmittels, gesteuert werden. Beispiele solcher reaktionsfähiger Verdünnungsmittel sind Phenylglycidyläther und Allylglycidyläther.

Als Härter kann man einen der üblichen für Epoxyharze geeigneten Vernefrer verwenden, wobei es sich vorzugsweise um ein Polyamid handelt. Solche handelsüblichen Verbindungen . ind Kondensationsprodukte von Polyamiden und 2-basischen Säuren, hergestellt durch die Polymerisation ungesättigter Fettsäuren und haben z. B. einen Aminwert von 215 und ein spezifisches Gewicht von 0,99 bei 25° C/25° C oder einen Aminwert von 305 und spezifisches Gewicht von 0,97 bei 25° C/25° C bzw. einem Aminwert von 375 und ein spezifisches Gewicht von 0,97 bei 25° C/25° C.

Neben den Polyamidhärtern können auch andere bekannte Vernetzungsmittel, wie Säureanhydride, z. B. Bernsteinsäureanhydrid, sowie organische Säuren und primäre und sekundäre Amine Verwendung finden.

Das erfindungsgemäß verwendete Gemisch von Epoxyharz und Härter hat bei Raumtemperatur eine Topfzeit von mehreren Stunden, das ist die Zeit während der es genügend fließfähig bleibt, um für die Herstellung von Laminaten verwendet werden zu können, wodurch eine große Flexibilität bei der Herstellung dieser Laminate erreicht wird.

Die Epoxyharze können einen weiten Viskositätsbereich besitzen. Das Verhältnis von Epoxyharz zum Härtungsmittel kann über einen weiten Bereich z. B. von 30 : 70 bis 80 : 20 schwanken, ohne die Adhäsion ungünstig zu beeinflussen. Die Anwendung des Harzes kann auf bekannte Weise erfolgen, z.B. durch Aufstreichen, Aufsprühen, Aufpressen, durch eine Düse unter Druck. Auch die Härtungsbedingungen können je nach Wahl der betreffenden Harz-Härter-Kombination modifiziert werden, wobei Grenzen nur durch die Stabilität des Schutzmediums oder des optischen Elements gesetzt sind.

Beispiel 1

7 g eines Epoxyharzes mit einem Epoxyäquivalent von 175 bis 195 wurden mit 3 g eines Polyamids als Härtungsmittel vermischt. Die Klebstoffmischung wurde im Vakuum von 0,1 mm eine Stunde lang entlüftet. Eine kleine Menge von Klebstoff wurde dann auf eine Glasschutzschicht in der oben beschriebenen Weise aufgebracht. Dann wurde ein schichtförmiges Polarisationselement aus orientiertem Polyvinylalkohol gemäß der deutschen Patentschrift 1 901154 auf

ao die auf dem Glas befindliche Klebstoffschicht gebracht. Eine kleine Menge Harz wurde auf die freie Oberfläche der polarisierenden Schicht gebracht und dann eine zweite Glasschutzschicht auf dem auf der polarisierenden Schicht befindlichen Klebstoff gelegt.

Nachdem das La-.ninat in eine Spannvorrichtung gelegt war, wurde der Klebstoff 2 Stunden bei 95° C gehärtet. Das Laminat wurde dann an den Kanten behandelt und in der für Glas üblichen Weise poliert. Optische Laminate, die in dieser Weise hergestellt worden sind, wurden den folgenden Versuchsbediagungen unterworfen, wobei kein Aufspalten an den Kanten, kein Absplittern und keine sonstigen optischen oder physikalischen Schäden bemerkbar wurden:

1. Aussetzen einer 95%igen relativen Feuchtigkeit bei 30° C 240 Stunden larg,

2. trockene Hitze (65° C) 240 Stunden lang,

3. beschleunigte Wetterkreislaufprüfung, d. h. 18 Stunden Belichtung bei 48° C durch eine General Electric Sonnenlampe, 2 Stunden bei lOO°/oiger relativer Feuchtigkeit bei 22° C, 2 Stunden Belichtung durch Sonnenlicht und 2 Stunden Aussetzen an eine 100%ige Feuchtigkeit,

4. Aussetzen einer 5O°/oigen relativen Feuchtigkeit und einem Xenon-Lichtbogen bei 43° C, 240 Stunden lang.

35

45

Beispiel 2

Ein optisches Laminat, bei dem als polarisierendes Element ein orientierter Polyvinylalkohol-Jodkomplex verwendet wurde, wurde wie im Beispiel 1 hergestellt. Die auf diese Weise erhaltenen Laminate zeigten keine optische oder physikalische Zersetzung, wenn man sie 300 Stunden einer trockenen Hitze bei 65° C aussetzte oder 150 Stunden lang bei 25° C in Wasser eintauchte.

Beispiel 3

Ein Lichtfilter wurde hergestellt durch Eintauchen einer Schicht von orientiertem Polyvinylalkohol in eine l%ige Lösung eines geeigneten handelsüblichen Farbstoffs gefärbt, bis die gewünschte optische Dichte (70% Durchlässigkeit) erhalten war. Unter Verwendung dieser Filter wurde ein optisches Laminat wie im Beispiel 1 hergestellt. Es zeigte keine optische oder physikalische Zersetzung, nachdem es einer

trockenen Hitze bei 65° C 240 Stunden lang aunge- V b e i s ρ i e 1 7

setzt wurde oder 240 Stunden bei 25° C in Wasser

eintauchte oder 240 Stunden einem Xenon-Licht- Nach Beispiel 1 wurden lichtpolarisierende Lami-

bogen bei 44° C und 50 % relativer Feuchtigkeit aus- nate unter Verwendung von 4,5 g eines Epoxyharzes

gesetzt wurde. 5 und 5,5 g eines Polyamidhärters hergestellt. In die-

_ . ser Weise erzeugte Laminate konnten 250 Stundea

ti e ι s ρ ι e 1 4 lang in Wasser bei 25° C ohne optische oder physi-

10 g eines Epoxyharzes mit einem Epoxyäquivalent kaiische Schäden eingetaucht werden,
von 175 bis 195 wurden mit 4 g Bernsteinsäure ver- Die erfindungsgemäßen Laminate besitzen bessere mischt. Als Reaktionsinitiator wurden 0,5 g N₁N-Di- io physikalische und optische Eigenschaften. Der erfinmeihylbenzylamin zugegeben. Die Mischung wurde dungsgemäß verwendete Klebstoff ergibt eine starke eine Stunde lang im Vakuum von 0,1 mm entlüftet. und vollständige Bindung zwischen dem optischen Mit diesem Klebstoff wurde ein Laminat, bestehend Material und dem Schutzmedium in einem weiten Beaus einer Glasschutzschicht und einem Polarisations- reich an Temperatur, Feuchtigkeit, Eintauchen in element orientiertem Polyvinylalkohol gemäß der 15 Wasser und Wetterbedingungen, wodurch die Lebensdeutschen Patentschrift 1901154 hergestellt und zeit und Gebrauchsfähigkeit der optischen Elemente 48 Stunden bei 95° C gehärtet. stark verbessert wird. Zahlreiche Farbstoffe und UV-

Solche Laminate wurden bei 25° C 240 Stunden Abso/ber können dem Klebstoff ohne ungünstige

lang in Wasser getaucht und einer trockenen Hitze Nebenwirkungen beigemischt werden.

von 65° C 240 Stunden ausgesetzt, ohne daß sich 20 Das Klebstoffmaterial beeinflußt die optischen

optische oder physikalische Schaden zeigten. Eigenschaften des Laminats nicht ungünstig, so wird

_B . . . <. z. B. keine Guß-Doppelbrechung in den erfindungs-

^{ei p} gsmäßen lichtpolarisierenden Laminaten beobachtet.

4,4 g Epoxyharz mit einem Epoxyäquivalent von £s hat sich ferner gezeigt, daß eine verhältnismäßig

180 bis 195 wurden mit 5,5 g eines Polyamids als as dünne Klebstoffschicht verwendet werden kann, wo-

Härter vermischt. Aus dem Klebstoff wurden Lami- durch die Möglichkeit einer Linsenverformung von

nate wie im Beispiel 1 hergestellt. Sie konnten Interferenzschichten als Folge, von Luftspalten oder

240 Stunden lang einer trockenen Hitze von 65° C andere optische Abweichungen verringert wird. Kleb-

und ebenfalls 240 Stunden lang Wasser von 25° C stoffschichten im Bereich von 0,0005 bis 0,0025 cm

ohne optische oder physikalische Schäden ausgesetzt 30 haben sich als befriedigend erwiesen. Dies Ergebnis

werden. ist unerwartet, da bei den bekannten Laminaten er-

B e i s ο ' e 1 6 heblich dickere Schichten notwendig waren.

^p Die Epoxyharzk'.ebstoffschichten zeigen einen Bre-

6 g eines Epoxyharzes mit einem Epoxyäquivalent chungsindex, der etwa gleich ist demjenigen einer

von 175 bis 195 wurden mit 4 g eines Polyamid-Här- 35 molekular orientierten Schicht au? Polyvinylalkohol,

ters vermischt. Mit dem Klebstoff wurden Laminate Es können auch mehrfach Laminate aneinander

nach Beispiel 1 hergestellt. Diese Laminate hielten gebunden werden. Beispielsweise kann man ein dop-

250 Stunden lang einer trockenen Hitze und ebenso pelbrechendes Laminat an ein lichtpolarisierendes

lang Wasser von 25° C ohne physikalische oder opti- Laminat unter Bildung eines Zirkularpolarisators

sehe Schaden stand. 40 binden.

Claims

ι <J 2

sierende Elemente, doppelbrechende Elemente und

Patentanspruch: Lichtfilter.

Ein Beispiel eines polarisierenden Materials ist

Verwendung eines Gemisches aus Epoxyharzen molekular orientierter Polyvinylalkohol. Solche PoIa-

mit zumindest zwei Epoxygruppen im Molekül S risatoren sind beschrieben in den USA.-Patentscbrif-

und Härter zum Verkleben von Polyvinylalkohol- ten 2173 304 und 2 255 940.

folien mit durchsichtigen Materialien zur Herstel- Andere Beispiele eines polarisierenden Materials

lung von optischen Laminaten. sind orientierter Polyvinylalkohol, der mit einer jodhaltigen Lösung gefärbt wurde, um in der Schicht ίο einen orientierten dichroitischen Komplex von Jod in

festem Polyvinylalkohol zu bilden. Solche Polarisatoren sind beschrieben in der USA.-Patentschrift Optische Laminate werden oft während der Fabri- 2 237 567.

kation, Lagerung und Verwendung Bedingungen aus- Ein Beispiel eines doppelbrechenden Elements fingesetzt, die häufig zu physikalischen und optischen 15 det sich in der USA.-Patentschrift 2 44104^Q. Doppel-Fehlern führen. Diese Fehler können z. B. das Ergeb- brechende Laminate können ihrerseits mit polarisienis eines Mahl-, Polier-, Befestigungsvorgangs u. dgl. renden Elementen zu Schichtkörpern vereinigt werwährend der Herstellung sein, wodurch Abscheidun- den, wodurch man kreisförmige oder elliptische gen, Abtrennungen und Absplittern der Schichten Lichtpolarisatoren erhält.

die Folge sein können. Mängel können auch während 20 Der Ausdruck »Lichtfilter« umfaßt eine Schicht der Lagerung oder der Anwendung als Folge von oder einen Film z. B. aus Gelatine oder Polyvinyl-Feuchtigkeit, trockener Wärme u. dgl. auftreten, so alkohol, der mit einem dichroitischen Farbstoff gedaß die Komponenten des Elements ihre Adhäsion färbt ist, der in der Matrix löslich ist.
verlieren und sich trennen. Optische Mangel können Die bevorzugten durchsichtigen Schutzmedien sind infolge Klebstoffzersetzung oder anderer chemischer 25 Glasplatten, doch können auch andere Medien, z. B. Veränderungen in der Klebstoffschicht auftreten. synthetische Kunststoffe, wie polymerisiert^ Meth-Irfolgedessen bestand ein Bedürfnis für Laminate acrylsäureester, Celluloseverbindungen oder andere mit einer Klebstoffschicht, die den verschiedenen ähnliche Medien verwendet werden, falls die Eigen-Einflüssen bei der Fabrikation, Lagerung und Ver- schäften von Glas nicht erforderlich sind. Beispiele wenduLg eines solchen Elements ohne nennenswerte 30 von anderen durchsichtigen Elementen, die sich zum physikalische oder optische Beeinträchtigung zu Herstellen von optischen Laminaten als Schutzwiderstehen vermag. Die Auswahl eines Klebstoffs für medium eignen, sind Schichten aus Celluloseacetatsolche Laminate wurde durch eine zusätzliche Schwie- butyrat, Allyldiglykolcarbonat, Polyvinylchlorid und rigkeit kompliziert, da das an ein Schutzmedium zu chloriertes Polyvinylchlorid. Bei einer bevorzugten bindende optische Element gewöhnlich ein Polymer- 35 Ausführungsform wird das Schutzmedium, z. B. eine film wie Polyvinylalkohol ist und daher nur schwierig Glasplatte, vor der Verklebung durch Erhitzen auf verklebt werden kann. Mit Hilfe der Erfindung kön- etwa 150° C in Glycerin gereinigt, worauf man kühlt, nen überragende optische Laminate, also optische mit Wasser nachwäscht und trocknet. Die Dicke der Laminate, welche den obigen Anforderungen genü- Glasplatten oder des anderen als Schutzschicht vergen, hergestellt werden, wenn man als Klebstoff ein 40 wendeten Materials ist nur begrenzt durch die Anfor-Epoxyharz-Härter-Gemisch verwendet. Die hervor- derung, daß eine genügende Festigkeit gegen Bruch ragenden Klebstoffeigenschaften, die bei den erfin- unter dem Druck während der Herstellung des Lamidungsgemäß verwendeten Klebstoffgemischen gefun- nats verbleibt.

den wurden, sind überraschend und unerwartet wegen Der Härter und das Epoxyharz werden entlüftet der bekannten Eigenschaften von Polyvinylalkohol 45 und im Vakuum vermischt, um die Möglichkeit von als Trennmittel, wenn es zusammen mit Epoxyhar- mitgeschleppter Luft zu verringern, dann wird das zen in Laminaten verwendet wird. Genisch aufgebracht, worauf unter geeigneten BeGegenstand der Erfindung ist die Verwendung dingungen gehärtet wird.

eines Gemisches aus Epoxyharzen mit zumindest zwei Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Epoxygruppen im Molekül und Härter zum Verkle- 50 Harz und der Härter, vorzugsweise eine Mischung ben von Polyvinylalkoholfolien mit durchsichtigen von 70 Teilen Epoxyharz und 30 Teilen Härtungs-Materialien zur Herstellung von optischen Lamina- mitteln, entlüftet, gemischt und bei Raumtempera-. ten. tür in einer verhältnismäßig dünnen Schicht auf eine Es wurden optische Laminate mit besseren Eigen- Glasschutzschicht aufgebracht. Dann wird ein schichtschaften als alle bisher bekannten optischen Lami- 55 ähnliches optisches Material auf den Klebstoff auf nate, insbesondere im Hinblick auf die Lebensdauer dem Glasträger gelegt. Eine verhältnismäßig dünne erhalten. Sie bestehen aus einer zentralen Schicht aus Klebstoffschicht wird dann auf die freie Seite der optischem Material z. B. einem lichtpolarisierenden optischen Schicht und schließlich eine zweite Glas-Material in Schichtform, zwei äußere Schichten aus schutzschicht auf den Klebstoff auf der optischen Glas oder anderem Schutzmaterial und Zwischen- 60 Schicht gebracht. Das Laminat wird dann in geeignete schichten aus dem Klebstoffgemisch, das die äußeren Presse- oder Haltevorrichtung gelegt, einem gleich-Schiehten aus Glas oder einem anderen Material mäßigen niederen Druck unterworfen und bei erdauerhaft mit der optischen Schicht verbindet. Der höhter Temperatur gehärtet.

Ausschuß bei den mit den erfindungsgemäß verwen- Obwohl der Klebstoff vorzugsweise bei Raumtem-

deten Klebstoffgcmischen hergestellten optischen 65 peratur aufgebracht wird, kann dieser Vorgang auch

Laminaten ist wesentlich geringer als bei bekannten bei erhöhten Temperaturen erfolgen, z. B. wenn man

Laminaten. sich eines hochviskosen Harzes oder Härters als