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"Perfectionnements aux polariseurs pour la lumière et à leurs procédés de fabrication." --------------------------------------------------------------
La présente invention est relative à une matière pro- duisant la polarisation de la lumière et à un procédé de fabrication de la dite matière- Ltinvention a pour objet la réalisation d'un polarisateur diochroïque perfectionné et un procédé de préparation de ce polariseur, dont le dichroïsme découle de propriétés inhérentes d'absorption de la lumière*
En autre objet de l'invention est la réalisation d'une feuille ou d'une pellicule capable de polariser la lumière et pouvant être facilement et efficacement appliquée sur des éléments de support en verre ou en une autre matière, la feuille ou pellicule précitée étant sensiblement'inattaquable par la plupart des solvants organiques,
par les radiations ultra-violettes et par les changements de température entre des limites ordinaires; la dite feuille ou pellicule peut également être protégée contre l'action de l'eau-
Conformément à l'invention, on réalise un polariseur
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dicoroïque constitue par une feuille transparente d'une matière plastique organique contenant des molécules sensible- ment orientées, longues et à chaîne droite avec des systèmes allongés de liaisons doubles conjuguées, les propriétés de polarisation de la lumière d'un tel polariseur découlant essentiellement de l'existence des dites molécules* L'invention porte également sur une feuille ou pellicule - de matière eapable de polariser la lumière et formée d'une matière plastique transparente,
possédant des molécules allongées, et plus particulièrement d'alcool polyvinylique, ayant ses molécules orientées de manière sensiblement parallèles, la matière en question ayant subi un traitement de chauffage à la suite duquel elle absorbe de manière différente, les composantes d'un faisceau lumineux incident vibrant dans des directions différentes
L'invention vise également un procédé de préparation d'un polariseur, procédé consistant à rendre idioidichroïque une feuille de matière plastique transparente (par exemple de . l'alcool polyvinylique) possédant des molécules à chapes longues.
Four mieux comprendre l'invention, on devra se référer ' au dessin annexé qui représente schématiquement une coupe d'un dispositif réalisant un mode d'exécution de l'invention.
On a ressenti jusqu'ici un besoin pressant de réalisa- tion d'un polariseur efficace et peu coûteux pour la lumière, polariseur qui puisse être facilement placé entre des feuilles de verre ou des feuilles de matière plastique (ou appliqué sur. de telles feuilles) pour être protégé contre l'action de l'humidité, qui ne subisse pas, après avoir été ainsi disposé, par exemple entre des feuilles de verre, de détérioration après une exposition prolongée aux radiations ultra-violettes, qui soit à action sensiblement neutre, au point de vue de la
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couleur, au regard de la lumière'vibrant dans une direction prédéterminée, qui possède un pouvoir de transmission élevée pour les dites vibrations, qui soit d'un? grande efficacité comme polariseur dans le spectre visible,
qui soit sensible- ment non affecté par les solvants organiques et par les plasti- fiants normalement employés pour la formationde produits feuilletés de verre incassable, etc., enfin qui soit stable et sensiblement non affecté par les changements de température survenant entre les limites habituelles pour les applications industrielles des matières polarisant la lumière'
Les/polariseurs existant dans le commerce à l'heure actuelle et qui possèdent certaines des propriétés désirables précitées sont déficients pour une ou plusieurs autres des dites propriétés.
La présente invention a pour objet la réalisation d'un polariseur peu coûteux possédant toutes les propriétés dési- rables indiquées plus haut-
A titre d'exemple de la mise en pratique de la présente invention, une feuille coulée sèche ou une feuille (ou pelli- cule) extrudée ou filée à la presse d'alcool polyvinylique peut être chauffée et étirée à une température telle que les molécules de la matière deviennent idiodichroïques, c'est-à- ,dire qu'elle acquière, pendant le chauffage et le processus d'étirage, sans addition d'autres moyens tels que des teintures, des colorants, etc., la propriété d'absorber de manière diffé- rente les composantes d'un faisceau incident de lumière.
On a utilisé avec succès, pour la mise en oeuvre de la présente invention, plusieurs types d'alcool polyvinylique, comprenant tous ceux qui ont été examinés, par exemple, l'al- cool polyvinylique fourni par le R. et H. Chemicals Department de la Société E.I.du Pont de Mamours et Cy, Inc.
de Miagara Falls, New-York, désigné par "A series" et comprenant un type
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s dit à basse viscosité, trois types à viscosité moyenne et deux types à viscosité élevée, aisi que la matière fournie par la mené Société et dite "B series" à viscosité basse, moyenne et élevée ont été utilisés, de même que l'alcool polyvinylique fourni par la division Arlington de la même Société* Avec toutes ces matières, on a obtenu des feuilles polarisant la lumière en préparant des feuilles ou pellicules d'alcool polyvinylique et en les chauffant à des températures d'environ 175 pendant de trois à cinq minutes, les feuilles étant étirées ou allongées pendant ce temps- La feuille peut, de préférence,
être allongée d'une quantité représentant plusieurs fois sa lognueur/primitive, par exemple de deux à huit fois la dite longueur.
La matière fournie par la division Arlington de du Pont donne les meilleurs résultats, si on la traite de la/manière me décrite. Après refroidissent, la feuille allongée et chauffée a une couleur rouge sombre dans la position-d'extinction, lorsqu'on l'examina à travers un analyseur, et elle donne lieu une transmission sensiblement neutre au incolore lorsque l'analyseur est tourné de 90 , Par contre, les matières fournies par le R. et H.
Chemicals Department présentent une cauleur jaune dans la position d'extinction lorsqu'elles sont traitées de la manière décrite*
Il est désirable, particulièrement avec les matières provenant du R, et H. Chemicals Department, d'utiliser une matière agissant à la façon d'un catalyseur pour produire une couleur d'extinction de polarisation plus sombre et plus désirable. Une telle matière sera appelée accélérateur. Avec les produits de "A series" par exemple, la feuille d'alcool polyvinylique peut être traitée par une solution à 1% d'un acide, par exemple d'acide chlorhydrique, d'acide bromhydrique, d'acide iodhydrique au d'acide sulfurique, dans le méthanols.
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Lorsque la matière a été ainsi traitée, avant d'être chauffée et étirée, la couleur d'extinction du polariseur Qbtenue est un bleu intense- Inefficacité du polarisepr est fortement accrue, aussi bien pour l'extinction que pour la transmission, une couleur apparaît a une température quelque peu plus basse, par exemple à une température d'environ 150 . Il est préférable d'étirer la feuille à cette température, bien que cela ne soit pas important, car la couleur apparait et la feuille peut être é,tirée aux températures plus élevées .mentionnées précédemment, Avec les matières provenant du R. et H.
Chemicals Department, et désignées par "B series", on peut utiliser un accélérateur acide semblable- Liais dans ce cas, la solution préférée est formée de 1% d'acide dans 60% de méthanol et 40% d'eau.
Avec les accélérateurs utilisés conjointement avec l'alcool polyvinylique du R. et H. Chemicals Department, les polariseurs ne présentent sensiblement aucune couleur dans la position de transmission et ils donnent une extinction excellen- teavec une bonne couleur, une efficacitéprononcée et une grande uniformité dans la position d'extinction' On peut, si on le désire, utiliser les accélérateurs après allongement de la feuille et/après obtention de la couleur jaune dans la posi- tion d'extinction. Dans ces conditions, la feuille doit être chauffée à nouveau après application de l'accélérateur et elle doit être maintenue sous tension pendant le nouveau chauffage.
Dans de certaines circonstances, il peut être désirable de chauffer et d'étirer la feuille d'alcool polyvinylique dans une atmosphère chaude ayant une teneur élevée en vapeur d'eau ou en vapeur surchauffée. Par exemple, la matière provenant de la Arlington division donne un excellent polariseur présen- tant une couleur bleu intense dans la position d'extinction, lorsqu'elle a été chauffée à 1750 environ et étirée à cette température dans une atmosphère contenant de la vapeur sur-
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chauffée. Ci on le désire, on peut utiliser avec ce type de matière des accélérateurs tels que ceux décrits* L'utilisation en question a pour conséquence la production de la couleur de polarisation à des températures plus basses.
Si on ne prend pas de précaution, la couleur peut apparaître trop rapidement etn'être pas uniforme'
Il est fréquemment désirable de soumettre les feuilles polarisantes obtenues de la manière ci-dessus indiquée à un nouveau processus de chauffage. Cette opàration augmente l'im- perméabilité du produit à l'eau, ainsi que sa stabilité à l'égard des chancelants de temperature.
On a constaté que ce nouveau traitement de chauffage, même à des températures inférieures à celle de formation de la feuille, peut donner lieu à un obscurcissement de la dite feuille, non seulement dans la position d'extinction, mais aussi dans la position de transmission et qu'il peut, par suite, nuire ainsi à l'effi- cacité de la feuille ceci peut être évité en traitant d'abord la feuille par un inhibiteur.
On a constaté, par exemple, que si l'on plcnge la feuille dans une solution à 5% de chlorure de sodium dans des parties égales d'alcool et d'eau, tout en la maintenant à l'état d'allongement, la dite feuille peut être soumise au nouveau traitement de chauffage sans modi- fication de la couleur- Le solution agit de manière à s'oppo- ser au changement des propriétés de polarisation de la feuille.
D'autre part, si la feuille est fixée entre deux feuilles de verre, par exemple au moyen d'un liant formé d'une résine d'acétal-polyvinyle incomplet polymérisé et plastifié, toute autre -.édification de la couleur de la feuille se trouve évitée.
Il est clair que d'autres ratières liantes, comme l'acétate de vinyle, le méthacrylate de méthyle, été*, plastifiés à la manière habituelle,peuvent être utilisées pour la réalisation de dispositif: la feuille peut aussi être liée directement au
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verre, sans utilisation d'autres liants ou d'autres corps.
Il convient de signaler que la température élevée à laquelle est soumise la feuille, en même temps qu'elle est allongée, agit efficacement pour accentuer la polymérisation de la feuille et pour réduire notablement sa perméabilité à. l'eau. Pour certaines applications industrielles, des traite- ments de chauffage ultérieurs comme ceux qui viennent d'être décrits peuvent apparaître comme inutiles*
Le polariseur en feuille obtenu par la mise en oeuvre de l'invention peut être facilement appliqué sur du verre ou entre des feuilles de verre, il peut être protège contre l'action de l'eau ou contre celle de l'humidité, par exemple par les traitements de chauffage décrits, et il est d'une extrême efficacité comme polariseur dans toute l'étendue du spectre visible.
Il ne présente aucune détérioration après qu'il a été soumis 'longuement aux radiations ultra-violettes' I1 est de couleur neutre sous sa forme préférée pour la com- posante de la lumière incidente transmise et il provoque Une absorption sensiblement complète de l'autre composante. Il n'est pas affecté de manière appréciable par la plupart des solvants organiques des matières plastiques ou par les plasti- fiants utilisés normalement dans les procédés de formation de produits composites feuilletés.
Lorsqu'il a été ainsi préparé, il est presque complètement stable dans les conditions d'uti- lisation pour les applications industrielles et, en particulier, r pour la supression de l'éblouissement par les phares d'auto- mobiles*
Bien que l'on ait décrit l'invention dais le cas de l'utilisation d'alcool polyvinylique, il doit être entendu que l'on peut utiliser, pour'l'obtention de produits à peu près semblables, d'autres matières plastiques ayant des molé- cules allongées ou en forme de chaîne.
Des matières cellulo-
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siques, comme par exemple la cellulose régénérée, peuvent être gonflées par immrsion dans une solution appropriée jusqu'à ce qu'elles soient devenues élastiques à la façon du caoutchouc, Des feuilles de cette matière peuvent être étirées, par exemple jusque la limite de leur allongement, et si on les soumet à la chaleur, par exemple à des températures légèrement inférieures à la température de carbonisation, une couleur polarisante est produite dans la matière. Mais il doit être entendu qu'un tel produit n'a pas toutes les qualités de ceux obtenus par l'utilisation d'alcool polyvinylique.
Dans la pratique de la présente invention ltallongement de la feuille chauffée est de préférence tel qu'il produise une orientation appréciable des molécules de la feuille d'alcool polyvinylique. La couleur finale de la feuille pala- risante, particulièrement dans la position d'extinction, peut cependant être réglée, en partie au mains, par contrôle du degré d'allongement. Par exemple, une feuille allongée jusque deux fois et demie sa longueur primitive donne lieu à une couleur d'extinction sensiblement différente de celle que que donne une feuille allongée jusqu'à cinq fois sa longueur primitive. On peut aussi faire varier la température à laquelle la feuille est allongée et obtenir ainsi un changement de la couleur d'extinction.
Toutes ces variantes de l'invention rentrent dans le cadre de celle-ci*
De plus, il doit être entendu que l'on peut ajouter à la feuille un plastifiant pour la rendre plus souple dans son état fini. Il espréférable que le plastifiant soit ajouté à la feuille au moment du traitement par l'inhibiteur préa- lablement décrit, car il a été constaté qu'une feuille non plastifiée peut être manipulée plus facilement dans l'opération d'extension ou d'allongement. La glycérine est un plastifiant convenable: il en est de même de l'éthylène-glycol et de la
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formamide.
Ces corps peuvent être ajoutés en toutes quantités désirées, par exemple à raison de 10% en poids.Desquantités plus grandes tendent à trop remplir la feuille peur la plu- part des applications
Le produit faisant l'objet de la présente invention est, dans sa forme préférée, sensiblement uni-axial, avec son axe optique dans le plan de la feuille. Il ne donne lieu sensible- ment à aucune absorption pour la lumière vibrant perpendieu- lairement à son axe optique et il produit une absorption élevée pour la lumière vibrant parallèlement au dit axe.
La demanderesse croit que le procédé faisant l'objet de l'invention donne lieu à une déshydratation de certaines des molécules à chaîne longue de l'alcool polyvinylique avec formation de molécules à chaîne d'hydrocarbure possédant des systèmes étendus de doubles liaisons conjuguées. La déshydra- tàtion ne.doit, de préférence, être poussée que jusqu'au point où la feuille d'alcool polyvinylique a perdu un faible pourcentage, par exemple pas plus de 1%, de son poids initial, Dans ces conditions, la feuille ne produit sensiblement aucune absorption de la composante de la lumière incidente qui vibre transversalement à la/direction d'allongment de la feuille.
Si l'on pousse la déshydratation jusqu'à ce que la feuille ait perdu un poids sensiblement plus élevé, par exemple 5% environ, la feuille absorbe dans une mesure appréciable la composante vibrant transversalement dans le spectre visible et elle peut devenir indésirable, tandis que l'absorption de la composante vibrant parallèlement à la direction d'allongement reste, comme précédemment, sensiblement complète-
Dans la description,
l'expression "idiodichroïquei" doit être comprise comme désignât une matière plastique dont le dichroïsme résulte de propriétés inhérentes d'absorption de la lumière et non de propriétés d'absoption de la lumière
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appartenant à des teintures ou à des couleurs ajoutées du résultant de matières cristallines en suspension- @
Etant donne que certaines variantes de l'objet réali- sant la présente invention peuvent être faites sans que l'économie de la dite invention s'en trouve altérée, il est bien entendu que tcut ce qui a été décrit plus haut et figuré sur le dessin annexe (sur lequel 1 désigne la feuille d'alcool polyvinylique contenant des molécules dichroiques,
2 et 2' les feuilles de/varre entre lesqualles est placée la feuille 1 et 3 la salière servant de liant), doit 'être considéré somme ayant un caractère d'illustration sans aucune portée limitative
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B3V±àùDI',MIàùS, 1. Feuille transparente qui polarise la lumière par absorption différentielle des composantes de la lumière incidente, comprenant une matière organique plastique conte-
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nant de, :'lc16cules orie.taes à longue chaîne qui ont été rendues idiodichroiques par déshydratation de la matière organique plastique.
2. Feuille transparente qui polarise la lumière par absorption différentielle des co@pesantes de la lumière incidente, co@prenant de l'alcool polyvinylique contenant des molécules orientées à longue chaîne qui ont été rendues
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idiodichraiques par déshydratation de l'alcool polyvinylique.
. polariseur pour la lumière suivant les revendications 1 ou 2, qui a été déshydraté par traitement à la chaleur.
4. Polariseur pour la lumière suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, ayant un dispositif de pro- tection de la feuille transparente contenant les molécules.
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idicdichrclques.