DE69006533T2

DE69006533T2 - Blendfreie polarisierende Platte aus Polycarbonat.

Info

Publication number: DE69006533T2
Application number: DE69006533T
Authority: DE
Inventors: Katsushige C O Mitsubi Hayashi; Ryozo Kawai; Takao Kawaki; Masaki C O Mitsubishi G Nagata
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: US5051309A; EP0395019A3; DE69006533D1; JPH0339903A; EP0395019B1; EP0395019A2

Description

Die Erfindung betrifft eine polarisierende Platte mit einer Schutzschicht, die aus einer Folie oder einem Film aus einem Polycarbonat besteht, und die eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit und Wärmebeständigkeit hat und die gegenüber weißem Licht keinen gefärbten Interferenzsaum bildet. Wegen der obigen ausgezeichneten Eigenschaften kann die erfindungsgemäße polarisierende Platte mit Vorteil zur Erzielung einer Blendfreiheit verwendet werden, z.B. bei Gläsern von Sonnenbrillen oder Schutzbrillen, Fensterabdeckungen und Sonnenblenden von Automobilen.
Es ist gut bekannt, daß polarisierende Platten aus Folien oder Filmen ein ausgezeichnetes Verhalten als blendfreie Materialien haben und daß diese für die Gläser von Sonnenbrillen und Schutzbrillen verwendet werden. Eine polarisierende Platte aus einer Folie mit einer Polarisierenden Funktion hat gewöhnlich eine Struktur, bei der Oberflächenschutzschichten von herkömmlichen polarisierenden Platten aus Cellulosefolien, wie Triacetylcellulosefolien, Acrylfolien oder Polyesterfolien, bestehen. Polycarbonatfolien haben noch keine gewerbliche Akzeptanz als Oberflächenschutzschichten von polarisierenden Platten trotz der Tatsache gefunden, daß sie wegen ihrer ausgezeichneten Schlagfestigkeit und Wärmebeständigkeit erwartungsgemäß als Oberflächenschutzschichten eingesetzt werden könnten.
Ein Grund hierfür besteht in dem gefärbten Interferenzsaum in einer Polycarbonatfolie, der zwar bei üblichem Licht nicht stört aber bei polarisierendem Licht im Vergleich zu einer anderen Harzfolie auftritt.
Da in Polycarbonatfolien, verglichen zu anderen Harzfolien Doppelbrechungseigenschaften sehr schwierig zu kontrollieren sind, schließt diese Schwierigkeit weiterhin die Verwendung als Schutzschicht für eine polarisierende Platte aus.
Das Auftreten eines gefärbten Interferenzsaums vermindert den Handelswert. Wenn weiterhin Gläser von Sonnenbrillen mit einer Linse aus einer polarisierenden Platte mit einer Oberflächenschutzschicht, die einen gefärbten Interferenzsaum haben kann, über lange Zeiträume getragen werden, dann ermüden die Augen. In extremen Fällen kann dies Kopfschmerzen bewirken. Dies ist nicht gut für die Gesundheit. Insbesondere dann, wenn eine polarisierende Platte bei der Herstellung von Linsen von Gläsern für Sonnenbrillen mit einer gekrümmten Oberfläche verarbeitet wird, wird das Auftreten eines gefärbten Interferenzsaums stark erleichtert, und die resultierenden Linsen können nicht zufriedenstellend für Gläser von Sonnenbrillen und Schutzbrillen verwendet werden.
Einige der benannten Erfinder haben die Entwicklung von Linsen für Gläser von Sonnenbrillen und Schutzbrillen mit geringer optischer Verzerrung, guten Antiblendeffekten und ausgezeichneter Wärmebeständigkeit und Schlagfestigkeit untersucht. Sie haben daher ein Verfahren zur Herstellung einer polarisierenden Polycarbonatlinse gefunden. Dieses Verfahren umfaßt die Laminierung von Polycarbonatfilmen oder folien auf beide Seiten einer polarisierenden dünnen Schicht, bestehend aus einem Polymerfilm und einem auf dem Polymerfilm orientierten dicroitischen Farbstoff, um eine polarisierende Platte mit einer Dicke von 0,5 bis 2,5 mm herzustellen und die allmähliche Verformung dieser polarisierenden Platte unter Druck von nicht mehr als 1,2 kg/cm² bei einer Temperatur von mindestens 135ºC und bis zu einer Temperatur, die mindestens 30ºC höher ist als die Glasübergangstemperatur des Polycarbonats der polarisierenden Platte, bevor die polarisierende Platte die Glasübergangstemperatur des Polycarbonats erreicht. Auf diese Weise wird die gekrümmte polarisierende Platte zu einem Krümmungsradius von mindestens 80 mm verformt (vergleiche JP-OS Nr. 22538/89).
Dieses Verfahren ist im Vergleich zu herkömmlichen Linsen mit einer bekannten Polycarbonat-Schutzschicht hinsichtlich der optischen Verzerrung und des Blendfrei-Effekts erheblich verbessert. Wenn es jedoch tatsächlich zur Herstellung einer Linse verwendet wird, dann wird festgestellt, daß ein geringfügig verfärbter Interferenzsaum beobachtet wird. Es ist daher eine weitere Verbesserung notwendig.
Insbesondere ist der gefärbte Interferenzsaum bei dem Verfahren gemäß der oben genannten Druckschrift, bei dem die polarisierende Polycarbonatplatte bei einer festen Temperatur und bei festem Druck deformiert ist, nur schwierig zu entfernen. Beim Test der in den Beispielen 1 und 2 der obigen Druckschrift erhaltenen Linsen auf einen gefärbten Interferenzsaum, wie unten beschrieben, wurde festgestellt, daß die Linsen bestenfalls die Bewertung C hatten.
Die benannten Erfinder haben ihre Untersuchungen weitergeführt, um eine polarisierende Polycarbonatplatte zu entwickeln, die ein weiter vermindertes Auftreten eines gefärbten Interferenzsaums und eine hohe praktische Anwendbarkeit im Vergleich zu dem herkömmlichen Produkt besitzt. Als Ergebnis haben sie gefunden, daß der Verzögerungswert der Polycarbonatfolie selbst eine starke Beziehung zu dem Auftreten eines gefärbten Interferenzsaums hat. Durch Verwendung einer Polycarbonatfolie mit einem Verzögerungswert oberhalb einer bestimmten Grenze wird die obige Aufgabe gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine polarisierende Polycarbonatplatte zur Erzielung einer Blendfreiheit bereitgestellt, die eine polarisierende dünne Schicht, bestehend aus einem Polymerfilm mit einer darauf adsorbierten und in dem Polymerfilm orientierten dicroitischen Substanz und einer Polycarbonatfolie mit einem Verzögerungswert von mindestens 2000 nm, die an eine oder beide Oberflächen der polarisierenden dünnen Schicht gebunden ist, aufweist.
Durch Verwendung einer Polycarbonatfolie mit dem obigen Verzögerungswert tritt überhaupt kein gefärbter Interferenzsaum in der erfindungsgemäßen polarisierenden Polycarbonatplatte auf oder er tritt nur in einem solchen geringen Ausmaß auf, daß die praktische Anwendbarkeit nicht gestört wird. Die erfindungsgemäße Platte hat auch eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit und Wärmebeständigkeit.
Erfindungsgemäß wird der Verzögerungswert (R nm) durch die folgende Gleichung definiert:
Verzögerungswert (R) = Δn × d
darin bedeutet Δn die Doppelbrechung der Polycarbonatfolie und d die Dicke (nm) der Folie.
Durch Verwendung einer Polycarbonatfolie mit einem Verzögerungswert (R) von mindestens 2000 nm, bevorzugt mindestens 3000 nm, als Schutzschicht kann eine polarisierende Polycarbonatplatte zur Erzielung einer Blendfreiheit ungeachtet der Dicke der Polycarbonatfolie und dem Bildungsverfahren der gekrümmten Oberfläche erhalten werden. Der Verzögerungswert (R) der erfindungsgemäß verwendeten Polycarbonatfolie ist mindestens 2000 nm, vorzugsweise mindestens 2500 nm, besonders bevorzugt mindestens 3000 nm. Es gibt keine besondere Obergrenze und im allgemeinen ist die Obergrenze nicht mehr als 20.000 nm. Bei Verwendung einer Polycarbonatfolie mit einem R-Wert von weniger als 2000 nm kann es zum Auftreten eines gefärbten Interferenzsaums in der polarisierenden Platte kommen. Diese Tendenz wird allmählich stärker, wenn der R-Wert weiter abnimmt.
Die erfindungsgemäß verwendete Polycarbonatfolie besteht aus einem Polycarbonat, das sich von 4,4'-Dihydroxydiphenyl-2,2-propan (Bisphenol A) als Hauptkomponente (in einer Menge von vorzugsweise mindestens 80 Mol-%, insbesondere 90 Mol-%) ableitet.
Die erfindungsgemäß verwendete Polycarbonatfolie mit dem obigen Verzögerungswert kann dadurch hergestellt werden, daß man aus dem obigen folienbildenden Polycarbonat durch ein übliches Extrudierungsverfahren oder Gußverfahren eine Folie bildet und die Folie im wesentlichen in einer Richtung unter Erhitzung auf eine Temperatur, die geringfügig höher ist als ihre Glasübergangstemperatur (z.B. etwa 140ºC bis etwa 180ºC) verstreckt. Die Dicke der Folie und ihr Verstreckungsverhältnis beeinflussen den Verzögerungswert (R).
Wenn die Dicke der Polycarbonatfolie vor dem Verstrecken 0,4 bis 1,0 mm beträgt, dann ist das Verstreckungsverhältnis der Folie 1,2- bis 2,0fach. Wenn die Dicke der Folie so gering wie nicht mehr als 100 um vor dem Verstrecken ist, dann ist das Verstreckungsverhältnis 3- bis 4fach. Wenn die Dicke der Folie 1 mm oder mehr vor dem Verstrecken beträgt, dann ist das Verstreckungsverhältnis 1,1- bis 1,5fach. Hinsichtlich der Dicke der Polycarbonatfolie bestehen keine besonderen Beschränkungen. Vom Standpunkt der Durchführbarkeit ist eine geeignete Dicke etwa 30 um bis etwa 40 mm, vorzugsweise etwa 50 um bis etwa 3 mm.
Die Polycarbonatfolie kann eine Folie sein, die aus einem üblichen Polycarbonatharz oder einem Polycarbonatcopolymerharz gebildet worden ist. Die erfindungsgemäß verwendete Polycarbonatfolie kann an ihrer Oberfläche mit einem harten Überzug beschichtet worden sein oder sie kann behandelt worden sein, um die Beständigkeit gegenüber einer Schleierbildung oder einer Verfärbung zu verbessern. Die oben beschriebene Polycarbonatfolie wird an eine oder beide Oberflächen der polarisierenden dünnen Schicht gebunden. Im allgemeinen wird sie vorzugsweise an beide Oberflächen gebunden.
Ein Polyvinylalkoholfilm ist als Polymerfilm geeignet, der als Grundlage der polarisierenden dünnen Schicht verwendet wird. Spezielle Beispiele sind ein Polyvinylalkoholfilm, ein Polyvinylformalfilm, ein Polyvinylacetalfilm und ein verseifter (Ethylen/Vinylacetat) Copolymerfilm. Der Polyvinylalkoholfilm wird besonders bevorzugt.
Beispiele für dicroitische Substanzen (insbesondere dicroitische Farbstoffe), die dazu verwendet werden, um dem Polymerfilm polarisierende Eigenschaften zu verleihen, sind Chlorantin Echtrot (C. I. 28160), Chrysophenin (C. I. 24895), Siriusgelb (C. I. 29000), Benzopurpurin (C. I. 23500), Direkt-Echt-Rot (C. I. 23630), Brilliantblau 6B (C. I. 24410), Chlorazolschwarz BH (C. I. 22590), Direktblau 2B (C. I. 22610), Direkt Himmelblau (C. I. 24400), Diamingrün (C. I. 30295), Congorot (C. I. 22120) und Säureschwarz (C. I. 20470)
Die Adsorption dieser dicroitischen Substanzen oder von Iod auf dem Polymerfilm und ihre Orientierung kann beispielsweise nach der folgenden Verfahrensweise erfolgen.
Der Polymerfilm (insbesondere ein Polyvinylalkoholfilm) wird in eine wäßrige Lösung der dicroitischen Substanz bei Raumtemperatur bis 50ºC eingetaucht, um die dicroitische Substanz auf dem Film zu absorbieren. Sodann wird der Film bei Raumtemperatur bis 80ºC 2,5- bis 8fach in einer Richtung in Wasser verstreckt, in dem ein Additiv, wie Metallionen oder Borsäure, aufgelöst worden sind. Hierdurch wird die Adsorption und Orientierung bewirkt.
Hinsichtlich der Dicke der erfindungsgemäß verwendeten polarisierenden dünnen Schicht bestehen keine besonderen Begrenzungen. Vom Standpunkt des Ausgangsfilms und der Durchführbarkeit ist die Dicke des Films gewöhnlich etwa 20 bis etwa 120 um, insbesondere bevorzugt 30 bis 50 um. Die Bindung der Polycarbonatfolie an die polarisierende dünne Schicht wird durch Anwendung eines hochtransparenten Klebstoffs, z. B. eines üblichen Klebstoffs vom Acryltyp, Epoxytyp oder Urethantyp, bewirkt.
Die polarisierende Polycarbonatplatte hat die inhärenten Eigenschaften der Polycarbonatfolie, der thermischen Beständigkeit und der Schlagfestigkeit, welche Eigenschaften bei anderen polarisierenden Platten vom Polycarbonattyp nicht gesehen werden. Das Problem des Auftretens eines gefärbten Interferenzsaums ist eliminiert worden. Durch ihre Lichtpolarisationsfähigkeit können Glitzererscheinungen von reflektiertem Licht etc. ausgeschaltet werden. Das Produkt hat daher einen hohen Handelswert, und es ist für die Gesundheit der Augen sehr gut. Es wird geeigneterweise für Gläser von Schutzbrillen und Sonnenbrillen, Windschutzscheiben von Automobilen, Windschutzscheiben von Helmen, Schutzscheiben, Abdeckungen, Automobilfenster und Sonnenblenden zur Erzielung einer Blendfreiheit verwendet.
Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschreiben die Erfindung näher. In diesen Beispielen werden die folgenden Meßverfahren angewendet:
(1) Die Lichtdurchlässigkeit wurde mittels eines Spektrophotometers (hergestellt von Hitachi Limited, Warenbezeichnung HITACHI 330) gemessen.
(2) Die Einzelplatten-Lichtdurchlässigkeit, die Parallelposition-Lichtdurchlässigkeit (H&sub0;, die Lichtdurchlässigkeit einer Struktur, erhalten durch so erfolgendes Aufeinanderlegen von zwei polarisierenden Polycarbonatplatten, das die molekulare Orientierung der dünnen polarisierenden Schichten zueinander parallel gelegt ist), die Lichtdurchlässigkeit in Position des rechten Winkels (H&sub9;&sub0;, die Lichtdurchlässigkeit einer Struktur, erhalten durch derartiges Aufeinanderlegen von zwei polarisierenden Polycarbonatplatten, daß die Achsen der molekularen Orientierung der polarisierenden dünnen Schichten einander im rechten Winkel schnitten), waren Mittelwerte, die nach Korrektur der visuellen Empfindlichkeit im sichtbaren Bereich von 400 bis 700 nm erhalten wurden.
Der Polarisationsgrad war wie folgt:
(3) Der Verzögerungswert der Polycarbonatfolie wurde mit einem Polarisations-Mikroskop (hergestellt von Orc- Seisakusho: TEM-120 AFT) gemessen.
(4) Der gefärbte Interferenzsaum wurde in der Weise beobachtet und getestet, daß eine Testprobe zwischen zwei polarisierende Folien gelegt wurde und daß eine Beobachtung mit dem bloßen Auge vorgenommen wurde.
Die Ergebnisse wurden wie folgt bewertet:
A: Es wurde kaum irgenein gefärbter Interferenzsaum festgestellt.
B: Es wurde ein sehr leicht gefärbter Interferenzsaum festgestellt. Dies bringt für die Praxis keine Probleme mit sich.
C: Es wurde ein leicht gefärbter Interferenzsaum festgestellt.
D: Es wurde ein ausgeprägter Interferenzsaum festgestellt.
Zur Verwendung als Gläser für Sonnenbrillen liegt das Auftreten eines gefärbten Interferenzsaums gewünschterweise bei B oder A.

Beispiel 1

Polyvinylalkohol (Kuraray Vinylon #7500, hergestellt von Kuraray Inc.) wurde bei 40ºC 15 Minuten lang in einer wäßrigen Lösung eingefärbt, die 0,40 g/Liter Chlorantin- Echtrot, 0,30 g/Liter Brilliantblau 6B und 0,30 g/Liter Chrysophenin enthielt.
Der gefärbte Film wurde 10 Minuten lang bei Raumtemperatur in eine wäßrige Lösung eingetaucht, die 0,3 g/Liter Nickelacetattetrahydrat und 12,2 g/Liter Borsäure enthielt. Er wurde in der gleichen Lösung 4fach monoaxial verstreckt. Er wurde sodann aus der Lösung herausgenommen und unter Halten unter Spannung mit Wasser gewaschen und getrocknet und sodann 10 Minuten bei 110ºC wärmebehandelt. Auf diese Weise wurde ein polarisierender Film erhalten. Polycarbonatfolie mit einer Dicke von 0,7 mm und einem Verzögerungswert von 4410 nm wurden unter Verwendung eines Polyurethanklebstoffs auf beide Seiten des polarisierenden Films so auflaminiert, daß die Orientierungsrichtungen der Folien miteinander übereinstimmten. Auf diese Weise wurde eine polarisierende Platte erhalten, die eine Einzelplatten-Lichtdurchlässigkeit von 19,8% und einen Polarisationsgrad von 99,9% hatte.
Die polarisierende Platte wurde in einer bei 140ºC gehaltenen Atmosphäre erhitzt. Sobald das Erhitzen begonnen worden war, wurde im Verlauf von 0,5 Minuten auf 400 Pa (3 mmHg) abgesaugt. Sodann wurde sie im Verlauf von 5 Minuten zu einer Linse mit einem Krümmungsradius von 90 mm vakuumverformt. Als die resultierende Linse in beliebiger Weise zwischen zwei polarisierenden Platten angeordnet wurde, wurde kein gefärbter Interferenzsaum beobachtet, der unter weißem Licht störend war. Das Beobachtungsergebnis wurde daher als A eingestuft.

Beispiel 2

Ein Polyvinylalkoholfilm (Kuraray Vinylon #7500, hergestellt von Kuraray Inc.) wurde in einer wäßrigen Lösung, die 0,03% Iod, 0,43% Kaliumiodid und 0,71% Borsäure enthielt, 4fach monoaxial verstreckt. Sodann wurde er getrocknet. Polycarbonatfolien mit einer Dicke von 0,4 mm und einem Verzögerungswert von 3290 nm wurden mittels eines Polyurethanklebstoffs auf beide Oberflächen der auf die obige Weise erhaltenen polarisierenden Schicht so auflaminiert, daß ihre Orientierungsrichtungen miteinander übereinstimmten. Auf diese Weise wurde eine polarisierende Platte mit einer Einzelplatten-Lichtdurchlässigkeit von 38,8% und einem Polarisationsgrad von 99,9% erhalten.
Die polarisierende Platte wurde in die Gestalt eines Rahmens einer Skibrille verformt, und es wurde eine Schutzbrille mit einem Krümmungsradius von 90 mm hergestellt. Ein gefärbter Interferenzsaum dieser Schutzbrille wurde als A bewertet.

Beispiel 3

Polycarbonatfolien mit einer Dicke von 1,0 mm und einem Verzögerungswert von 5520 nm wurden mittels eines Polyurethanklebstoffs auf beide Oberflächen des gleichen polarisierenden Films wie in Beispiel 1 verwendet so auflaminiert, daß die Orientierungsachse des polarisierenden Films zu derjenigen der Polycarbonatfolie im rechten Winkel war. Es wurde eine polarisierende Platte mit einer Einzelplatten-Lichtdurchlässigkeit von 19,6% und einem Polarisationsgrad von 99,9% erhalten.
Die polarisierende Platte wurde in eine Zylinderform von 150ºC eingebracht und 5 Minuten gehalten. Danach wurde die Form mit einer Geschwindigkeit von 5 mm/min zugeklammert, und das Laminat wurde unter einem Druck von 10 kg/cm² verformt. Auf diese Weise wurde eine Platte mit gekrümmter Oberfläche mit einem Krümmungsradius von 110 mm erhalten.
Der gefärbte Interferenzsaum dieser Platte mit gekrümmter Oberfläche wurde wie in Beispiel 1 oder 2 als A bewertet.

Beispiel 4

Eine Linse wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß Polycarbonatfolien mit einem Verzögerungswert von 2130 nm und einer Dicke von 0,7 mm verwendet wurden.
Als die resultierende Linse zwischen zwei polarisierende Platten gebracht wurde, wurde je nach dem Plazierungswinkel ein Interferenzsaum beobachtet. Dieser Interferenzsaum war jedoch nicht ausgeprägt. Wenn hochreflektierendes Licht durch diese Linse betrachtet wurde, dann wurde kein störender Interferenzsaum festgestellt. Es wurde daher festgelegt, daß dieser Interferenzsaum zu der Bewertung B gehörte.

Vergleichsbeispiel 1

Beispiel 1 wurde unter Verwendung der folgenden drei handelsüblichen Polycarbonatfolien wiederholt.
a) Einer Polycarbonatfolie mit einer Dicke von 1,0 mm und einem Verzögerungswert von 496 nm.
b) Einer Polycarbonatfolie mit einer Dicke von 1,0 mm und einem Verzögerungswert von 1140 nm.
c) Einer Polycarbonatfolie mit einer Dicke von 0,7 mm und einem Verzögerungswert von 542 nm.
In jedem Fall wurde ein ausgeprägter gefärbter Interferenzsaum mit der Bewertung C beobachtet.

Vergleichsbeispiel 2

Beispiel 3 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß eine Polycarbonatfolie mit einer Dicke von 1,0 mm und einem Verzögerungswert von 1920 nm verwendet wurde. Als die resultierende Platte mit gekrümmter Oberfläche zwischen zwei polarisierende Platten gelegt wurde, wurde deutlich ein gefärbter Interferenzsaum mit der Bewertung C beobachtet.

Claims

1. Blendfreie polarisierende Polycarbonatplatte mit einer Polycarbonatfolie und einer polarisierenden dünnen Schicht, die aus einem Polymerfilm besteht, der darauf adsorbiert und in dem Polymerfilm orientiert eine dichroitische Substanz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Polycarbonatfolie einen Verzögerungswert von mindestens 2000 nm hat und an eine oder beide Oberflächen der polarisierenden dünnen Schicht gebunden ist.

2. Polarisierende Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polycarbonatfolie einen Verzögerungswert von mindestens 3000 nm hat.

3. Polarisierende Platte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polycarbonatfolie eine Dicke von etwa 30 um bis etwa 4 mm hat.

4. Polarisierende Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polycarbonatfolie an beide Oberflächen der polarisierenden dünnen Schicht gebunden ist.

5. Polarisierende Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerfilm ein Polyvinylalkohol-Film ist.

6. Polarisierende Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die polarisierende dünne Schicht eine Dicke von etwa 20 bis etwa 120 um hat.