HU222515B1 - Polarizáló panel - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya polarizálópanel, amely legalább két fényáteresztőanyagú réteget tartalmaz, ahol a rétegek legalább egyike rétegzettelliptikus cellák képezte, polarizáló tulajdonságú műanyaghabból van.A polarizálópanel lényege, hogy legalább egy szomszédos rétegpárrétegei között térközt (14, 16) biztosító távtartó (18) vanelrendezve. ŕ

Description

A találmány tárgya polarizálópanel, amely legalább két fényáteresztő anyagú réteget tartalmaz, ahol a rétegek legalább egyike rétegzett elliptikus cellák képezte, polarizáló tulajdonságú műanyaghabból van.

A fény polarizációjának jelensége jól ismert természeti jelenség. A XVIII. század elején Christian Huggens mészpátkristályokat vizsgált, és azt találta, hogy azok a rájuk eső, síkban poláros fény nagy részét elnyelik.

Miközben a napszemüvegek és a fényképezőgéplencsék a síkban való polarizálás elvén alapszanak, addig a mészpátkristályoknak a világítóberendezésekben csak nagyon kevés gyakorlati hasznuk van, mivel a kibocsátott fény kb. 50%-ban vízszintesen poláros, amit a mészpátkristályok egyszerűen elnyelnek.

A XVIII. század közepén Dominique Arago lépcsősen elrendezett üveglapokon áthaladó fényt vizsgált. Az üveglapok törésmutatói lehetővé tették, hogy az első lapon áthaladó, részben függőlegesen poláros fény a második üveglapra eltérő polarizációs határszöggel essék, ily módon biztosítva a vízszintesen poláros fény nagyobb mértékű visszaverődését. Amikor Arago az egyes felületekről visszaverődő fényt az üveglapokból álló szerkezeten belül összegyűjtötte, egy visszatükröző felülettel depolarizálta és kilépésre előkészítette, azt találta, hogy az utolsó üveglapon kilépő fény nagyon nagy hányadban függőlegesen poláros volt.

Az US-2 402 176 számú amerikai szabadalom tárgya 15-30 darab, egymással felületeiken keresztül szétválaszthatatlanul összekapcsolt műanyag lemezből álló, Arago elrendezéséhez viszonyítva több szempontból is előnyösebb polarizálószerkezet, melynek legnagyobb előnye az, hogy a vastag üveglemezekhez képest sokkal kevesebb fényt nyel el.

Az US-2 983 178 számú amerikai szabadalom alacsony olvadáspontú üvegből kialakított, 2-20 üveglemezt magában foglaló polarizálópanelt ismertet, amelyben az összerakást követő felmelegítés hatására az alacsony olvadáspont miatt az üveglemez törésmutatójától jelentősen eltérő törésmutatójú légrések alakulnak ki.

Az US-3 124 639 számú amerikai szabadalom ezen üvegből lévő résznek extrudált, fényáteresztő polisztirolhabbal való helyettesítését mutatja be, arra alapozva, hogy a műanyaghabréteg alsó és felső lapjánál lévő henger alakú levegőzárványokat az extrudálóberendezés a vékony, extrudált rétegekben ellapítja. Ha az ellapított levegőzárványok rendezetten helyezkednének el, kiváló polarizálóelemet valósítanának meg, és falaik csak nagyon kevés fényt nyelnének el. Ilyen esetekben a hordozólemez egyenességének megtartására további védőrétegekre, a törékeny habréteg sérülésének és szennyeződésének megakadályozására pedig egy felső műanyag védőréteg kialakítására lenne szükség.

A fenti elven alapuló polarizálópanel sorozatgyártásának gyártástechnológiája ismert. Szintén ismeretes olyan módosított hordozólemez is, amely a polarizáláshoz ugyan nem járul hozzá, de a fényt állítólag sokkal hatékonyabban szórja szét.

Az effajta polarizálópanelnek ugyanakkor több hátránya is van:

1. A habanyag felhasználásával elért polarizálás mértékét - annak ellenére, hogy az jelentős és gazdaságilag is kifizetődő - az US-3 124 639 számú szabadalomban ismertetett ellapított és egymásra rétegzett elliptikus cellájú műanyaghab gyártástechnológiája jelentősen korlátozza.

2. Bármilyen egyéb változtatás (ha létezik egyáltalán ilyen) csupán az US-3 772 128 számú amerikai szabadalomból megismerhető ragasztási eljárásra korlátozódik. Az anyagösszetétel változtatásával a találmány egyetlen célja három anyag összeolvasztással történő összeerősítése, és ezáltal a ragasztóanyag-költségek megtakarítása. A három anyag egyetlen kompozit panellé való összeolvasztásával a polarizálópanelek elveszítik a közbenső elem jelenlétéből származó előnyöket, amely közbenső elemben az egy vagy több egymásra következő rétegek között jelen lévő további légrések javítják a törési tulajdonságot.

3. A védő filmrétegnek az extrudált alapréteg maradék hőjével megvalósított ráolvasztásos felragasztása csökkenti a réteg által nyújtott védelem hatékonyságát, mivel ezen rétegnek nagyon vékonynak és nagyon alacsony olvadási ponttal rendelkezőnek kell lennie. Ennek következtében a polarizálópanelek rendkívül érzékenyek a szállítás, a beszerelés és az azt követő karbantartás során bekövetkező esetleges sérülésekre: a polarizálópanel viszonylag kicsiny sérülés esetén sem javítható, így a lámpákból érkező fény sérült területekre esik.

4. Az integrált polarizálópanel gyártása nem felel meg a polarizálópanelre az Egyesült Királyság és más országok területén érvényes, épületekre megszabott tűzvédelmi előírásoknak, mivel a háromszög keresztmetszetű barázdákkal ellátott felületű lemez felszínére olvasztással felvitt hab a tűzvédelmi előírásokban definiált gyulladási teszthőmérsékletekkel megegyező hőmérsékleten olvad meg.

Jelen találmánnyal célunk a világítóberendezésből vízszintes polarizációs síkkal kilépő fény elnyelődésének megelőzése a világítóberendezés fényátengedő nyílásába helyezett olyan, többrétegű polarizálópanel felhasználásával, amely panel a fény visszaverés és a fénytörés kombinációjával refluxpolarizációt okoz, és a fényt függőleges polarizációjúra változtatja.

A kitűzött feladatot a polarizálópanel olyan kialakításával oldottuk meg, amelynél legalább egy szomszédos rétegpár rétegei között térközt biztosító távtartó van elrendezve, ahol a távtartót előnyösen habanyagból kialakított tapadó tömítőprofil képezi.

Továbbmenve, a találmány szerinti polarizálópanel legfelső és legalsó rétege célszerűen karcolással, vízzel, ultraibolya sugárzással szemben ellenálló, könnyen tisztítható és öngyulladást kizáró tulajdonságú anyagból van.

A találmány szerinti polarizálópanelnél a polarizáló tulajdonságú műanyaghabból lévő réteg(ek)et előnyö2

HU 222 515 Bl sen tömör, hengerelt polietilén képezi, ahol az elliptikus cellák elnyúlt alakkal bírnak, egymás fölött rétegesen helyezkednek el, továbbá a felületen lévő cellák meleghengerlésével légmentesen záróvá összeolvasztott tulajdonságú felületekkel vannak határolva.

A találmány szerinti polarizálópanel egy lehetséges másik célszerű kiviteli alakjának belsejében terelőrendszer van kialakítva.

Továbbmenve, a találmány szerinti polarizálópanel célszerűen valamennyi rétege a 290-780 nm hullámhossztartományban fényáteresztő anyagból van kialakítva.

A találmány szerinti megoldás a beesési szöggel megegyező szögben visszavert elektromágneses fényhullámok törésére vonatkozó jól ismert refluxpolarizáció elvét kihasználva rendkívül rugalmas és nagyon hatékony polarizálópanelt szolgáltat függőlegesen poláros fény előállítására, ha a fényhullámok olyan többrétegű közbenső panelre esnek, amelynél az egyes fényáteresztő rétegek közötti levegőnek vagy gáznak, illetve a rétegek anyagának törésmutatói egymástól lényegesen - elérve az 1:1,6 arányt - különböznek.

Az összeállított panelen belüli rétegek anyagainak törésmutatói lehetnek megegyezők vagy célszerűen különbözhetnek egymástól.

A találmány szerinti polarizálópanelt a továbbiakban a csatolt rajz segítségével mutatjuk be részletesen, ahol az

1. ábra a találmány szerinti polarizálópanel egyik példakénti kiviteli alakjának keresztmetszete, a

2. ábra a habanyagból kialakított polarizálóréteg felnagyított keresztmetszete, és a

3. ábra a polarizálópanel keresztmetszete, amely a polarizációs panel fényforráshoz viszonyított elhelyezkedését is mutatja.

Az 1. ábrán vázolt kompozit szerkezetű polarizációs panel háromszög keresztmetszetű barázdákkal ellátott felületű polimetilmetakrilát (PMMA) 11 alapréteget, mindkét oldalán tapadó poliészter 12 ragasztóréteget, elliptikus cellákból felépülő 13 polarizálóréteget, 14 térközt, 15 poliészterréteget, 16 térközt, és egy közönséges PMMA-alapú 17 védőréteget tartalmaz. A 17 védőréteg a polarizálópanel 11 alaprétegére szintén felvihető. A rétegek széleik mentén 18 távtartókba vannak befoglalva, és az egyes rétegek közötti 14,16 térközökben folyadék vagy légnemű anyag lehet.

A 2. ábra a 19 elliptikus cellájú műanyaghabból kialakított, megolvasztott 20 visszatükröző felületekkel ellátott 13 polarizálóréteg keresztmetszetét ábrázolja.

A 3. ábra a polarizációs panel 21 fényforráshoz viszonyított elhelyezkedését mutatja. A 21 fényforrás bármilyen típusú lehet, ideértve a természetes napfényt, illetve bármilyen elektromos vagy kisülési lámpát. A 3. ábrán a 11 alapréteg háromszög keresztmetszetű barázdákkal ellátott felülete a 21 fényforrással ellentétes irányba mutat, de fordítva is elhelyezhető. All alapréteg lehet sima, vagy fényáteresztő mintázattal ellátott, de az egymástól jól elhatárolható, sima oldalú, háromszög keresztmetszetű prizmákkal borított felület a fényt jobban töri és így polarizáló hatása is nagyobb.

All alapréteg célszerűen háromszög keresztmetszetű barázdákkal megformázott polimetilmetakrilát (PMMA). All alapréteg előállítására ugyanakkor egyéb anyagok, például akrilát, polikarbonát vagy PVC ugyancsak felhasználhatók, ha azok teljes mértékben polimerizáltak, vagyis belső fényszórásuk nagyon kicsi, fényáteresztő képességük pedig a lehető legnagyobb értékű.

A fényhullámok all alapréteget elhagyva a habanyagból kialakított, rendkívül hatékony polarizálóképességű és nagy fényáteresztő tulajdonságú 13 polarizálórétegen haladnak keresztül, melyet nagy fényáteresztő képességgel rendelkező ragasztóból lévő vagy nyomásra rögzülő film formájában 12 ragasztóréteggel kapcsolunk all alapréteghez.

A 13 polarizálóréteget alkotó, eltérő tulajdonságokkal előállítható habanyag két lépésben állítható elő. A kis sűrűségű, zárt cellákból felépülő polietilén (ez egy viszonylag vastag habanyag) két lépésben történő átalakítása kedvezően reagál a cellaszerkezet kör keresztmetszetűről elliptikusra való mesterséges átalakítására.

Az első lépés egy melegen történő hengerlés, amelynek során a hengerlési hőmérséklet és az anyagban fellépő feszültség megfelelő kombinációjával a réteget megszakítás nélkül hengereljük, ezáltal abban elliptikus cellaszerkezetet alakítunk ki, és a réteg vastagságát 1 mm-ről 0,8 mm-re csökkentjük. Mivel hőre lágyuló anyagot használunk, a megváltoztatott cellaszerkezet a folyamat befejezte után is fennmarad.

A második lépésben tovább javítjuk az elliptikus cellák polarizálóképességét. A műanyaghabban bekövetkező belső visszaverődések növelése érdekében a polarizálóréteg szélső felületeit üvegállapotúvá alakítjuk, amivel az anyag vastagságát 0,8 mm-ről 0,6 mm-re tovább csökkentjük.

A lamináló-hengersortól meghatározott távolságban hengerállványzat van elrendezve. Az anyagot az adagolóhengertől a lamináló-hengersorig történő előrehaladása közben felmelegítjük, és folyamatos ellenőrzés mellett szakadáspontot el nem érő nagyságú mechanikai feszültségre terheljük. A lamináló-hengersor hőmérséklete 90 és 110 °C között van, a legjobb eredményeket a magasabb hőmérséklet-tartományban érhetjük el. Az anyagot hengerléssel üvegállapotúvá alakítjuk, így az szemmel láthatóan más megjelenésű lesz, és légmentesen záró felülettel ellátottnak tűnik.

A 13 polarizálóréteget elhagyó megtört fénysugár egy vagy több 14, 16 térközön, és egy vagy több, rendkívül nagy fényáteresztő képességű anyagból készült rétegen áthaladva ismételten megtörik, vagy a légmentesen lezárt polarizálópanelben lévő, fényvisszaverő borítású, állítható terelőrendszeren visszaverődik, és iránya megváltozik. Lényeges, hogy az ilyen terelőrendszerről visszaverődött fénysugár széttartása minél kisebb, célszerűen 5%-nál kisebb mértékű legyen.

A polarizálópanel legutolsó 17 védőrétege célszerűen rendkívül nagy fényáteresztő képességgel és rendkívül kicsi szóróképességgel rendelkező, 1-2 mm vastagságú közönséges PMMA. A 17 védőréteg PVC-ből vagy polikarbonátból is készülhet, amennyiben ezen

HU 222 515 Bl anyagok a tűzvédelmi előírásoknak megfelelnek. A 17 védőréteg alapanyaga azonban minden esetben karcolással, vízzel, ultraibolya sugárzással vagy ütéssel szemben rendkívül ellenálló, továbbá könnyen tisztítható és öngyulladást kizáró tulajdonságú kell legyen.

A találmány szerinti polarizálópanel 1. ábrán szemléltetett példakénti kiviteli alakjánál az egyes rétegeket a rétegek kerületén elhelyezett, tapadó 18 távtartók választják el egymástól. A 14, 16 térközök képezte lég- vagy gázrések szélességét több tényező határozza meg, 5 pm-nél azonban ezek egyike sem lehet vékonyabb.

A polarizálópanel belsejét a 18 távtartók zárják el a behatoló piszok, baktériumok és egyéb szennyeződések elől. Ezek rendszerint öntömítő tulajdonságúak, hiszen a különböző eszközök polarizálópanelhez rögzítése a polarizálópanel oldalába való behatolást is szükségessé teheti.

A polarizálópanel bármilyen, erre megfelelő anyaggal, például acéllal, alumíniummal, extrudált PVC (vagy hasonló hőre lágyuló anyag) darabokkal, keretbe foglalható. A keretet általában ferdén illesztjük a polarizálópanelhez, és fecskendőből adagolt akriltartalmú ragasztóval rögzítjük ahhoz.

A keret rugós csíptetővel vagy más rögzítőeszközzel való csatlakoztatáshoz megfelelő méretű és szilárdságú, mennyezeti rácsokba illeszthetősége céljából pedig két vagy négy oldalán vezetősíneket alakíthatunk ki. A vezetősíneken furatok lehetnek, melyek a léghűtéses kiviteli alaknál a levegőt eresztik át.

A találmány szerinti polarizálópanelek a polarizált fényt a látható fény teljes tartományában, vagyis a 290-780 nm hullámhossztartomány teljes egészében áteresztik. Számunkra különösen a 390-430 nm-es tartomány fontos, hiszen köztudott, hogy a rövid hullámhosszú ultraibolya fényt sokkal könnyebb polarizálni, mint a nagyobb hullámhosszút. Ily módon a találmány által megvalósított polarizálópanel a napjainkban használatos polarizálópaneleknél lényegesen nagyobb intenzitású polarizált fényt szolgáltat, mivel az utóbbiak hőre lágyuló anyaga az ultraibolya sugárzást elnyeli.

A találmány tárgyát alkotó, légmentesen lezárt és ütésálló polarizálópanelek további nyilvánvaló előnye az alacsony karbantartási költség, hiszen ezek bármilyen törlőruhával letörölhetők vagy portalaníthatók.

Claims (6)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Polarizálópanel, amely legalább két fényáteresztő anyagú réteget tartalmaz, ahol a rétegek legalább egyike rétegzett elliptikus cellák képezte, polarizáló tulajdonságú műanyaghabból van, azzal jellemezve, hogy legalább egy szomszédos rétegpár rétegei között térközt (14, 16) biztosító távtartó (18) van elrendezve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti polarizálópanel, azzal jellemezve, hogy a távtartót (18) habanyagból kialakított tapadó tömítőprofil képezi.
3. 3. Az 1. vagy a 2. igénypont szerinti polarizálópanel, azzal jellemezve, hogy legfelső és legalsó rétege karcolással, vízzel, ultraibolya sugárzással szemben ellenálló, könnyen tisztítható és öngyulladást kizáró tulajdonságú anyagból van.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti polarizálópanel, azzal jellemezve, hogy a polarizáló tulajdonságú műanyaghabból lévő réteg(ek)et tömör, hengerelt polietilén képezi, ahol az elliptikus cellák elnyúlt alakkal bírnak, egymás fölött rétegesen helyezkednek el, továbbá a felületen lévő cellák meleghengerlésével légmentesen záróvá összeolvasztott tulajdonságú felületekkel vannak határolva.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti polarizálópanel, azzal jellemezve, hogy belsejében terelőrendszer van kialakítva.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti polarizálópanel, azzal jellemezve, hogy valamennyi réteg a 290-780 nm hullámhossztartományban fényáteresztő anyagból van kialakítva.