Composición polimérica con propiedades absorbentes del calor y propiedades de color mejoradas.

Pieza prefabricada a partir de una composición polimérica que contiene

a. Policarbonato

,

b. Al menos un absorbente IR inorgánico del grupo de los compuestos de boruro con un tamaño de partícula promedio de los compuestos de boruro inferior a 200 nm y superior a 5 nm en una proporción del 0,00270 % en peso - 0,00800 % en peso calculada como proporción de sólidos de boruro en la composición polimérica total y c. Negro de carbono a escala nanométrica en una proporción del 0,00090 % en peso - 0,00300 % en peso con respecto a la composición total y

d. Opcionalmente otros aditivos,

presentando la pieza prefabricada un espesor de 3,5 a 7,0 mm.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/057283.

Solicitante: Bayer Intellectual Property GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ALFRED-NOBEL-STRASSE 10 40789 MONHEIM ALEMANIA.

Inventor/es: HORN, KLAUS, MEYER, ALEXANDER, DR., STOLLWERCK,Gunther, MEYER ZU BERSTENHORST,BIRGIT, REICHENAUER,JÖRG, SCAGNELLI,ANDREA, MALVESTITI,GIANMARIA, TIRONI,MASSIMO, GESTERMANN,SVEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones... > C08L69/00 (Composiciones de policarbonatos; Composiciones de los derivados de policarbonatos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS... > Utilización de ingredientes inorgánicos > C08K3/04 (Carbono)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS... > Utilización de ingredientes inorgánicos > C08K3/38 (Compuestos que contienen boro)

PDF original: ES-2547129_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Composición polimérica con propiedades absorbentes del calor y propiedades de color mejoradas La invención se refiere a una pieza prefabricada a partir de una composición polimérica absorbente de la radiación infrarroja (IR) que contiene policarbonato, un absorbente de infrarrojos inorgánico, en adelante denominado absorbente IR, y al menos un negro de carbono a escala nanométrica, así como al uso de un negro de carbono a escala nanométrica.

En particular, la presente invención se refiere a la reducción de los efectos de dispersión no deseados causados por el absorbente IR inorgánico a base de boruro, así como al uso de la composición polimérica según la invención que contiene este absorbente IR inorgánico para la fabricación de láminas de acristalamiento para su uso en edificios, vehículos de motor y vehículos ferroviarios o aeronaves.

Los acristalamientos de composiciones que contienen polímeros termoplásticos transparentes tales como, por ejemplo, policarbonato, ofrecen para el uso en el sector de los vehículos y para edificios muchas ventajas frente a acristalamientos habituales de vidrio. Entre las mismas se incluyen, por ejemplo, un aumento de la seguridad frente a roturas y/o del ahorro en el peso, que en el caso de acristalamientos de automóviles posibilita un aumento de la seguridad para los ocupantes en caso de accidentes y un uso más reducido de combustible. Finalmente, los materiales transparentes que contienen polímeros termoplásticos transparentes, debido a su conformabilidad más sencilla, permiten una libertad de diseño esencialmente mayor.

La desventaja es, no obstante, que la alta permeabilidad al calor (es decir, permeabilidad a la radiación IR) de polímeros termoplásticos transparentes en caso de exposición al sol provoca un calentamiento no deseado en el interior de los vehículos y de los edificios. El aumento de las temperaturas en el espacio interior reduce la comodidad de los ocupantes o de los habitantes y puede desembocar en un aumento en las exigencias de climatización, que a su vez aumenta el consumo energético y neutraliza, así, los efectos positivos. Para, a pesar de todo, cumplir con la exigencia de un consumo energético más reducido asociado a una comodidad para los ocupantes elevada, son necesarios acristalamientos que estén provistos de una protección contra el calor correspondiente. Esto se aplica especialmente al sector del automóvil.

Como se sabe desde hace tiempo, la mayor parte de la energía solar corresponde, además de a la región visible de la luz de entre 400 nm y 750 nm, a la región del infrarrojo cercano (NIR) de entre 750 nm y 2500 nm. La radiación solar incidente se absorbe, por ejemplo, en el interior del automóvil y se emite como radiación térmica de onda larga con una longitud de onda de 5 m a 15 m. Dado que en este intervalo los materiales de acristalamiento habituales, especialmente polímeros termoplásticos transparentes en la región visible, no son transparentes, la radiación térmica no puede irradiarse al exterior. Se obtiene un efecto invernadero y el espacio interior se calienta. Para mantener este efecto lo más reducido posible, se debería minimizar, por lo tanto, la transmisión de los acristalamientos en la región del NIR. Los polímeros termoplásticos transparentes habituales tales como, por ejemplo, policarbonatos son, no obstante, tanto en la región visible como en la región del NIR, transparentes.

Por lo tanto, son necesarios, por ejemplo, aditivos que presenten una transparencia en la región del NIR lo más reducida posible sin influir desventajosamente en la transparencia en la región visible del espectro.

Entre los plásticos termoplásticos transparentes, los polímeros basados en poli (metacrilato de metilo) (PMMA) y policarbonato son particularmente buenos para su uso como materiales de acristalamiento adecuados. Debido a su alta tenacidad, el policarbonato posee especialmente un perfil de propiedades muy bueno para fines de aplicación de este tipo.

Para conferir propiedades absorbentes de infrarrojos a estos plásticos se usan, por lo tanto, los correspondientes absorbentes de infrarrojos como aditivos. Especialmente son interesantes para ello sistemas absorbentes IR que disponen de un espectro de absorción amplio en la región del NIR (infrarrojo cercano, 750 nm - 2500 nm) y simultáneamente una absorción reducida en la región visible (color propio reducido) . Las composiciones poliméricas correspondientes deberían presentar, además, una termoestabilidad elevada, así como una fotoestabilidad sobresaliente.

Se conocen una pluralidad de absorbentes IR a base de materiales orgánicos o inorgánicos que pueden usarse en termoplásticos transparentes. Una selección de materiales de este tipo se describe, por ejemplo, por J. Fabian, H. Nakazumi, H. Matsuoka, Chem. Rev. 92, 1197 (1992) , en el documento US-A 5.712.332 o en el documento JP-A 06240146.

Los aditivos absorbentes IR a base de materiales orgánicos tienen, no obstante, a menudo la desventaja de que presentan una estabilidad reducida frente a la carga o la radiación térmica. Así, muchos de estos aditivos no son lo suficientemente termoestables como para incorporarlos a termoplásticos transparentes, ya que en su procesamiento son necesarias temperaturas de hasta 350 ºC. Además, los acristalamientos en uso se exponen a menudo durante un periodo de tiempo prolongado a temperaturas superiores a 50 ºC, debidas a la radiación solar, lo que puede provocar la descomposición o la degradación de los absorbentes orgánicos.

Además, los absorbentes IR orgánicos no presentan frecuentemente una banda de absorción lo suficientemente amplia en la región del NIR, de modo que su uso como absorbentes IR en materiales de acristalamiento es ineficaz, apareciendo adicionalmente a menudo un color propio intenso en estos sistemas, que generalmente no es deseable.

Los aditivos absorbentes IR a base de materiales inorgánicos son, en comparación con aditivos orgánicos, a menudo, claramente más estables. También es frecuentemente el uso de estos sistemas más económico, ya que en la mayor parte de los casos presentan una relación precio/rendimiento claramente más favorable. Así, se ha demostrado que los materiales a base de boruros finamente divididos, tales como, por ejemplo, hexaboruro de lantano, son absorbentes IR eficaces, ya que presentan una banda de absorción amplia en la región del IR asociada con una termoestabilidad elevada.

Los aditivos absorbentes IR del grupo de los boruros son, debido a las ventajas descritas anteriormente para termoplásticos transparentes tales como poli (metacrilato de metilo) y policarbonato, adecuados. No obstante, se ha demostrado que estos aditivos en composiciones termoplásticas transparentes producen percepciones del color no deseadas independientes de su color propio.

La percepción de color de un objeto no transparente no es atribuible a la luz reflejada. Un objeto que, por ejemplo, absorbe los componentes de onda larga de la luz, parece azul, debido a que las porciones de onda más corta remanentes del espectro se reemiten. La presente solicitud se refiere, no obstante, a objetos transparentes tales como, por ejemplo, láminas de acristalamientos para ventanas. Por objetos transparentes se pretende decir en este punto cuerpos que presentan una transmisión de al menos el 6 % y una opacidad inferior al 3 %, preferentemente inferior al 2, 5 %, más preferentemente inferior al 2, 0 %. En los cuerpos transparentes, en comparación con objetos no transparentes, prevalecen normalmente no los colores reemitidos, sino los colores transmitidos.

El objeto actúa, por lo tanto, como un filtro cromático. Para no influir en la transparencia de los acristalamientos, se usan preferentemente colorantes... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Pieza prefabricada a partir de una composición polimérica que contiene

a. Policarbonato,

b. Al menos un absorbente IR inorgánico del grupo de los compuestos de boruro con un tamaño de partícula promedio de los compuestos de boruro inferior a 200 nm y superior a 5 nm en una proporción del 0, 00270 % en peso -0, 00800 % en peso calculada como proporción de sólidos de boruro en la composición polimérica total y

c. Negro de carbono a escala nanométrica en una proporción del 0, 00090 % en peso -0, 00300 % en peso con respecto a la composición total y

d. Opcionalmente otros aditivos,

presentando la pieza prefabricada un espesor de 3, 5 a 7, 0 mm.

2. Pieza prefabricada según la reivindicación 1, caracterizada porque la relación de b) con respecto a c) es de 20 : 1 a 0, 4 : 1.

3. Pieza prefabricada según la reivindicación 1, caracterizada porque la relación de b) con respecto a c) es de 5 : 1 a 1, 5 : 1.

4. Pieza prefabricada según la reivindicación 1, caracterizada porque el absorbente de infrarrojos se selecciona del grupo que consiste en absobentes IR inorgánicos del grupo de los compuestos de boruro del tipo MxBy con M = La, Ce, Pr, Nd, Tb, Dy, Ho, Y, Sm, Eu, ER, Tm, Yb, Lu, Sr, Ti, Zr, Hf, V, Ta, Cr, Mo, W y Ca.

5. Pieza prefabricada según la reivindicación 1, caracterizada porque el absorbente de infrarrojos es LaB6.

6. Pieza prefabricada según la reivindicación 1, caracterizada porque el pigmento a escala nanométrica es un negro de carbono con un tamaño de partícula promedio < 100 nm.

7. Pieza prefabricada según la reivindicación 1, caracterizada porque la composición contiene adicionalmente trifenilfosfina como estabilizante para estabilizar el absorbente IR.

8. Pieza prefabricada según la reivindicación 1, caracterizada porque el componente d) se selecciona del grupo que contiene absorbentes de ultravioleta, colorantes, agentes de desmoldeo, materiales ignífugos y termoestabilizantes.

9. Pieza prefabricada según la reivindicación 1 con un valor de b* (60°) de -2, 5 a 0, 0.

10. Uso de un negro de carbono a escala nanométrica en una proporción del 0, 00090 % en peso -0, 00300 % en peso, con respecto a la composición total, para reducir la dispersión en una composición de policarbonato causada por partículas a escala nanométrica del grupo de los compuestos de boruro con un tamaño de partícula promedio de los compuestos de boruro inferior a 200 nm y superior a 5 nm en una proporción del 0, 00270 % en peso -0, 00800 % en peso, calculada como proporción de sólidos de boruro en la composición de policarbonato.