DE2448589A1

DE2448589A1 - Projektionsschirm und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2448589A1
Application number: DE19742448589
Authority: DE
Inventors: Akira Yamashita
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Priority date: 1973-10-12
Filing date: 1974-10-11
Publication date: 1975-04-17
Also published as: GB1465375A; FR2247746B1; FR2247746A1; DE2448589C2; US3964822A

Description

0B 1C%£ 11. Oktober 1974

PH 8635

MITSUI PETROCHEMICAL INDUSTRIES, LTD.

2-5, Kasumigaseki 3-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan

Projektionsschirm und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Projektionsschirm; sie betrifft insbesondere, einen metallisches Aluminium enthaltenden Projektionsschirm sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Bekannte Projektionsschirme sind solche, bei denen metallisches Aluminium verwendet wird, die eine Aluminiumfolie mit einem Muster aus gerichteten Ungleichförmigkeiten und einen über dem Muster liegenden Kunststoffüberzug aufweisen,und solche, die eine Aluminiumfolie aufweisen, die an einem glasfaserverstärkten Polyestersubstrat mit einer sphärischen Oberfläche haftet. Diese können für die Projektion unter Tageslichtbedingungen verwendet werden, sie haben jedoch verschiedene Nachteile, wie z. B. ein

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starkes Schimmern (Glänzen) in der Frontrichtung,bezogen auf die Schinnoberflache, wodurch die Augen ermüden und das Sehen (Betrachten) erschwert wird. Außerdem treten bei diesen Aluminiumschirmen bei der Oberflächenbehandlung Falten und eine wellige Oberfläche auf, sie unterliegen einer Deformation und weisen eine geringe Steifigkeit auf.

Wenn als Projektionsschirm (Bildschirm) eine Aluminiumoberfläche verwendet wird, die geätzt und anodisiert oder sandstrahlgeblasen zur Herstellung eines Musters aus nicht-gerichteten Ungleichförmigkeiten und danach anodisiert wird, weist diese schlechte Richteigenschaften der Oberflächenungleichförmigkeiten auf und insbesondere das Muster aus den Ungleichförmigkeiten in den zuletzt genannten Projektionsschirmen ist vom mikroskopischen Standpunkt aus betrachtet nicht gleichförmig verteilt und nicht geeignet für einen Projektionsschirm, der eine hohe Leuchtdichte, erforderlich macht.

Ziel der Erfindung ist es daher, einen Projektionsschirm anzugeben, der frei von den Nachteilen der üblichen Projektionsschirme aus metallischem Aluminium ist, der insbesondere frei von dem unerwünschten Schimmern ist, leicht betrachtet werden kann und zu keiner Ermüdung der Augen führt. Ziel der Erfindung ist es ferner, einen Projektionsschirm (Bildschirm) mit einer hohen Leuchtdichte anzubieten der auch an einem hellen Platz,

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wie ζ. B. bei normaler Raumbeleuchtung oder bei Tageslichtbedingungen, sichtbar ist. Ziel der Erfindung ist es außerdem, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Projekt tionsschirmes (Bildschirmes) anzugeben. '"'"

Gegenstand der Erfindung ist ein Projektionsschirm bzw. Bildschirm, der gekennzeichnet ist durch ein Substrat mit einer Oberfläche aus metallischem Aluminium und einen über der Oberfläche aus metallischem Aluminium liegenden transparenten Film, wobei die Oberfläche aus metallischem

Aluminium ein Muster aus gerichteten Ungleichförmigkeiten mit einem feinen und dichten Abstand voneinander sowie ein auf das Muster aus den.gerichteten Ungleichförmigkeiten aufgebrachtes Kratermuster aufweist und der transparente Film eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 10 Mikron und eine Rauheit mit einer maximalen Höhe im Bereich von 0,2S bis 25S aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung des verstehend gekennzeichneten Projektionsschirms mit einer Oberfläche aus metallischem Aluminium und einem über der Oberfläche aus metallischem Aluminium liegenden transparenten Film, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Oberfläche aus metallischem Aluminium eines Substrats einer mechanischen Oberflächenbehandlung unterzieht unter Bildung eines Musters aus gerichteten Ungleich förmigkeiten mit einem feinen und dichten Abstand voneinan der, daß man das so erhaltene Muster zur Erzielung eines

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Kratermusters darauf ätzt und auf die erhaltenen Muster einen transparenten Film aufbringt.

Weitere Ziele, und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Projektionsschirms (Bildschirms);

Figur 2 eine Mikrofotographie der lichtreflektierenden Oberfläche eines Projektionsschirms, wie er in Fig. 1 dargestellt ist;

Fig. 3 eine Mikrofotographie der lichtreflek'tierenden Oberfläche eines bekannten Projektionsschirms;

Fig. 4 eine graphische Darstellung, welche die Schirmeigenschaften eines Projektionsschirms gemäß Fig. 1 angibt;

Fig.5 eine I-Iikrofötographie einer Aluminiumoberfläche, die einer erfindungsgemäßen mechanischen Oberflächenbehandlung unterzogen worden ist.

Bei dem Substrat mit einer metallischen Aluminiumoberfläche kann es sich um irgendein beliebiges Substrat

handeln, sofern es auf seiner Oberfläche eine Schicht aus metallischem Aluminium aufweist. Repräsentative

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Substrate mit einer metallischen Aluminiumoberfläche sind eine Aluminiummetallplatte, eine Aluminiummetallfolie, deren Dicke vorzugsweise mehr als 80 Mikron beträgt, und · ein aus einer Kunststoffplatte und einer Aluminiummetallfolie, die eine oder beide Seiten der Kunststoffplatte bedeckt,bestehendes Laminat.

Die Aluminiummetalloberfläche des Substrats weist ein Muster aus gerichteten Ungleichförmigkeiten in einem feinen und dichten Abstand voneinander auf und auf das Muster aus den gerichteten Ungleichförmigketen ist in willkürlicherAnordnung ein Kratermuster aufgebracht.

Bei dem Muster aus gerichteten Ungleichförmigkeiten handelt es sich um ein gerichtetes kubisches Muster, das beispielsweise durch eine konventionelle mechanische Oberflächenbehandlung, beispielsweise unter Verwendung eines Schmirgelpapiers, einer Bürste, durch Walzen und dergleichen, erzeugt werden kann. Das Muster aus den . gerichteten Ungleichförmigkeiten unterscheidet sich von einem nicht-gerichteten Muster, wie es durch ein Sandstrahlgebläse erzeugt wird.

Das Kratermuster ist ein allgemeiner Ausdruck für ein Muster aus vielen und komplizierten Ungleichförmigkeiten mit variierender Größe. Das Kratermuster kann beispielsweise durch alkalisches Ätzen oder saures Ätzen erzeugt werden, bei dem metallisches Aluminium aufgelöst wird.

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Im allgemeinen wird das Ätzen zur Erzeugung des Kraxermusters vorzugsweise nach Beendigung der mechanischen Oberflächenbehandlung zur Erzeugung von gerichteten Ungleichförmigkeiten durchgeführt.'

Auf die Aluminiummetalloberflache mit dem Muster aus gerichteten Ungleichförmigkeiten in einem feinen und dichten Abstand voneinander und einem auf das Muster aus den gerichteten Ungleichförmigkeiten aufgebrachten Kratermuster wird ein transparenter Film mit einer Dicke von 0,5 bis 10 Mikron und mit einer Rauheit bis zu einer maximalen Höhe (R__ · ) innerhalb des Bereiches von 0,2S bis 25S,vorzugsweise von 1,5 S bis 5S_fgemäß JIS B 0601 aufgebracht.

Bei dem transparenten Film kann es sich um einen Aluminiumoxid-Film, einen dursh Kunststofibeschichtung hergestellten Kunststoffilm, einen Überzugsfilm aus einem Anstrich und dergleichen, handeln. Der transparente Film weist ein Muster auf, das demjenigen auf der Aluminiummetalloberfläche entspricht. Wenn die Dicke des transparenten Films weniger als 0,5 Mikron beträgt, ist die Oberfläche des Aluainiummetalls nicht ausreichend geschützt und es tritt eine Lichtinterferenz an der Oberfläche des Films auf unter Bildung eines sogenannten Regenbogens. Wenn die Dicke mehr als 10 Mikron beträgt, nimmt der Wirkungsgrad der Lichtreflextion ab wegen der als Folge von Verunreinigungen auftretenden Trübung.

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ORIGWAL INSPECTED

Wenn die Oberflächenrauheit weniger als 0,2S "beträgt, ist der Streubereich des Lichtes schmal. Wenn die Oberfl ächenrauheit 25S übersteigt, ist der Streubereich des Lichtes zu breit und dadurch wird ein einmal an der Filmoberfläche reflektiertes Licht erneut an einem anderen Teil- der Filmoberfläche reflektiert, was zu einem geringen RefIe xLonswirkungsgrad führt, und außerdem ist es schwierig, einen derart gleichmäßig dicken Film herzustellen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Projektionsschirms wird die metallische Aluminiumoberfläche des Substrats zuerst einer mechanischen Oberflächenbehandlung unterzogen. Eine repräsentative mechanische Oberflächenbehandlung kann durchgeführt werden unter Verwendung eines üblichen Schleifgewebes oder Schmirgelpapiers, einer Bürste oder durch Walzen zur Erzeugung eines Musters aus gerichteten Ungeleichförmigkeiten. So wird beispielsweise ein endloses Schleifband (Nr. 80 - Nr. 500) auf einer breiten Band-Sandpapierschleifmaschine befestigt und im Kontakt mit der Aluminiumoberfläche mit einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 20m/Sek. gedreht. Der dabei erhaltene Oberflächenzustand hängt von der Umfangsgeschwindigkeit und der Rauheit des Bandes ab. Vorzugsweise wird eine Oberflächenrauheit von 0,2S - 25S als maximale Höhe (R_max )i gemäß der Definition von JIS B 0601, erzeugt.

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In der zweiten Stufe wird die der mechanischen Behandlung unterzogene Aluminiummetalloberfläche einer Ätzung unterworfen. Die Ätzung kann durch übliche alkalische Ätzung oder saure Ätzung bewirkt werden. Das heißt mit anderen Worten, die alkalische Ätzung kann durchgeführt werden durch Behandeln einer Aluminiumoberfläche des der mechanischen Oberflächenbehandlung unterzogenen Substrats mit einer wässrigen Alkalilösung, beispielsweise Natriumhydroxid . Die saure Ätzung kann bewirkt werden durch Behandeln der Aluminiumoberfläche mit einer Säure, wie z. B. Salpetersäure, Chlorwasserstoffsäure und Fluorwasserstoffsäure .

Wenn beispielsweise eine 2n wässrige Natriumhydroxidlösung bei 30⁰C verwendet wird, wird die Aluminiumoberfläche im allgemeinen 3 bis 15 Minuten lang in die wässrige Lösung eingetaucht. Wenn eine 1n Fluorwasserstoffsäure bei 30°ß verwendet wird, wird die Aluminiumoberfläche in der Regel 5 bis 25 Minuten lang in die Fluorwasserstoffsäure eingetaucht. Die Ätztemperatur liegt vorzugsweise unterhalb 8O⁰C, um eine Verdampfung des Wassers zu verhindern. Die Konzentration der lÄtzlösung liegt vorzugsweise nicht so hoch, weil eine hohe Konzentration der Ätzlösung eine Korrosion des Behandlungsgefäßes bewirkt. Wenn die Ätzzeit zu kurz ist, kann das Kratermuster nicht in ausreichendem Maße gebildet werden. Wenn dagegen die Ätzzeit zu lang ist, verschwinden die vorhererzeugt=r gerichteten Ungleichförmigkeiten. Der Oberflächenzustand

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der Aluminiumob erf lache variiert in Abhängigkeit von der Ätztemperatur, der Konzentration der Ätzlösung und der Ätzzeit. Vorzugsweise wird die Ätzbehandlung in der Weise durchgeführt, daß die erhaltene Oberflächenrauheit O,1S-1,5S als maximale Höhe (R___- ) gemäß der Vorschrift von

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JIS B 0601 beträgt.

Bei der dritten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich um die. Bildung eines transparenten Filmes auf der so behandelten Aluminiumoberfläche. Bei dem transparenten Film kann es sich um einen Aluminiumoxidfilm, einen Kunststoffilm, beispielsweise einen Kunstharzfilm, einen tJberzugsfilm eines Anstriches oder dergleichen handeln. Der Aluminiumoxidfilm kann durch konventionelles Anodisieren hergestellt werden. Die Aluminiumoberfläche mit den gerichteten Ungleichförmigkeiten und dem Kratermuster wird einer Elektrolyse unterworfen, indem man die Aluminiumoberfläche in ein Elektrolysebad, z. B. in ein Schwefelsäurebad, ein SuIfosalicylsäurebad, ein Phosphorsäurebad und dergleichen, einführt. Wenn beispielsweise ein '2n Schwefelsäurebad als Elektrolysebad verwendet wird, wird in der Regel bei 1A/dm - 5A/dm 2 bis 30 Minuten lang elektrolysiert. Bei der AnodisierungsbehandLung bildet sich ein Oxidfilm auf der Aluminiummetalloberflüche, welcher die Oberfläche schützt. Wenn der Oxidfilm zu dick ist, wird'.die Nachbehandlung schwierig, so daß die Dicke vorzugsweise 0,5 bis 10 Mikron beträgt.

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Die anodisierte Aluminiumoberfläche wird zum Waschen vorzugsweise in fließendes Wasser eingetaucht und außerdem wird vorzugsweise eine konventionelle Behandlung angewendet, um die Löcher zu verschließen, um dadurch Feinlunker zu eleminieren und sie glatt zu machen.

Wenn ein Kunststoffilm, beispielsweise ein Kunstharzfilm, als transparenter Film verwendet wird, kann der Film nach üblichen Verfahren zum Aufbringen eines Kunststoffilmes auf ein Substrat in Form einer Schicht auf die Aluminiummetalloberfläche aufgebracht werden, beispielsweise durch Aufbringen einer Lösung cter Kunststoffe in einem flüchtigen Lösungsmittel und anschließendes Verdampfen des Lösungsmittels oder durch Aufbringen von geschmolzenen Kunststoffen.

Der erfindungsgemäße Projektionsschirm (Bildschirm) v/eist einen hohen Reflexionsgrad und eine hohe wirksame Leuchtdichte auf, so daß eine Projektion auch bei normaler Raumbeleuchtung oder bei Tageslichtbedingungen möglich ist. Der Projektionsschirm (Bildschirm) kann leicht betrachtet werden, er führt zu keiner Ermüdung der Augen und ist außerdem frei von Schmutz. Außerdem ist der Schirm so hart, daß keine Oberflächenbeschädigung auftreten kann.

Die Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen erläutert einen Projektionsschirm, der aus einer Platte 1 aus Polyäthylen mit hoher Dichte einer Dicke von 1,8 mn, einer

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Aluminiummetallfolie 2 einer Dicke von 100. Mikron, die keiner Oberflächenbehandlung unterworfen worden ist, einer Aluminiummetallfolie 3 einer Dicke von 100 Mikron, die einer Oberflächenbehandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unterworfen worden ist, und einem Aluminiumoxidfilm 4 einer Dicke von 0,5 Mikron besteht.

Die Fig. 2 zeigt eine Mikrofotographie der Lich1?reflektierenden Oberfläche des in Fig. 1 erläuterten Projektionsschirms. In der Fig.2 sind die in feinen und.dichten Abständen erzeugten gerichteten Ungleichförmigkeiten (directional irregularities) und das Kratermuster auf den gerichteten (richtungsabhängigen) Ungleichförmigkeiten klar erkennbar. Die'Oberflächenrauheit entspricht einer maximalen Höhe (R ) von 3S.

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Die Fig. 3 zeigt eine Mikrofotographie, welche die Licht reflektierende Oberfläche eines handelsüblichen Projektionsschirms mit einem Muster aus willkürlich angeordneten Ungleichförmiglreiten zeigt. Die Oberflächenrauhheit entspricht einer maximalen Höhe (R ) von 1,5 S.

Die Figur 4 zeigt eine "graphische Darstellung der Schirmeigenschaften eines Projektionsschirms gemäß Fig. 1. Die Abszisse gibt den Streuungswinkel (Y/inkel der Abweichung) von einer ilormallinie an dem Auftreffpunkt an und die Ordinate gibt das . Leuchtdichteverhältnis an jedem Auftrefiipunkt an. Das Leuchtdichteverhältnis bei einem Streuungswinkel von in horizontaler Richtung beträgt etwa 6, während das Leucht-

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BAD ORKaINAL

dichteverhältnis bei 10° in vertikaler Richtung etwa 2,3 beträgt und außerdem beträgt das Leuchtdichteverhältnis bei 0° in horizontaler Richtung und bei 0° in vertikaler Richtung in beiden Fällen etwa 23, was nicht extrem hoch ist. Infolgedessen ist eine Projektion im breiten Tageslicht möglich und es tritt kein Glimmen (gleam) auf.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

Beispiel 1

Auf der Oberfläche einer 1 mm dicken Aluminiumplatte, die sich mit einer Geschwindigkeit von 20m/Min. bewegte, wurde ein nicht-gewebtes Nylon-Schleifband (Teilchengröße Nr. gemäß JISR 6001) mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 500m/Min. gedreht, um den Oberflächenzustand mit einem Muster aus gerichteten (richtungsabhängigen) Ungleichförmigkeiten zu erzeugen. Die Oberflächenrauheit betrug, ausgedrückt durch die maximale Höhe (R_nJ_0x ), 35 S.

Die auf diese Weise mechanisch behandelte Aluminiumplatte wurde durph Eintauchen der Aluminiumplatte bei 30⁰C für einen Zeitraum von 25 Minuten in 2,5n wässriges Natriumhydroxid einer alkalischen Ätzung unterworfen zur Erzeugung von Kratern in willkürlicher Verteilung auf der gesamten Oberfläche, wobei die gerichteten Ungleichförmigkeiten zum Teil beibehalten \iurden. Die dabei erhaltene Oberflächenrauheit betrug 0,1S bis 0,4S,ausgedrückt durch

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die maximale Höhe (Rv_nQ_x )·

Die erhaltende Aluminiumplatte wurde bei einer Stromdichte von 1A/dm 10 Minuten lang in einer 2n Wässrigen Schwefelsäure elektrolysiert unter.-Bildung eines 3 Mikron dicken Oxidfilms und anschließend gewaschen, wobei eine Aluminiumplatte für einen Projektionsschirm erhalten wurde, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Zum Vergleich ist der Zustand der lichtreflektierenden OberfLache eines handelsüblichen Projektionsschirms gemäß dem Stand der Technik in Fig. 3 dargestellt.

Die Beziehung zwischen Leuchtdichte-verhältnis und dem Streuungs%tfinkel (Ausbreiturigswinkel)t>ei der erfindungsgemäß behandelten Aluminiumplatte ist in der Fig. 4 angegeben.

Beispiel 2

Eine aus einer 1,8 mm dicken Polyäthylenplatte mit einer hohen Dichte und einer auf beide Oberflächen aufgebrachten 100 Mikron dicken Aluminiumfolie bestehend^ Schichtplatte' (ELaiium. R"Nr. 2100, Handelsname für ein Produkt der Firma Mitsui Petrochemical Industries, Ltd.) wurde mit einer Geschwindigkeit von 20m/Min. bewegt und ein Sandpapierschleifband (Teilchengröße Nr. 150) wurde mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 50cm/Min. gedreht zur Erzeugung eines Oberflächenzustandes mit einem Muster aus gerichteten Ungleichförmigkeiten. Die dabei erhaltene Oberflächenrauheit betrug 3S,ausgedrückt durch die maximale Höhe (R^ ).

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Die auf diese Weise mechanisch behandelte Schichtplatte wurde zur Durchführung einer sauren Ätzung 5 Minuten lang bei 30 C in eine 1n wässrige Fluorwasserstoffsäure eingetaucht und dadurch wurde ein solcher Oberflächenzustand erzeugt, bei dem das Muster aus den gerichteten Ungleichförmigkeiten teilweise beibehalten und ein willkürlich über die gesamte Oberfläche verteiltes Kratermuster erzeugt wurde. Die Oberflächenrauheit betrug 0,1S bis 0,4S, ausgedrückt durch die maximale Höhe. Die erhaltene Oberfläche wurde bei einer Strom-

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dichte von 1A/dm 5 Minuten lang in einer 2n wässrigen Phosphorsäure elektrolysiert unter Bildung eines 2 Mikron dicken Oxidfilmes und mit Wasser gewaschen zur Herstellung einer Schihtplatte für einen Projektionsschirm.

Die Leuchtdichte wurde auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 gemessen und das dabei erhaltene Ergebnis war fast das gleiche wie das in der Figur 4 dargestellte.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Auäüührungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sonderen daß diese in vielerlei Hinsicht abgeändert und modifiziert v/erden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

Projektionsschirm^gekennzeichnet durch ein Substrat (1) mit einer Oberfläche aus metallischem Aluminium (3) und einem über der Oberfläche aus metallischem Aluminium liegenden transparenten Film(4), wobei die Oberfläche aus metallischem Aluminium (3) ein Muster aus in einem feinen und dichten Abstand voneinander gebildeten gerichteten Ungleichförmigkeiten sowie ein auf das Muster aus den gerichteten Ungleichförmigkeiten aufgebrachtes Kratermuster aufweist und der transparente Film (4) eine Dicke i_m Bereich von 0,5 bis 10 Mikron und eine Rauheit mit einer maximalen Höhe (R_max ) im Bereich von 0,2S bis 25S aufweist.
2. Projektionsschirm nach Anspruch■1,dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Film (4) aus Aluminiumoxid besteht.
3. Projektionsschirm nach Anspruch 1_fdadurch gekennzeichnet, daß der transparente Film (4) aus einem Kunststoff besteht .
4. Verfahren _zur Herstellung des Projektionsschirms

nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche aus metallischem Aluminium eines Substrats einer mechanischen Oberflächenbehandlung

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unterzieht zur Erzeugung eines Musters aus gerichteten Ungleichförmigkeiten in einem feinen und dichten Abstand voneinander, daß man das so erhaltene Muster ätzt zur Erzielung eines Kratermusters darauf und darauf einen transparenten Film aufbringt.
5. Verfahren nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß man den transparenten Film durch Anodisieren der erhaltenen Muster erzeugt unter Bildung eines Aluminiumoxidfilms .
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den transparenten Film durch Aufbringen eines Kunststoffes auf die erhaltenen Muster erzeugt unter Bildung eines Kunststoffilmes.

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