DE2203749A1 - - Google Patents

Description

THE NATIONAL CASH REGISTER COMPANY Dayton, Ohio (V.St.A.)

Patentanmeldung

Unser Az.: 1377/Germany

GEGENSTAND, DER ZUR LICHTSTREUUNG DIENEN KANN

Die Erfindung betrifft einen Gegenstand, der zur Lichtstreuung dienen kann und beispielsweise für Schirme von Bilddarstellungsgeräten Verwendung findet, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Gegenstandes.

Bekannte lichtzerstreuende Schirme oder dergleichen haben oft den Nachteil, daß sie das einfallende Licht derart zerstreuen, daß ein auf dem Schirm erscheinendes Bild nur innerhalb eines verhältnismäßig engen Winkels gut betrachtet werden kann, während, aus einem anderen Winkel gesehen, die Leuchtstärke und Klarheit beträchtlich abnimmt. Flackern oder Flimmern ist ein weiterer Nachteil derartiger Schirme.

Aufgabe der Erfindung ist es, die nachteiligen Eigenschaften dieser Gegenstände zu beseitigen bzw. beträchtlich zu vermindern.

Demgemäß geht die Erfindung aus von einem Gegenstand, der zumindest ein filmbildendes' organisches Polymeres enthält und ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem Polymeren ein Alkan mit mindestens 9 Kohlenstoffatomen gleichmäßig dispergiert ist, das entweder unsubstituiert oder in der CX- oder (^Position mit einer Amino-, Carboxyl- oder Hydroxylgruppe substituiert ist, wobei das Alkan mit dem Polymeren bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Alkans nicht misohbar ist.

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Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen dieses Gegenstandes besteht erfindungsgemäß darin, daß das Alkan in einem flüssigen Monomer des genannten Polymeren gelöst und das Monomere zu dem Polymeren polymerisiert wird, das dann in gewünschter Form zur Verarbeitung kommt. Das Verhältnis des Monomeren zum Alkan kann beträchtlich variieren; so kann das Alkan vorzugsweise bis zu 20 Gew.# der Mischung, zumindest jedoch gewöhnlich 0,2 Gew.# darstellen. Die Polymerisation kann mittels üblicher Verfahren und üblichen Bedingungen durchgeführt werden, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 50 und I30 ⁰C, atmosphärischem Druck und einer Zeitdauer bis zu 48 Stunden unter Verwendung üblicher Polymerisationsauslöser, Vernetzungsmitteln und anderen" erforderlichen Zusätzen. Die Polymerisation des flüssigen Monomeren wird durchgeführt, ohne daß es in einem Lösungsmittel gelöst ist, wobei das Monomere und das Alkan derart gewählt werden, daß das Alkan mit dem Monomeren, nicht jedoch mit dem Polymeren des letzteren bei Temperaturen unterhalb des Kristallschmelzpunktes des Alkans mischbar ist.

Bevorzugte Alkane sind diejenigen mit der allgemeinen Formel R - CHp - X, wobei R ein Alkylrest mit 9 bis 35 vorzugsweise 12 bis 24 Kohlenstoffatomen und X entweder Wasserstoff oder ein Amino-, Carboxyl- oder Hydroxylrest bedeuten. Spezielle Beispiele der bevorzugten Alkane sind Dooosan, Behensäure, Docosylalkohol, Docosylamin, Decan, Deoylsäur*, Decylalkohol und Deoylamin, aber auch andere Alkane innerhalb der angegebenen Gruppe, wie sie beispielsweise aus der technischen Literatur, etwa dem "The Handbook of Chemistry and Physics", herausgegeben von der Chemical Rubber Co., Cleveland, Ohio, U.S.A., genannt sind.

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Geeignete flüssige Monomere sind beispielsweise Styrol, Butadien und Alky!methacrylate, vorzugsweise die Methyl-, Äthyl- und Buty!methacrylate.

Ein mittels üblicher Verfahren aus der Polymeralkanmischung hergestellter Film kann als ein Bildschirm in üblichen Darstellungs- oder Projektionsgeräten Verwendung finden. Die Qualität dieser Schirme hängt ab von der zweiphasigen Dispersion des Alkans in dem Polymer, wie sie sich durch die Unmischbarkeit des Alkans in dem Polymer ergibt. Unterhalb des Schmelzpunktes des Alkans zerstreut der Film auffallendes Licht infolge der kristallinen Eigenschaften des Alkans und der Film ist eine innige Mischung von mikroskopischen Domänen oder Kernen des Alkans in dem Polymeren. Im allgemeinen bewegt sich der Radius der mikroskopischen Domänen oder Kerne des Alkans zwischen 100 und 500 A, vorzugsweise 200 bis 400 Sj diese feine Dispersion des Alkans in dem Polymeren ergibt im Material gleichmäßige, kornfreie Lichtzerstreueigenschaften. Das lichtzerstreuende Material gemäß der Erfindung kann in beliebigen Folien, Filmen, Beschichtungen oder gegossenen oder gespritzten Produkten Verwendung finden, einschließlich Deckenfenstern und einer breiten Palette von Fensterscheiben, beispielsweise für Gewächshäuser. Wird ein optisch klarer Film gefordert, dann wird die Temperatur des Darstellungsgerätes auf den Schmelzpunkt des Alkans oder darüber erhöht. Die Dicke der Filme kann beträchtlich variieren, wobei eine übliche Dicke bis zu 1 mm, vorzugsweise 0,13 bis 0,38 mm, betragen kann.

Spezielle Beispiele der Erfindung werden nun im einzelnen anhand folgender Beispiele aufgezeigt:

Beispiel 1;

Eine 2,3 gew.^ige Lösung aus Docosan in Äthylmethacrylat wurde hergestellt und nach Abdichtung in einer Teströhre

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das Monomere ohne Initiator bei einer Temperatur von 85 ⁰C für 24 Stunden und danach mit steigender Temperatur bis zu 130 ⁰C für weitere 24 Stunden polymerisiert. Die Phasentrennung,erfolgte während der letzten Stufen der Polymerisation, wodurch sich eine sehr feine Dispersion von Docosan in Polyäthylmethacrylat ergab.

Für Streumessungen wurde der sich ergebende feste Polymerkörper in Scheiben von 1 cm Durchmesser und 1 mm Dicke verarbeitet. Die Oberflächen wurden poliert und die meisten der Scheiben wurden durch Erhitzen zwischen Glasplatten weiter geglättet. Alle Streumessungen wurden in einem modifizierten Brice-Phoenix-Lichtstreuinstrument bei 4358 bis 5461 8 Wellenlänge durchgeführt. Die Scheiben wurden frei in dem Lichtweg des Instrumentes aufgehängt, in dem ein Lichtstrahl von etwa 2 qmm verlief. Nach Korrektur infolge der Brechung an der Scheibenoberfläche lag der minimale Streuwinkel beträchtlich unterhalb von fünf Grad. Der Domänenradius des Docosan lag in diesem Beispiel bei durchschnittlich j54O S.

Beispiel 2

Lösungen von 10 Gew.# von Alkanen in Butylmethacrylat wurden hergestellt unter Verwendung von Alkanen mit 20, 22, 24, 26, 28, 32 und J>6 Kohlenstoffatomen. Nach Abdichtung der entsprechenden Lösungen in Reagenzgläsern wurden die Monomeren ohne Initiator bei einer Temperatur von 90 ⁰C zuerst für annähernd 15 Stunden polymerisiert. Obwohl kein Initiator verwendet wurde, wurden die sich ergebenden Proben mit 10 #iger wässeriger Natriumhydroxydlösung und anschließend mit Wasser nachgespült, um einen etwa vorhandenen Hemmungsstoff mit freien Resten zu entfernen. Außer der C,g-Probe blieben alle bei der Temperatur des Polymerisationsprozesses klar. Lediglich die C,g-Probe wurde opaleszent.

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Zur Verwendung der Probe für Lichtstreumessungen, Differenzabtast-Kalorimetermessungen und thermomechanische Analysis sowie dielektrische Relaxationsmessungen wurden die festen Massen zwischen polierte Aluminiumplatten gepreßt, auf ca. I50 ⁰C erhitzt und in kaltem Wasser abgeschreckt. Die sich ergebenden Blätter hatten dLne Dicke von ca. 0,5 mm; sie wurden einer Wärmebehandlung . unterworfen, wie es in einem Differentialabtastkalorimeter der Fall ist. Es zeigte sich, daß die Blätter von einem weißen, opaleszenten Zustand in einen durchsichtigen, klaren Zustand übergingen, wenn die Temperatur der Blätter über den kristallinen Schmelzpunkt des vorhandenen Alkans stieg. Beim Abkühlen kehrten die Blätter wieder in den opaleszenten Zustand zurück, wenn die Temperatur unter den kristallinen Schmelzpunkt des vorhandenen Alkans fiel. Dieser Vorgang ist reversibel und kann vielmals wiederholt werden. Infolge der Tendenz des geschmolzenen Alkans, sich vor der Rekristallisierung zu unterkühlen, liegt jedoch die Temperatur der Rekristallisation oft 10 bis 30 ⁰C unter dem Schmelzpunkt des Alkans. Der Schmelz- und KristallisationsVorgang kann leicht durch Differentialabtast-Karolimetermessungen, dielektrische Relaxationsmessungen und eine thermomechanische Analysis verfolgt werden; der Vorgang kann für Schreib- oder Druck'zwecke dienen. Eine Energiequelle, etwa ein Druckkopf, ein Elektronen- oder Laserstrahl können durch Erhitzen bewirken, daß eine selektierte Fläche des Blattes klar oder durchsichtig wird. Die Schrift oder der Druck entspricht normalerweise der klaren Fläche; jedoch läßt sich auch ein umgekehrter Effekt dadurch erzielen, daß der Hintergrund erhitzt wird anstelle der Schrift. Das thermisch behandelte Material kann in Form einer Projektionsvorrichtung verwendet werden, da die erwärmten Flächen des Blattes den Durchfall von Licht gestatten, während die kühleren Flächen das Licht ohne weiteres zerstreuen.

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Beispiel 3

Gemäß Beispiel 2 hergestellte Musterblätter wurden als Betrachtungsschirme für Durchlichtprojektoren verwendet. Die Zusammensetzung der Blätter war wie folgt: 1 g Alkan, 5 oern Butylmethacrylat; 1 g Alkan und 10 ecm Butylmethacrylat, 1 g Alkan und 20 ecm Butylmethacrylat. C^-und C,g-Alkane wurden bei allen Mustern verwendet. Die Lichtzerstreuung der Blätter wurde mit einer Vorrichtung bestimmt, die bestand aus einer 550 m ,um Lichtquelle, einem Photozellendetektor und einem Musterhalter. Die relative Lichtintensität, wie sie durch das Blatt hindurchgelassen wurde, wurde dann als Punktion des Betrachtungswinkels gemessen. Alle Messungen wurden unterhalb dss Schmelzpunktes des Alkans vorgenommen. Die Ergebnisse zeigten, daß die Zerstreuung abhängig war von dem Gewichtsanteil des vorhandenen Alkans, wobei ein höherer Alkananteil ein© niedrigere Abhängigkeit der Lichtzerstreuung vom Betrachtungswinkel besaß. Die Schichtdicke der Blätter wurde zwischen 0,125 und 0,375 mm variiert und es zeigte sich, daß die Winkelabhängigkeit mit steigender Filmdicke geringer wurde. Alle verwendeten Blätter waren jedoch visuell kornfrei, wodurch angezeigt wird, daß das Alkan in Form von fein dispergierten Kernen in dem Polymeren vorhanden war.

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Claims (1)

1. Patentansprüche;

   Iy Gegenstand, der zur Lichtzerstreuung dienen kann, mit zumindest einem filmbildenden organischen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, daß in diesem Polymeren ein Alkan mit mindestens 9 Kohlenstoffatomen gleichmäßig dispergiert ist, wobei das Alkan entweder unsubstituiert oder in der (X- oder /3-Stellung mit einem Amino-, Carboxyl- oder Hydroxylrest substituiert ist und bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Alkans mit dem Polymeren unmischbar ist.

   2. Gegenstand naah Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkan ein Alkan der allgemeinen Formel R - CH₂ - X ist, wobei R ein Alkylrest mit 9 bis 35 Kohlenstoffatomen und X Wasserstoff oder ein Amino-, Carboxyl- oder Hydroxylrest ist.

   3. Gegenstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß R ein Alkylrest mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen, X Wasserstoff und das Polymere Polymethylmethacrylat, Polyäthylmethacrylat oder Polybutylmethacrylat sind.

   4. Gegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkan Docosan und das Polymere Polyäthylmethacrylat sind und daß Docosan einen Anteil von 3,3 Gew.# der Mischung besitzt.

   5. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkan einen Anteil von 0,2 bis 20 Gew.# der Misohung hat.

   6. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche..,, dadurch gekennzeichnet, daß das dispergierte Alkan

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   Domänen (Bereiche) mit einem Radius in der Größenordnung von 100 bis 500 S in dem Polymeren einnimmt.

   7. Verfahren zur Herstellung des Gegenstandes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkan in einem flüssigen Monomeren gelöst wird, und das Monomere polymerisiert wird.

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