NL8003956A

NL8003956A - Werkwijze voor de vervaardiging van polariserende foelies of vellen.

Info

Publication number: NL8003956A
Application number: NL8003956A
Authority: NL
Original assignee: Shinetsu Chemical Co
Priority date: 1979-07-16
Filing date: 1980-07-09
Publication date: 1981-01-20
Also published as: US4293585A; CH646095A5; GB2055625A; FR2461570B1; DE3026614A1; GB2055625B; FR2461570A1; NL183768C; JPS5614533A

Description

* ·.

.:- ι

Werkwijze voor de vervaardiging van polariserende foelies of vellen.

Achtergrond van de uitvinding.

De uitvinding heeft "betrekking op een verbeterde methode voor de vervaardiging van een polariserende foelie of vel en, meer in het bijzonder, op een werkwijze voor de vervaardiging 5 van een nolariserende foelie of vel, gebaseerd op een polyvinyl- alcoholfoelie, die mono-axiaal is gestrekt en behandeld met jodium.

Het is bekend dat, wanneer mono-axiaal wordt gestrekt, geverfd met jodium en vervolgens wordt onderworpen aan een stabiliserende behandeling, foelies van een polyvinylalcohol 10 een polariserend effect vertonen. Deze on polyvinylalcohol gebaseerde polariserende foelies hebben enkele problemen, doordat de gestrekte polyvinylalcoholfoelies zeer fragiel zijn zodat zij met de uiterste zorg behandeld moeten worden in de jodiumbehandeling en de stabiliserende behandeling en de aldus verkregen polariserende 15 film moet zo spoedig mogelijk met hechtmiddel gebonden worden aan een versterkend substraat voor vermijden van een mogelijke breuk van de film, hoewel niet altijd met bevredigend resultaat als gevolg van het breken van de foelie in de trap van binden met een hechtmiddel.

20 Bijgevolg is reeds lang een wens het ontwikkelen van een nieuwe werkwijze voor de vervaardiging van een polariserende foelie of vel met een polyvinylalcohol als het basismateriaal, zonder de hiervoor genoemde problemen.

25 Samenvatting van de uitvinding.

Een doelstelling van de uitvinding is een nieuwe en verbeterde polariserende foelie of vel te verschaffen en tevens een nieuwe en verbeterde methode te verschaffen voor de vervaardiging van een polariserende folie of vel met een polyvinylalcohol als 800 39 56 2 basismateriaal, zonder de hiervoor beschreven problemen van de bekende polariserende foelies of vellen, gebaseerd op polyvinyl-alcohol.

De werkwijze volgens de uitvinding voor de ver-5 vaardiging van een polariserende foelie of vel, gebaseerd op poly-vinylalcohol, omvat de trappen van (a) onderwerpen van een foelie of vel van een op vinylchloride gebaseerde hars als substraat aan blootstellen aan een atmosfeer van lage temperatuur plasma van een gas, dat in 10 plasma-toestand niet polymeriseert, (b) bekleden van het oppervlak van het aldus met plasma behandelde substraat met een waterige oplossing met daarin opgelost een polyvinylalcohol, (c) drogen van het substraat, dat bekleed is 15 met de waterige oplossing, die de polyvinylalcohol bevat, voor vormen van een gedroogde foelie van de polyvinylalcohol, die stevig aan het oppervlak van het substraat is gebonden, (d) mono-axiaal strekken van het aldus met polyvinylalcohol beklede substraat, en 20 (e) behandelen van de foelie van de polyvinyl alcohol, die aan het gestrekte substraat is gebonden, met jodium.

De hiervoor beschreven werkwijze omvat niet de moeizame trap van hanteren van de fragiele, gestrekte foelie van polyvinylalcohol, zodat een op polyvinylalcohol gebaseerde polari-25 serende foelie of vel zelfs door niet geschoolde personen gemakkelijk kan worden vervaardigd.

Verder heeft de met de werkwijze volgens de uitvinding, zonder toepassing van een hechtmiddel, vervaardigde foelie of vel een zeer goed gedrag, zoals hierna zal worden beschre-30 ven.

Gedetailleerde beschrijving van de geprefereerde uitvoeringsvormen.

De op vinylchloride gebaseerde hars, waarvan de 35 substraat foelie of vel wordt vervaardigd, kan niet slechts een 800 3956 3 homopolymeer polyvinylchloride zijn, maar ook ieder andere soort copolymere hars, waarvan de hoofdmonomere component, "bijvoorbeeld 50 gev.% of meer, vinylchloride is. Ook geschikt zijn polymeermeng-sels. De dikte van de substraat foelie of vel moet worden bepaald, 5 daarbij in overweging nemend de balans tussen de mechanische sterkte en lichtdoorlating, in overeenstemming met de behoefte. Foelies of vellen van een geschikt harstype en met gewenste dikte zijn gemakkelijk verkrijgbaar als commerciële produkten.

De eerste trap van de werkwijze volgens de uit-10 vinding is het blootstellen van het oppervlak van de substraat foelie of vel aan een atmosfeer van lage temperatuur plasma of een gas, dat in de plasmaeonditie niet polymeriseert onder een druk in het traject van 0,001-10 Torr. Het lage temperatuur plasma wordt gemakkelijk opgewekt in de gasatmosfeer met de hiervoor genoemde 15 druk door toenassen van een hoogfrequente, bijvoorbeeld 13,56 MHz, elektrische energie van 10-500 Watt op de elektroden: tot stand brengen van elektrische ontlading door de atmosfeer. Bevredigende resultaten kunnen worden verkregen door ofwel elektrode-ontlading ofwel door elektrodeloze ontlading. De optimale tijd voor de plasma-20 behandeling loopt sterk uiteen, afhankelijk van de energiedichtheid van de plasma-atmosfeer, maar is gewoonlijk in het traject van enkele seconden tot enkele tientallen minuten.

Het spreekt vanzelf, dat de frequentieband voor de elektrische ontlading niet beperkt is tot het hiervoor genoemde 25 hoge frequentiegebied, maar kan variëren van gelijkstroom tot laag-frequente tot microgolfgebieden. Deze wijze van de elektrische ontlading is evenmin limitatief en omvat gloei-ontlading, vonk-ontla-ding en stille ontlading. Uitwendige elektroden en inwendige elektroden, alsook een spiraalelektrode, kunnen worden toegepast als de 30 ontladingselektrode, die verbonden is met de energiebron door capa-citieve koppeling of inductieve koppeling. In ieder geval is echter een eis, dat het oppervlak van het voorwerp nooit blootstaat aan thermische denaturering door de warmte, die in de elektrische ontlading wordt ontwikkeld.

35 Een gas, dat niet polymeriseert in de plasma- 800 3 9 56 k toestand, is een gas, waaruit produkten met hoge molecuulgevichten niet worden gevormd, wanneer het lage temperatuur plasma wordt opgewekt in de lage druk atmosfeer van het gas. Geschikte gassen zijn hoofdzakelijk anorganische gassen, waarvan voorheelden zijn helium, 5 neon, argon, stikstof, stikstofoxide, stikstofdioxyde, zuurstof, lucht, koolmonoxyde, kooldioxyde, waterstof, chloor en waterstof-chloride. Deze gassen worden ofwel afzonderlijk ofwel als mengsel van twee of meer soorten toegepast. De druk van de gasatmosfeer in de plasma-ontwikkelkamer is in het traject van 0,001-10 Torr en bij 10 voorkeur van 0,01-1 Torr, teneinde een stabiele plasma-ontlading te krijgen.

De volgende trap is het bekleden van het aldus met plasma behandelde oppervlak van de foelie of het vel van de op vinylchloride gebaseerde hars met een waterige oplossing van een 15 polyvinylalcohol. Elk type polyvinylalcohol kan in de werkwijze volgens de uitvinding worden toegepast, inclusief volledig verzeepte polyvinylaleoholen en gedeeltelijk verzeepte polyvinylalcoholen, voor zover een waterige oplossing van het polymeer kan worden bereid. In de meeste gevallen wordt de voorkeur gegeven aan polyvinylalco-20 holen met een verzepingsgraad van meer dan 95 %· De gemiddelde poly-merisatiegraad of het gemiddeld molecuulgevieht van de polyvinylalcohol is ook niet beperkend. Deze parameters van de polyvinylalcohol moeten bepaald worden in overeenstemming met het gewenste gedrag van de daarvan vervaardigde polariserende foelie of vel. De 25 concentratie en de viscositeit van de waterige oplossing zijn de factoren, die de dikte bepalen van de bekledingslaag van de polyvinylalcohol op het oppervlak van de foelie of het vel van de op vinylchloride gebaseerde hars, die moet worden bekleed en moet bijgevolg worden bepaald in overeenstemming met de gewenste polari-30 serende energie. In het algemeen gesproken kunnen bekledingslagen met voldoende dikte nauwelijks worden verkregen met een waterige oplossing van een polyvinylalcohol in een concentratie kleiner dan 0,1 gew.#, terwijl eenwaterige oplossing van een polyvinylalcohol in concentratie van meer dan enkele tientallen gew.^ met moeite 35 wordt verkregen als gevolg van de beperkte oplosbaarheid van het 800 3 9 56 ·' * 5 polymeer in water. Wanneer een bekledingslaag van een polyvinyl-alcohol met een dikte groter dan wordt verkregen met een waterige oplossing van de polyvinylalcohol met de maximale concentratie gewenst is, wordt aanbevolen het bekleden met de oplossing enkele 5 malen te herhalen, waarbij na het bekleden steeds wordt gedroogd.

Gewoonlijk wordt de voorkeur gegeven aan een dikte van 0,001-0,1 mm.

Anders dan het oppervlak van een foelie of vel van een op vinylchloride gebaseerde hars, die niet behandeld is met lage temperatuur plasma, stoot het met plasma behandelde opper-10 vlak van de foelie of vel een waterige oplossing niet af, zodat de waterige oplossing van de polyvinylalcohol gelijkmatig op het oppervlak kan worden uitgespreid, onafhankelijk van de bekledingsmethode, welke kan zijn dompelen, borstelen, sproeien of een andere geschikte methode. Hoewel niet essentieel, wordt het met plasma behandelde 15 oppervlak van de foelie of vernet de waterige oplossing van de polyvinylalcohol bij voorkeur zo spoedig mogelijk na voltooien van de plasmabehandeling bekleed teneinde niet beïnvloed te worden door een mogelijke verandering in de gunstige oppervlakteconditie, die is verkregen door de plasmabehandeling. Praktisch worden geen merk-20 bare veranderingen waargenomen in de affiniteit van het met plasma behandelde oppervlak voor de waterige oplossing van de polyvinylalcohol, wanneer het bekleden plaats heeft binnen 2b uren na voltooien van de plasmabehandeling.

De foelie of het vel voor het substraat, bekleed 25 met de waterige oplossing van de polyvinylalcohol, wordt vervolgens zodanig gedroogd, dat de gedroogde laag van de polyvinylalcohol vast aan het oppervlak van het substraat is gebonden. Dit drogen heeft plaats bij een temperatuur van kamertemperatuur tot 130° C en, bij voorkeur, van 50-70° C. In ieder geval moet er voor worden gezorgd 30 dat geen thermische deformatie van de substraat foelie of vel van de op vinylchloride gebaseerde hars plaats heeft bij een excessief hoge droogtemperatuur. Desgewenst kan het drogen worden uitgevoerd onder verminderde druk voor versnellen van het verdampen van water.

Ook moet worden vermeden, dat schuimen of belvorming plaats heeft 35 door de waterdamp, die in de waterige bekledingslaag tijdens het 800 3 9 56 6 drogen wordt gevormd.

De gedroogde bekledingslaag van de polyvinylal-eohol wordt vast en integraal gebonden aan het oppervlak van de substraat foelie of vel en wordt niet langer afgetrokken in de volgende 5 trap van verwerken tot de gewenste polariserende foelie of vel. Deze onverwacht sterke binding, ook zonder de toepassing van een hecht-middel, wordt waarschijnlijk verkregen door het vergroten van de bevochtigbaarheid, de vorming van functionele groepen en het ruwen op het oppervlak van het substraat, dat behandeld is met lage tem-10 peratuur plasma,

De volgende trap van de werkwijze volgens de uitvinding is het strekken van de foelie of vel van de op vinylchlo-ride gebaseerde hars, dat integraal bekleed is met de polyvinyl-alcohol. Dit mono-axiaal strekken heeft plaats door toepassen van 15 een gebruikelijke strekrol bij een temperatuur van ongeveer 50-200°C. De strekverhouding is gewoonlijk in het traject van 1,5-10 en bij voorkeur van 2-5 maal de niet gestrekte lengte van de foelie of vel vanuit het oogpunt van verkrijgen van een voldoende mate van polymer is er en. Het is waard op te merken, dat in deze strektrap, de 20 bekledingslaag van de polyvinylalcohol nooit wordt afgetrokken van het oppervlak van het substraat, waardoor de vaste hechting behouden blijft ook na voltooien van het strekken met de grootste strekverhouding, wat een zeer opmerkelijk voordeel is van de werkwijze volgens de uitvinding, vergeleken bij de bekende werkwijzen.

25 De gestrekte samengestelde foelie of vel wordt vervolgens onderworpen aan de behandeling of het verven met jodium. Deze behandeling is zeer bekend en zonder bepaalde beperkingen en de gestrekte samengestelde foelie of vel wordt gedompeld in een waterige oplossing met bijvoorbeeld daarin opgelost jodium en kaliurn-30 jodide.

Het is gewenst dat, na voltooien van de jodium-behandeling, de foelie of het vel wordt onderworpen aan de stabili-seerbehandeling met het doel verspilling van jodium te vermijden.

Deze stabiliseerbehandeling heeft plaats door dompelen van de met 35 jodium behandelde foelie of vel in een waterige oplossing met 800 39 56 τ "bijvoorbeeld boorzuur, natriumthiosulfaat en kaliumjodide, indien nodig onder verhitting op een temperatuur tot 6 0° C.

De aldus verkregen polariserende foelie of vel wordt vervolgens, naar behoefte, onderworpen aan een warmtebehande-5 ling om het gewenste produkt te verkrijgen. Wanneer produkt in de vorm van een betrekkelijk dik vel is, kan het als zodanig worden toegepast, maar wanneer het een dunne foelie is, kan de dunne polariserende foelie worden aangebracht tussen foelies van bijvoorbeeld cellulosetriacetaat, om een polariserend vel of plaat te 10 krijgen, die gemakkelijk te hanteren is. In alle gevallen is het gewenst, voor vergroten van de vochtbestandheid van de polariserende foelie of vel, dat het oppervlak daarvan wordt bekleed met een waterige emulsie van een acrylhars, copolymeren van etheen en vinyl-acetaat of vinylideenchloridehars voor vormen van een over de rand 15 bekledende laag,

Een alternatieve methode voor verkrijgen van een mechanisch bestendig polariserend vel volgens de uitvinding is, dat twee vellen van een vinylchloridehars elk worden onderworpen aan de plasmabehandeling, op één oppervlak worden bekleed met een 20 laag van de polyvinylalcohol, gevolgd door strekken en de jodium-behandeling als hiervoor beschreven en op zodanige wijze met elkaar gelamineerd, dat de lagen van de polyvinylalcohol in direct contact zijn met elkaar en de blote oppervlakken van de substraat vellen aan de buitenkant liggen.

25 De uitvinding verschaft een nieuwe werkwijze voor de vervaardiging van polariserende foelies of vellen met een uitstekend gedrag, goedkoop in een continu proces. De polariserende foelies of vellen volgens de uitvinding kunnen worden toegepast als zonneglas, optische toepassing, tentoonstellingen, spanningsinspec-30 tie instrumenten, anti-verblindingsbedekkingen voor automobielen en dergelijke.

De uitvinding wordt verder toegelicht in de volgende voorbeelden.

35 Voorbeeld I

8001956 8

Een harsmateriaal, dat bestond uit 100 gev.dln. van een homopolymere polyvinylchloridehars met een gemiddelde polymerisatiegraad van ongeveer 700 (TK-700, een produkt van Shin-Etsu Chemical Co., Japan), 5 gev.dln. van een op epoxy gebaseerde 5 stabilisator (0-130P, een produkt van Adeka Argus Chemical Co., Japan), 0,2 gev.dl. calciumstearaat en 1,0 gev.dl. van een organo-tin bevattende stabilisator (T-17MJ, een produkt van Katsuda Kako Co., Japan) werd in een roller 10 min. bij 180° C gemalen en vervolgens door persvormen bij 185° C gevormd tot een vel met een dikte 10 van 0,2 mm.

Dit vel verd gebracht in een inrichting voor plasma-opvekking en beide oppervlakken van het vel werden 10 min. blootgesteld aan de atmosfeer van lage temperatuur plasma, opgewekt door de elektrische ontlading onder toepassing van een 150 Watt 15 hoogfrequente elektrische energie bij 13,56 MHz, waarbij de druk in de plasmakamer werd ingesteld en gehouden op 0,U Torr door doorvoeren van argongas onder verminderde druk.

Het aldus met plasma behandelde substraatvel werd gedompeld in een 5 gev.^'s waterige oplossing van een poly-20 vinylalcohol met een gemiddelde polymerisatiegraad van ongeveer 2000 en een verzepingsgraad van ongeveer 98,5 % of meer (Poval C-20, een produkt van Shin-Etsu Chemical Co.), opgetrokken uit de oplossing en drie dagen aan de lucht gedroogd voor vormen van bekle-dingslagen van de polyvinylalcohol, die vast is gebonden aan de 25 oppervlakken van het substraatvel.

Het met polyvinylalcohol beklede substraat vel van de polyvinylchloridehars werd vervolgens gestrekt door toepassing van een strekmachine bij 90° C en met een strekverhouding van 300 %.

30 Dit gestrekte vel werd onderworpen aan een jodium- behandeling door 30 seconden dompelen in een waterige oplossing, die 1,5 gew.J? jodium en 7,5 gev.# kaliumjodide bevatte, gevolgd door een stabiliseerbehandeling door dompelen gedurende 1 min. in een waterige oplossing, die 10 gew.J? boorzuur, 0,2 gew.% natriumthiosul-35 faat en 0,25 gev./S kaliumjodide bevatte.

800 3 9 56 9

Het polariseergedrag van het aldus verkregen vel was als volgt.

licht transmissie door een enkel vel ^0,8 %

Licht transmissel door 2 vellen onder een 5 rechte hoek gekruisd 2,3 %

Mate van polarisatie 92,0 %

Voorbeeld II

Een harsmateriaal dat bestond uit 50 gew.dln. van 10 een homopolymere polyvinylchloridehars met een gemiddelde polymeri-satiegraad van ongeveer 700 (TK-700, een produkt van Shin-Etsu Chemical Co.), 50 gew.dln. van een copolymeer van vinylchloride en vinylacetaat (SC-500T, een produkt van dezelfde fabrikant), 0,2 gew.dl. calciumstearaat en 1,0 gev.dl. van een organotin bevattende 15 stabilisator (M-101D, een produkt van Tokyo Fine Chemical Co.,

Japan) werd in een roller 10 min. bij 160° C gemalen en vervolgens - door persvormen bij 170° C gevormd tot een vel met een dikte van 0,5 mm.

Dit vel werd onderworpen aan de behandeling met 20 lage temperatuur plasma onder dezelfde omstandigheden als in voorbeeld I, met dien verstande, dat de druk van de atmosfeer werd gehouden op 0,2 Torr in plaats van 0,U Torr.

Dit met plasma behandelde vel werd gedompeld in een 10 gew.5? waterige oplossing van een polyvinylalcohol met een 25 gemiddelde polymerisatiegraad van ongeveer 500 en een verzepings-graad van ongeveer 98,5 % of meer, (Poval C-05, een produkt van Shin-Etsu Chemical Co.) en vervolgens opgetrokken en aan de lucht gedroogd voor vormen van bekledingsfilm van de polyvinylalcohol, die vast gebonden is aan beide oppervlakken van het substraat vel. Het 30 aldus verkregen, met polyvinylalcohol beklede vel, werd vervolgens gestrekt met behulp van een strekmaehine bij Έ0° C en net een strek-verhouding van 200 %.

De jodiumbehandeling van het gestrekte vel had plaats door dompelen van het vel gedurende 15 sec. in een waterige 35 oplossing met 3,0 gew.jS jodium en 7,5 gew,% kaliumjodide, gevolgd 80039 56 10 door een stabiliseerbehandeling door dompelen van het vel gedurende 1 min. in een waterige oplossing met 7,5 gew.$ boorzuur, 0,2 gev.% natriumthiosulfaat en 0,25 gew.$ kaliumjodide bij 6o° C.

Het polariseergedrag van het aldus verkregen vel 5 was als volgt.

Licht transmissie door een enkel vel 27,6 %

Licht transmissel door 2 vellen, onder een hoek van 90° gekruisd 1,6 %

Polariseergraad 92,5 % 10

Voorbeeld III

Een in de handel verkrijgbaar polyvinylchloride-harsvel met een dikte van ongeveer 0,2 mm (PL-vel, een produkt van Shin-Etsu Polymer Co., Japan) werd geplaatst in een apparaat voor 15 plasma-opwekking en beide oppervlakken van het vel werden 5 min.

blootgesteld aan de atmosfeer van lage temperatuur plasma, opgewekt door de elektrische ontlading onder toepassing van een 300 Watt ; hoogfrequente elektrische energie bij 13,56 MHz, waarbij de druk in 4 de plasmakamer werd ingesteld en gehandhaafd op 0,H Torr door door-20 voeren van zuurstofgas onder verminderde druk.

Het aldus met plasma behandelde vel werd gedompeld in een 7 gew.^’s waterige oplossing van een polyvinylalcohol met een gemiddelde polymerisatiegraad van ongeveer 1700 en een ver-zepingsgraad van ongeveer 98,5 f (Poval C-17, een produkt van Shin-25 Etsu Chemical Co.), opgetrokken en aan de lucht gedroogd voor het vormen van bekledingslagen van de polyvinylalcohol, die vast aan de oppervlakken van het substraat vel zijn gebonden.

Het met polyvinylalcohol beklede vel werd gestrekt door toepassen van een strekmachine bij 100° C en met een 30 sterkverhouding van 250 % en vervolgens onderworpen aan de jodium-behandeling door dompelen gedurende 20 min. in een waterige oplossing, die 2 gew./É jodium en 15 gew.J» kaliumjodide bevatte, gevolgd door de stabiliseerbehandeling door het dompelen gedurende 1 min. in een waterige oplossing, die 10 gew.# boorzuur, 0,2 gev,% natrium-35 thiosulfaat en 0,3 gev.# kaliumjodide bevatte, bij 60° C.

800 39 56 11

Het nolariseergedrag van het aldus verkregen vel was als volgt.

Licht transmissie door een enkel vel 37 %

Licht transmissie door 2 vellen onder een 5 hoek van 90° gekruisd 2,2 %

Mate van polarisatie 93*2 % 10 8003956

Claims

1. Werkvij ze voor de vervaardiging van een polariserende foelie of vel, welke omvat (a) onderwerpen van een substraat foelie of vel 5 van een op vinylchloride gebaseerde hars aan blootstellen aan een atmosfeer van lage temperatuur plasma van gas, dat in plasma conditie niet polymeriseert, (b) bekleden van de met plasma behandelde substraat foelie of vel met een waterige oplossing van een polyvinyl- 10 alcohol, (c) drogen van de aldus beklede foelie of vel voor vormen van een bekledingslaag van de polyvinylalcohol, die vast gebonden is aan het oppervlak van de substraat foelie of vel, (d) mono-axiaal strekken van de met polyvinylal- 15 cohol beklede foelie of vel, en (e) onderwerpen van de aldus gestrekte foelie of vel aan een jodiumbehandeling.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de polyvinylalcohol een verzepingsgraad heeft van ten- 20 minste 95 %>

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bekledingslaag van de polyvinylalcohol, die vast gebonden is aan het oppervlak van de substraat foelie of vel, een dikte heeft in het traject van 0,001-0,1 mm. 25 k, Werkwijze volgens conclusie 1, met het ken merk, dat het drogen in trap (c) plaats heeft bij een temperatuur van 50-70° C.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat strekken in trap (d) plaats heeft bij een temperatuur van 30 50-200° C.

6, Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de strekverhouding in trap (d) van 1,5-10 maal de niet gestrekte lengte is. Λ 800 3 9 56 35