DE1594044C3 - Verwendung von Epoxyharz-Härter-Gemischen zum Herstellen von optischen Laminaten - Google Patents

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

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Description

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. Sin typisches, für die vorliegende Erfindung sich eignendes Epoxyharz ist das folgende:
CH8-CH-CH2-
CH3 OH
I I
0-R-C-R-O-CH2-CH-CH4-
CH3
CH3
0-R-C-R-O-CH2-CH-CH2
CH3
worin η eine ganze Zahl größer als 2 und R —f \— ist. Bei einer bevorzugten Durchführungsform hai das Epoxyharz eine Viskosität von 500 bis 700 cp, jedoch kann die Viskosität des Harzes in einem weiten Bereich ohne ungünstige Beeinflussung der Klebewirkung im Laminat variiert werden. Die vom Verarbeiter gewählte Viskosität des Epoxyharz hängt von der lekhtea 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 Vernetzer verwenden, wobei es sich vorzugsweise um ein Polyamid handelt. Solche handelsüblichen Verbindungen sind 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 Aminwcrt von 305 und spezifisches Gewicht von 0,?7 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 1901154 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 Laminat 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 Versuchsbedingungen unterworfen, wobei kein Aufspalten an den Kanten, kein Absplittern und keine sonstigen optischen oder physikalischen Schaden bemerkbar wurden:
1. Aussetzen einer 95%igen relativen Feuchtigkeit bei 30° C 240 Stunden lang,
2. trockene Hitze (65C C) 240 Stunden lang,
3. beschleunigte Wetterkreislaufprüfung, d. h. 18 Stunden Belichtung bei 48° C durch eine General Electric Sonnenlampe, 2 Stunden bei 100%iger relativer Feuchtigkeit bei 22° C, 2 Stunden Belichtung durch Sonnenlicht und 2 Stunden Aussetzen an eine lOO°/oige Feuchtigkeit,
4. Aussetzen einer 50%>igen relativen Feuchtigkeit und einem Xenon-Lichtbogen bei 43° C, 240 Stunden lang.
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 orientientem Polyvinylalkohol in eine l°/oige Lösung eines geeigneten handelsüblichen Farbstoffs gefärbt, bis die gewünschte optische Dichte (70 °/o 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
35
40
45
5 V 6
trockenen Hitze bei 65° C 240 Stunden lang ausge- Beispiel 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 Stunden
Beispiel 4 lang Jn Wasser ^j 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 N,N-Di- io physikalische und optische Eigenschaften. Der erfinmethylbenzylamin 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 G!^öschutzschicht 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 Absorber 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 ao Das Klebstoffmaterial beeinflußt die optischen
optische oder physikalische Schaden zeigten. Eigenschaften des Laminats nicht ungünstig, so wird
τ> · · 1 <r z. B. keiise Guß-Doppelbrechung in den erfindungs-
15 e 1 s ρ 1 e I D gemäßen lichtpolarisierenden Laminaten beobachtet
4,4 g Epoxyharz mit einem Epoxyäquivalent von Es hat sich TeHiC- ~~ze»oi, daß eine verhältnismäßig
180 bis 195 wurden mit 5,5 g eines Polyamids als 35 dünne Klebstoffschicht verwendet werden kann, wo-
Härter vermischt Aus dem Klebstoff wurden Land- 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-
P1 . . . , heblich dickere Schichten notwendig waren.
α e 1 s ρ 1 e 1 0 Die Epoxyharzklebstoffschichten 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 aus 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 Schäden stand. 40 binden.

Claims (1)

1 2
sierende Elemente, doppelbrechendc Elemente und Patentanspruch: Lichtfilter.
Ein Beispiel eines polarisierenden Materials ist
Verwendung eines Gemisches aus Epoxyharzen molekular orientierter Polyvinylalkohol. Solche PoIamit zumindest zwei Epoxygruppen im Molekül 5 risatoren sind beschrieben in den USA.-Patentschrif- 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 jod
haltigen 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 fin-
gesetzt, die häufig zu physikalischen und optischen 15 det sich in der USA.-Patentsehrift 2 441049. 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 ζ. 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 Mängel können Die bevorzugten durchsichtigen Schutzmedien sind ■
infolge Klcbstoffzersetzung oder anderer chemischer 25 Glasplatten, doch können auch andere Medien, z. B. Veränderungen in der Klebstoffschicht auftreten. synthetische Kunststoffe, wie polymerisierter Meth-
Infolgedessen 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 wendung 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. Gemisch 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 Raumtemperaten, 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-Schichten 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 Klebstoffgemischen 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
Beispiele für optische Laminate sind lichtpolari- Klebstoffgemisch bedient.
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