DE4406426A1 - Polarisationsfolie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Polarisationsfolie mit ver­ besserter Sperrstellung, insbesondere im Bereich 400 bis 450 nm.

Es ist bekannt, Polarisationsfolien auf der Basis von Polyvinylalkohol herzustellen, die wenigstens eine di­ chroitische Substanz enthalten. Als dichroitische Sub­ stanzen werden Iod, bestimmte organische Farbstoffe (siehe EP-A 297 927 und darin genannte Literatur) und Polyacetylen (EP-B 249 019) empfohlen. Damit die Folien ihre polarisierende Eigenschaft entfalten können, müssen sie gereckt, d. h. auf ein mehrfaches ihrer ursprüng­ lichen, nach dem Gießen oder Extrudieren erhaltenen Länge verzogen sein.

Je nach dichroitischer Substanz geht man unterschiedlich vor. Bei Verwendung von Iod, das derzeit die am häufig­ sten verwendete dichroitische Substanz ist, verstreckt man die Polyvinylalkoholfolie, die noch keine dichroi­ tische Substanz enthält, und taucht sie dann in eine wäßrige I₂/KI-Lösung, aus der das Iod in die Folie mi­ griert. Bei Verwendung von organischen Farbstoffen oder von Polyacetylen wird die dichroitische Substanz gemein­ sam mit dem Polyvinylalkohol vergossen oder extrudiert und gemeinsam gereckt.

Die heute verwendete iodhaltige Folie hat zwei gravie­ rende Nachteile. Sie zeigt im Bereich von 400 bis 450 nm eine unzureichende Sperrstellung, wodurch die Folie in Sperrstellung nicht das gewünschte Schwarz oder Dunkel­ grau, sondern ein Blau zeigt. Dieser Effekt wird mit dem Fachausdruck "blue-leakage" bezeichnet. Außerdem ist die iodhaltige Folie bei Erwärmung instabil, weil das Iod­ molekül leicht aus der Folie heraussublimieren kann.

Versuche, die blue-leakage durch Zusatz entsprechender dichroitischer Farbstoffe zu kompensieren, haben bisher nicht zum gewünschten Erfolg geführt, insbesondere weil die Mischung zweier dichroitischer Substanzen, die bei der Verwendung von Iod wegen der spezifischen Herstel­ lungsweise nicht zu vermeiden ist, zu Verlusten an po­ larisierender Wirkung führt, d. h. der Unterschied zwischen Transmissions- und Sperrstellung wird gerin­ ger.

Polarisationsfolien aus Polyvinylalkohol, die Poly­ acetylen als dichroitische Substanz enthalten, haben den Vorteil, stabil zu sein und in Transmissionsstellung über den gesamten interessierenden Lichtwellenlängenbe­ reich von 400 bis 700 nm keinen Farbstich und eine an­ nähernd gleich starke Transmission zu zeigen. Aber auch Polarisationsfolien auf Basis Polyvinylalkohol/Poly­ acetylen zeigen im Bereich 400 bis 450 nm eine Schwäche in der Sperrstellung, d. h. eine, wenn auch gegenüber Iod geringere blue leakage. Diese macht sich bei starker Hinterleuchtung mit Licht, das große kurzwellige Anteile hat, bemerkbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung der blue-leakage ohne die übrigen guten Eigenschaften einer Polyvinylalkohol-Polyacetylen-Polarisationsfolie zu beeinträchtigen.

Überraschenderweise wird diese Aufgabe mit einer Poly­ vinylalkohol-Polyacetylenpolarisationsfolie, die einen dichroitischen Farbstoff mit einem Absorptionsmaximum zwischen 350 und 490 nm enthält, gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist daher eine Polarisations­ folie auf der Basis Polyvinylalkohol, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie als lichtpolarisierende Substanzen Polyacetylen und wenigstens einen dichroitischen Farb­ stoff mit einem Absorptionsmaximum zwischen 350 und 490 nm enthält.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Polarisationsfolien auf der Basis Poly­ vinylalkohol, in denen Polyacetylen und ein dichroiti­ scher Farbstoff mit einem Absorptionsmaximum zwischen 350 und 490 nm gemeinsam als lichtpolarisierende Sub­ stanzen enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer Lösung des Polyvinylalkohol Acetylen polymeri­ siert, entweder die Polyacetylen enthaltende Polyvinyl­ alkohollösung mit dem wenigstens einen dichroitischen Farbstoff versetzt, durch Extrudieren oder Gießen zu einer Folie verarbeitet, und diese auf das 3- bis 12- fache reckt oder neben der Polyacetylen enthaltenden Polyvinylalkohollösung wenigstens eine weitere, den wenigstens einen dichroitischen Farbstoff enthaltende Lösung herstellt, alle Lösungen durch Extrudieren oder Gießen zu einer wenigstens zweischichtigen Folie verar­ beitet, und diese auf das 3-bis 12-fache reckt.

Die Polarisationsfolie kann anschließend mit anderen Folien oder Glas kaschiert werden.

Das Polyacetylen und der wenigstens eine dichroitische Farbstoff sind vorzugsweise homogen in der Folie be­ ziehungsweise in der Schicht, in der sie enthalten sind, verteilt. Die Menge des Polyacetylens beträgt insbeson­ dere 0,1 bis 10 Gew.-% an der gesamten Polarisations­ folie.

Der dichroitische Farbstoff mit einem Absorptionsmaximum zwischen 350 und 490 nm, vorzugsweise 380 und 460 nm, wird insbesondere in einer Menge von 0,1 bis 2 g/m² Polarisationsfolie eingesetzt.

Dichroitische Farbstoffe sind insbesondere Polyazofarb­ stoffe, wie sie z. B. aus der eingangs genannten EP 297 927 bekannt sind.

Erfindungsgemäß werden solche dichroitischen Farbstoffe verwendet, deren Absorptionsmaximum im angegebenen Be­ reich ist. Ein geeigneter Farbstoff ist:

Zur Herstellung der Polarisationsfolie wendet man vor­ zugsweise ein Gießverfahren an, bei dem man wenigstens zwei wäßrige Polyvinylalkohollösungen durch aufsteigende Dosierspalte übereinander auf eine abwärts geneigte Fläche bringt, sie auf der geneigten Fläche abwärts bis zur Kante der geneigten Fläche fließen läßt und von dort auf eine kontinuierliche an der Beschichtungsstelle vor­ beigeführte Trägerbahn aufträgt, den Polyvinylalkohol­ film durch Trocknen verfestigt, von der Trägerbahn trennt und längsverstreckt, wobei die auf der geneigten Fläche untere PVAL-Lösung eine Viskosität von 10 bis 50 mPa·s und eine Naßschichtdicke von 10 bis 50 µm auf­ weist (Beschleunigungsschicht) und die weitere PVAL- Lösung oder weiteren PVAL-Lösungen die licht-polarisie­ renden Substanzen in ausreichender Konzentration enthal­ ten und eine Viskosität von wenigstens 60 mPa·s aufwei­ sen. Dieses Verfahren führt bei großen Gießgeschwindig­ keiten zu gleichmäßigen Produkten.

Die lichtpolarisierenden Substanzen sind Polyacetylen oder der wenigstens eine dichroitische Farbstoff mit dem Absorptionsmaximum zwischen 350 und 490 nm. Beide dichroitischen Chromophore können in der gleichen Schicht sein. Vorzugsweise sind sie jedoch in getrennten Schichten, so daß für diesen Fall wenigstens 2 Lösungen mit einer Viskosität von wenigstens 60 mPa·s vergossen werden.

Vorzugsweise haben die höher viskosen Schichten eine Naßschichtdicke von 100 bis 600 µm; ihre Viskosität kann bis zu 600 mPa·s betragen.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält auch die Gießlösung mit der geringen Viskosität wenigstens einen dichroitischen Chromophor, insbesondere den oder die gleichen wie in der nächst folgenden Schicht und ganz besonders bevorzugt im gleichen Farbstoff-zu-PVAL- Verhältnis wie in der nächstfolgenden Schicht.

Zwischen den einzelnen Schichten mit unterschiedlichen Chromophoren können, falls dies erforderlich ist, Zwischenschichten aus PVAL, die kein Chromophor ent­ halten, gegossen werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann über die Schicht oder die Schichten mit der höheren Viskosität bzw. den höheren Viskositäten wiederum eine PVAL-Schicht mit einer Viskosität von 10 bis 60 mPa·s und einer Naß­ schichtdicke von 10 bis 50 µm (Spreitungsschicht) gegos­ sen werden, wodurch es möglich wird, die Trägerbahn auch in umgekehrter Richtung an der Gießstelle vorbeizufüh­ ren. Für die obere gering viskose Gießlösung gelten die gleichen Kriterien wie für die untere gering viskose Gießlösung.

Die Geschwindigkeit der an der Gießstelle vorbeigeführ­ ten Trägerbahn ist üblicherweise größer als die Fließ­ geschwindigkeit der übereinanderliegenden Gießlösungen auf der abwärts geneigten Fläche. Vorzugsweise beträgt sie wenigstens das 10-fache der Fließgeschwindigkeit auf der geneigten Fläche, insbesondere das 12- bis 20-fache der Fließgeschwindigkeit auf der geneigten Fläche. Im Verhältnis dieser beiden Geschwindigkeiten wird die Naß­ schichtdicke des Gießpaketes auf der Trägerbahn gegen­ über der Naßschichtdicke des Gießpaketes auf der abwärts geneigten Fläche verringert.

Die Gießtemperatur der Lösung (Temperatur am Gießkopf) beträgt bevorzugt 35 bis 80°C, besonders bevorzugt 40 bis 60°C.

Alle Gießlösungen werden zweckmäßigerweise in einem Gießvorgang auf die Trägerbahn gegossen. Vermischungen der Gießlösungen untereinander lassen sich durch ent­ sprechende Einstellung der Oberflächenspannung bzw. Viskosität der benachbarten Gießlösungen vermeiden.

Die unterschiedlichen Gießlösungen können aber auch in mehreren Gießvorgängen auf die Trägerbahn bzw. auf die bereits auf der Trägerbahn befindlichen Schichten auf­ gebracht werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, das ein gleich­ zeitiges Gießen von 7 oder mehr Schichten erlaubt, werden trotz der hohen Viskositäten der wesentlichen, die dichroitischen Chromophore in hoher Konzentration enthaltenden Gießlösungen, Gießgeschwindigkeiten (Ge­ schwindigkeit der Trägerbahn) von 300 m/min und mehr erreicht.

Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ist ein Gleitflächengießer, z. B. ein Vorhanggießer oder ein Kaskadengießer. Derartige Gießer sind in der Literatur bekannt.

Beispiele Beispiel 1

Unter Luftausschluß wurde bei 45°C in eine 6-gew.-%ige Lösung von Polyvinylalkohol (Vinylacetat-Gehalt ca. 1 Gew.-%) in trockenem N-Methylpyrrolidon pro 100 g Poly­ vinylalkohol 1,25 mmol [NiPh(Ph₂PCHCPhO)-(i-Pr₃PCHPh)] eingerührt und während 3 Minuten Acetylen polymerisiert. Das schwarz-blaue Polymerisat wurde in Aceton gefällt, mit Aceton gründlich gewaschen und ca. 8-gew.-%ig in Wasser gelöst. (Ph = Phenyl; i-Pr = Isopropyl).

Diese Lösung wurde mittels eines Kaskadengießers mit einer Naßschichtdicke von 365 µm auf eine Trägerfolie gegossen und dann getrocknet.

Die bis zu einer Restfeuchte von ca. 20 Gew.-% getrock­ nete Folie wurde von der Trägerfolie abgezogen und bei ca. 170°C gereckt.

Der Reckgrad betrug ca. 600%. Die Foliendicke nach dem Recken war 12 µm. Die breitbandig hochpolarisierende Folie hatte bei 600 nm 38,7% Transmission für unpolari­ siertes Licht und einen Polarisationsgrad von 99,99%. Im Wellenlängenbereich zwischen 490 nm und 700 nm lag der Polarisationsgrad über 99%. Zwei gekreuzt überein­ ander gelegte Folien dieser Art (Sperrstellung) wirken bei starker Hinterleuchtung mit weißem Licht, welches hohe kurzwellige Anteile hat, tiefblau.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Änderung, daß außer der Lösung des Vinylalkohol-Acetylen-Copolymerisates (Naßauftrag 353 µm) eine darüber geschichtete 8-gew.­ %ige, wäßrige Polyvinylalkohol-Lösung des Farbstoffes F1 in einer Naßschichtdicke von 100 µm gegossen wurde. Die Konzentration des Farbstoffes war derart, daß sich ein Auftrag von 0,25 g/m² Folie ergab.

Der Farbstoff F1 hat ein Absorptionsmaximum von 420 nm.

Zwei gekreuzt übereinander gelegte Folien (Sperrstel­ lung) wirken auch bei starker Hinterleuchtung mit weißem Licht, welches hohe kurzwellige Anteile hat, schwarz.

Die Polarisationsfolie hat im erweiterten Wellenlängen­ bereich 400 bis 700 nm einen Polarisationsgrad über 99%.

Claims (2)

1. Polarisationsfolie auf der Basis Polyvinylalkohol, dadurch gekennzeichnet, daß sie als lichtpolarisie­ rende Substanzen Polyacetylen und einen dichroi­ tischen Farbstoff mit einem Absorptionsmaximum zwischen 350 und 490 nm enthält.

2. Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsfolie auf der Basis Polyvinylalkohol, in der Polyacetylen und ein dichroitischer Farbstoff mit einem Absorp­ tionsmaximum zwischen 350 und 490 nm gemeinsam als lichtpolarisierende Substanzen enthalten sind, da­ durch gekennzeichnet, daß man in einer Lösung des Polyvinylalkohol Acetylen polymerisiert, entweder die Polyacetylen enthaltende Polyvinylalkohllösung mit dem dichroitischen Farbstoff versetzt, zu Fo­ lien verarbeitet und diese auf das 3- bis 12-fache reckt oder neben der Polyacetylen enthaltenden Polyvinylalkohollösung eine zweite, den dichroi­ tischen Farbstoff enthaltende Lösung herstellt, beide Lösungen durch Extrudieren oder Gießen zu einer Folie verarbeitet, und diese auf das 3- bis 12-fache reckt.