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Verfahren zur Herstellung von Polarisationsfiltern Die vorliegende
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polarisationsfiltern, die als
Vorsatzfilter zur Projektion und als Polarisationsbrillen zur Betrachtung von Stereofilmen,
zur Erzielung einer blendfreien Fahrzeugbeleuchtung als photographische Filter und
für ähnliche. Anwendungszwecke verwendet werden können. .
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Es ist bekannt, daß gefärbte Cellulosematerialien, wie z. B. Cellulosehydratfolien,
wenn sie mechanisch gestreckt werden, ein gewisses Polarisationsvermögen erhalten.
Das den bekannten Erzeugnissen innewohnende Polarisationsvermögen reicht aber für
zu technischen Zwecken bestimmte Polarisationsfilter nicht ohne weiteres aus.
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Es wurde nun gefunden, daß Polarisationsfilter mit besonders hohemPolarisationsvermögen
und besonders hoher Transparenz aus Folien von organischen Kolloiden, wie z. B.
Cellulosehydrat, die in irgendeinem Stadium ihres Herstellungsprozesses oder während
des ganzen Herstellungsprozesses eine starke mechanische Streckung - erfahren haben,
in der Weise erhalten werden können, daß man die Oberflächenschichten einfärbt.
Abweichend von bekannten Verfahren, bei denen die Folien im wesentlichen durch und
durch gefärbt werden, werden bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung nur die
äußeren Schichten gefärbt. Je mehr Farbstoff in den Oberflächenschichten festgehalten
und je weniger Farbstoff in das Innere der Folie eintritt, um so besser sind die
Polarisationseigenschaften der Folien. Folien, die beispielsweise zu etwa 9/5 des
ganzen Querschnittes eingefärbt sind, erwiesen sich als außerordentlich wirksam.
Aber auch bei Folien, bei denen von beiden Oberflächen aus der Farbstoff bis -zu
1/s der Foliendecke eingedrungen ist, zeigen ein noch wesentlich besseres Polarisationsvermögen
als Folien, bei denen der Farbstoff das gesamte Innere der Folie durchdrungen hat.
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Es ist schon bekannt, dichroltische Substanzen, wie z. B: dichroitische
Farbstoffe, auf die Oberfläche einer Folie aus durchsichtigem Material aufzubringen.
Ein Eindringen dieser Substanzen in die Oberflächenschichten der Folien erfolgt
aber bei diesem bekannten Verfahren nicht.
Um die erfindungsgemäße
Einfärbung der Oberflächenschichten der Folien zu erzielen, muß man es vermeiden,
daß die Folien während des Färbeprozesses eine Aufquellti;iQ>.. erfahren, bmv. Folien
zu färben, die Ser.: aufgequollen sind. plan darf daher bei ',der Färbung und bei
den der Färbung uniliittelbar vorllergell°adelf Arbeitsgängen gemäß weiterer Ausgestaltung
der Erfindung keine Ouellung bewirkenden Zusätze, wie Alkalien bzw. sonstige basische
Substanzen oder Salze, verwenden. Ferner ist es vorteilhaft, wenn man die Folien
unmittelbar vor und gegebenenfalls auch während des Färbens einer Behandlung mit
adstringierend wirkenden Stoffen, wie z. B. starken Säuren, wie z. ß. Jodwasserstoffsäure,
sauren Metallsalzen, wie z. B. Alaune, Tannin, Formaldehyd o. .dgl., unterwirft.
Da mechanisch stark gestreckte Folien weniger leicht zur Quellung neigen als normale
Folien, ist es zweckmäßig, die Einfärbung erst nach crfolgter Streckung vorzun;hinen.
Durch Mikrotonlschnitte läßt sich ohne weiteres kontrollieren, wie weit der Farbstoff
-von der Oberfläche aus in die Folien eingedrungen ist, und unter Beachtung der
vorstehend angegz:beneil Maßnahmen läßt sich bei entsprechender Bemessung der Einwirkungszeit,
der Farbstoffkonzentratioii und der Einwirkungstemperatur eine Färbung, die weitgehend
auf die Oberfläche beschränkt ist, erzielen.
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Zur Färbung werden die zum Färben von organischen Kolloidfolien üblichen
Farbstoffe, insbesondere Substantive Baumwollfarbstoffe (z. B. lichtechte Siriusfarben),
verwendet. So sind u. a. Kunstseidenschwarz und Direktgrau, Mischungen aus Oxamingrün
G, Diailiinbraun und Diaminblau geeignet. Als zur Färbung geeignet seien ferner
lo-l, Selen, Wismut, Tellur usw. erwähnt, wobei Jod vorzugsweise in Form von Jodwasserstoffsäure
oder Jodwasserstoffsä ure abspaltenden Jodverbindungen Anwendung findet. _ Bei der
Benutzung substantiver Farbstoffe ist zwar die gefärbte Oberflächenschicht nicht
so exakt begrenzt wie beispielsweise bei der Färbung mit Jodwasserstoffsäure, jedoch
ist die erzielte Polarisationswirkung auch hierbei um so größer, je mehr Farbstoff
in den Ob.erflächenschicht@en vorhanden ist und je weniger Farbstoff in das Innere
der Foli< eindringt.
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Abweichend von .den üblichen Färbeinethoden finit Substantiven Farbstoffen
kominen diese Farbstoffe ohne quellend wirkende Zusätze, insbesondere Salzzusätze,
zur Anwendung.
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Die Einfärbung mit Jod erfolgt zwecki n, ißi unter Verwendung von
wäßrigen Jorl--wasserstoffsäurelösungen, wobei gegebenenfalls noch schwach wirkende
Oxydationsmittel mitverwendet werden. @'orteilbaft ist die Einfärbung so vorzunehmen,
daß eine i#ansparenz von 2o bis 50 °/o erzielt wird. ;:hie Einfärbung mit
Metallen bzw. Jletalläiden, wie Wismut, Selen, Tellur, erfolgt durch Reduktion ihrer
Sauerstoffsäuren mittels Hydrazinhydrats oder seinen Salzelf. Wesentlich ist, daß
diese Säuren in hoher Konzentration zur Anwendung gelangen und nur kurz. auf die
zu färbenden Folien einwirken. Falls bei Anwendung der Säuren in hoher, z. B. in
der -Nähe- der Sättigung ge-;egeilen Konzentration diese infolge der geringen Quellung
nicht genügender Menge aufziehen, empfiehlt es sich, die Folien durch Eintauchen
in Wasser leicht anquellen zu lassen. Basisch wirkende Ouellzusätze sollen jclocli
hierbei vermieden werden. Die leicht vorgequollenen Folien werden dann in die konzentrierten
Säurelösungen eingetaucht, so daß das Eindringen der Säuren iin wLseiitliehen durch
Diffussion erfolgt. wolxi rlie Eindrmgtiefe durch die zur Diffusion erforderliche
Zeit bestimmt ist. hierauf erst bringt man die Folien in die Reduktionsmittellösungen,
in denen dann die Ausfällung der färbenden Substanzen erfolgt.
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Falls zum Einfärben der Folien Substanzen verwendet werden, d_e eine
gewiss Flüchtigkeit besitzen, empfiehlt es sich, die Folien mit einer Schutzschicht,
die die Folien tipporös macht, zu überziehen. Als geeignete Materialien hierfür
haben sich -N itro- und Acetylcellulose, Celluloid, farblose Kunstharze und ähnliche
:Materialien, die in geeigneten Lösungsmitteln zur Anwendung kommen, erwiesen.
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Besonders wirksame Polarisationsfilter werden aus Cellulosehydratfolien
erhalten, deren Herstellung in der Weise erfolgte, daß das nach dein Ausgießen der
Viscose erhaltene Band zunächst, zweckmäßig in einem n @utralen Salzbad, ankoaguliert,
hierauf einer mechanischen Streckung und anschließend der endgültigen Auskoagulation
unterworfen wurde. Das Ausgießen der Viscose kann unter Verwendung einer Gießunterlage,
wie z. B. .einer Gießtrommel, erfolgen. Man kann aber auch ohne Verwendung einer
Unterlage arbeiten, also beispielsweise die Viscose direkt in das Koagul.ationsbad
einspritzen. Das neutrale Salzbad kann beispielsweise aus einer Lösung voll Ammoniumsulfat
bestehen. Durch das Ankoagulieren in dieseln Bad erfährt :las Viscoseband eine erhebliche
Verfestigung, so daß es von der Gießunterlage abgenommen und einer besonders kräftigen
Streckung unterworfen werden kann. Die Streckung erfolgt zweckmäßigerweise bis
kurz
vor die Zerreißgrenze. Das Band wird dann in gestrecktem Zustand in einem sauren
Bad endgültig auskoaguliert, und die Weiterbehandlung und Färbung erfolgt in der
von der Herstellung gefärbter Cellulosehydratfolien her bekannten Weise. Da nach
Beendigung der Auskoagulation die Einzelteilchen des kolloidalen Materials der Folie
in ihrer Struktur weitgehend fixiert sind, braucht die Weiterbehandlung nicht unbedingt
in gestrecktem Zustand zu erfolgen.
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Bei der Herstellung :der erfindungsgemäßen Polarisationsfilter hat
sich herausgestellt, daß Folien, die in Form eines endlosen Bandes hergestellt sind,
besonders stark gestreckt werden können, ,da bei ihnen ;die Gefahr des Zerreißens
geringer als bei einem endlosen Band ist. Die Herstellung des endlosen Bandes erfolgt
in -der Weise, daß die Viscose auf die Oberfläche einer Trommel gegossen wird. Die
mit der Viscose bedeckte Trommel wird dann in ein neutrales Salzbad gebracht, die
ankoagulierte Viscoseschicht von der Trommel abgenommen und über zwei in gleichem
Drehsinn sich drehende Walzen, die mittels einer Spannvorrichtung kontinuierlich
in steigendem Maße voneinander entfernt werden können, gelegt. Die Streckung erfolgt
dann durch die Betätigung der Spannvorrichtung.
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Ferner wurde gefunden, daß Folien mit besonders guter Polarisation
dann erhalten werden, wenn der Herstellungs- und Strekkungsprozeß der neuen Folien
so geführt wird, daß die fertige gefärbte Folie eine Breitenschrumpfung auf t/4
bis % der ursprünglichen Breite und mehr erfahren hat. Auch wenn die Breitenschrumpfung
nicht so weit getrieben wird, werden brauchbare Folien erhalten. Die vorstehend
erwähnte Breitenschrumpfung wird im wesentlichen durch eine starke mechanische Streckung
erzielt. Begünstigt wird das angestrebte Ziel dadurch, daß man als Ausgangsmaterial
Zellstoffe verwendet, die einen besonders hohen Gehalt an a-Cellulose (etwa 9o bis
aufweisen bzw. Zellstoffe, die .aus Baumwollinters hergestellt sind. Auch die Art
der Herstellung der Viscose ist für die Erzielung einer hinreichenden Breitenschrumpfung
von Bedeutung. So wurde gefunden, daß eine Viscose, .die bei einer Temperatur von
etwa 2o' einer zweitägigen Vorreife unterworfen wurde und bei deren Nachreife ein
Salzpunkt von etwa a bis 3 eingehalten wurde, `bei der Ankoagulation im neutralen
Salzbad eine Folie liefert, die eine für die anschließende Streckung und für die
angestrebte Breitenschrumpfung besonders günstige Mizellarstruktur aufweist. Die
Folien für die neuen Polarisationsfilter werden zweckmäßigerweise in einer Stärke
unter o,oa mm verwendet. Als besonders geeignet haben sich Folien mit einer Stärke
von 0,005 mm erwiesen. Die Viscose wird zu diesem Zweck auf die Gießunterlage in
einer Stärke von 0,25 bis 0,3 mm ausgegossen.
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Auch Cellulosehydratfolien, die nach dem Kupferoxyd-Ammoniakverfahren
hergestellt wurden, können für die Herstellung der neuen Filter Verwendung finden.
Auch hierbei wird die Streckung vor der endgültigen Auskoagulation vorgenommen.
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Die erfindungsgemäß erhaltenen Polarisationsfolien werden, nachdem
sie mit einer Schutzschicht überzogen sind, zweckmäßig, nachdem noch eine Schicht
von Kanadabalsam oder einem ähnlichen Material auf die Folien aufgebracht ist, mit
Schutzgläsern versehen. Dabei empfiehlt .es sich, solche Glassorten zu verwenden,
.die ein hohes Absorptionsvermögen für kurzwellige Strahlen (Ultraviolett), wie
z. B. Bleigläser, besitzen.
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Die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angeführten
Einzelheiten bilden nur insoweit Gegenstand der Erfindung, als sie mit dem Inhalt
der Ansprüche übereinstimmen.