COMPOSICIONES IONOMÉRICAS DE ALTA FLUIDEZ DE MASA FUNDIDA.

Composiciones ionoméricas de alta fluidez de masa fundida CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a composiciones ionoméricas, a películas o láminas poliméricas derivadas de éstas y a su utilidad en laminados de seguridad y módulos de celdas solares. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los productos de laminados de vidrio han brindado su contribución a la sociedad durante casi un siglo. Además del bien conocido vidrio de seguridad que se usa comúnmente para los automotores, en parabrisas, el vidrio laminado se usa en todas las formas de la industria del transporte. El vidrio de seguridad se caracteriza por una alta resistencia al impacto y a la penetración y no disemina fragmentos de vidrio y residuos cuando se rompe. El vidrio de seguridad consiste típicamente en un sándwich de dos láminas o paneles de vidrio unidos entre sí con una capa intermedia de una lámina polimérica. Una o ambas capas de vidrio pueden ser reemplazadas con láminas poliméricas rígidas transparentes, tales como láminas hechas de policarbonatos. El vidrio de seguridad ha evolucionado adicionalmente para incluir capas múltiples de vidrio y láminas poliméricas unidas entre sí con capas intermedias de láminas poliméricas. Las capas intermedias usadas en el vidrio de seguridad están hechas típicamente de láminas poliméricas relativamente gruesas, que presentan tenacidad y capacidad de unión al vidrio en el caso de una fisura o rotura. Los materiales de las capas intermedias ampliamente usados incluyen composiciones de componentes múltiples, complejas, basadas en poli(vinilbutiral) (PVB), poli(uretano) (PU), poli(vinilacetato de etileno) (EVA), ionómeros, y similares. Como un recurso de energía renovable, se está expandiendo rápidamente el uso de módulos de celdas solares. Una manera preferida de fabricar un módulo de celda solar comprende la formación de un conjunto prelaminado que comprende por lo menos 5 capas estructurales. Los prelaminados de celdas solares se construyen en el siguiente orden, partiendo desde la capa superior, o capa incidente (es decir, la capa que primero entra en contacto con la luz) y continuando con el respaldo (la capa más alejada de la capa incidente): (1) capa incidente (típicamente una placa de vidrio o una película polimérica delgada (tal como una película de fluoropolímero o de poliéster), pero podría ser de cualesquiera materiales que sean transparentes a la luz solar), (2) la capa encapsulante frontal, (3) el componente que genera el voltaje (o componente de celda solar), (4) la capa encapsulante posterior y (5) la capa de respaldo. Las capas encapsulantes son diseñadas para encapsular y proteger el frágil componente generador de voltaje. En general, un prelaminado de celda solar incorporará por lo menos dos capas encapsulantes dispuestas como un sándwich alrededor del componente de celda solar. Las propiedades ópticas de la capa encapsulante frontal tienen que ser de tal modo que la luz pueda ser transmitida efectivamente al componente de celda solar. Adicionalmente, las capas encapsulantes tienen en general requerimientos y composiciones similares a las descriptas más arriba para las capas intermedias vidriadas. El uso de composiciones ionoméricas como láminas de capas intermedias de laminados de seguridad resistentes a los riesgos se conoce en el arte (ver, por ejemplo, US 3.344.014; US 3.762.988; US 4.663.228; US 4.668.574; US 4.799.346; US 5.759.698; US 5.763.062; US 5.895.721; US 6.150.028; US 6.432.522; US 2002/0155302; US 200210155302; WO 99158334; y WO 2006/057771). Por ejemplo, la US 5.759.698 divulga una capa intermedia de laminado de vidrio derivada de una resina ionomérica que ha sido termofraguada con un peróxido orgánico y un agente de silano. El uso de composiciones ionoméricas como películas o láminas encapsulantes de celdas solares también se conoce en el arte (ver, por ejemplo, US 5.476.553; US 5.478.402; US 5.733.382; US 5.762.720; US 5.986.203; US 6.114.046; US 6.187.448; US 6.660.930; US 2003/0000568; US 2005/0279401; JP 2000186114; y JP 2006032308). Sin embargo, las resinas ionoméricas que se usan en el arte de los laminados de seguridad o módulos de celdas solares tienen en general un bajo índice de fluidez de la masa fundida (MI) de 15 g/10 min o menos (2160 g, 190 °C, ISO 1133, ASTM D1238). El uso de tales resinas ionoméricas de baja fluidez de masa fundida requiere temperaturas de laminación más altas (es decir, 130 °C - 170 °C) y por lo tanto pueden complicar los procesos de laminación. La WO 2006/002389 describe una composición de una mezcla de un primer ionómero y un segundo ionómero útil para proveer películas que tienen una transmisión de luz de por lo menos 85% y/o una turbidez de menos de 6%, y buenas propiedades mecánicas. Dicho documento no divulga el uso de un ionómero que tiene un caudal de masa fundida de 20 a 300 g/10 min y que no reacciona con el uso de 0,5 a 3% en peso de un componente de peróxido orgánico. Chou et al., en el documento US 6.680.821, describe un método de recubrimiento de una superficie metálica usando un polvo de resina que comprende algunos copolímeros ácidos neutralizados con metal que comprenden una alfa- 2 E08725701 28-10-2011   olefina y un ácido carboxílico alfa-beta insaturado con un MI en el rango de desde aproximadamente 20 a aproximadamente 1.000 g/10 min. Esta patente no describe el uso de tales materiales en vidrio de seguridad o laminados de módulos fotovoltaicos o paquetes de aditivos que aumentan la performance de los copolímeros en tales usos. Hay una necesidad de películas o láminas poliméricas adecuadas para el uso como capas intermedias en aplicaciones de uso final de laminados de vidrio, tales como ventanas de seguridad y celdas solares, que no tengan las desventajas descriptas más arriba, así como también de composiciones útiles para formar tales películas o láminas. Por ejemplo, hay un deseo de preparar composiciones útiles con una temperatura de composición de extrusión reducida. Además, hay un deseo de reducir la temperatura de laminación, preferentemente a aproximadamente 100 °C hasta aproximadamente 120 °C, o de reducir el tiempo del ciclo de laminación, o ambos, y por lo tanto simplificar el proceso de laminación. Además, hay un deseo de contar con películas o láminas que tengan mayor fuerza de adherencia bajo una amplia variedad de temperaturas de laminación, incluyendo tales menores temperaturas convenientes, y de proveer los laminados con mejor resistencia al impacto. SÍNTESIS DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a una película o lámina polimérica que comprende una composición ionomérica que comprende un copolímero ionomérico de una alfa olefina y aproximadamente 1 a aproximadamente 30% en peso de un ácido carboxílico alfa,beta-etilénicamente insaturado que tiene 3 a 8 carbonos, basado en el peso total del copolímero ionomérico en donde el ácido carboxílico es neutralizado a un nivel de 1 a 100% en moles, con uno o más iones metálicos, basado en el número total de moles de grupos carboxilato en el copolímero ionomérico, y en donde el copolímero ionomérico tiene un índice de masa fundida de aproximadamente 20 a aproximadamente 300 g/10 min, y aproximadamente 0,5 a aproximadamente 3% en peso de peróxido orgánico, basado en el peso total de la composición ionomérica. La invención se refiere además a un artículo que comprende una capa intermedia formada por la película o lámina polimérica descripta más arriba y una capa adicional seleccionada entre el grupo que consiste en vidrio, otras láminas de capas intermedias poliméricas, capas de películas poliméricas y láminas o películas metálicas. En una forma de realización, el artículo es un laminado de vidrio de seguridad en donde la capa adicional es una lámina de vidrio y la capa intermedia es laminada a la lámina de vidrio. En otra forma de realización, el artículo es un conjunto prelaminado de celdas solares y comprende un componente de celda solar que comprende una o una pluralidad de celdas solares. La invención se refiere además a un laminado de celda solar preparado por los pasos que comprenden (a) proveer una capa intermedia formada por la película o la lámina polimérica descripta, (b) proveer un componente de celda solar que comprende una o una pluralidad de celdas solares; y (c) encapsular el componente de celda solar en una matriz que comprende la composición ionomérica. La invención se refiere además a un proceso de fabricación de un artículo, en donde el artículo es un módulo de celda solar, el proceso comprende: (i) proveer un conjunto prelaminado de celdas solares como se describió más arriba, y (ii) laminar el conjunto prelaminado para formar el módulo de celda solar. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Todas las publicaciones, solicitudes de patentes, patentes, y otros documentos mencionados... [Seguir leyendo]

1. Una película o lámina polimérica que comprende (i) una composición ionomérica que comprende un copolímero ionomérico de una alfa-olefina y aproximadamente 1 a aproximadamente 30% en peso de un ácido carboxílico alfa,beta-etilénicamente insaturado que tiene 3 a 8 carbonos, basado en el peso total del copolímero ionomérico, en donde el ácido carboxílico es neutralizado a un ferrel de 1 a 100% en moles, con uno o más iones metálicos, basado en el número total de moles de grupos carboxilato en el copolímero ionomérico, y en donde el copolímero ionomérico tiene un Índice de masa fundida de aproximadamente 20 a aproximadamente 300 g/10 min, y (ii) aproximadamente 0,5 a aproximadamente 3% en peso de peróxido orgánico, basado en el peso total de la composición ionomérica. 2. La película o lámina polimérica de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la composición ionomérica comprende además un agente de acoplamiento de silano. 3. Un artículo que comprende una capa intermedia formada por la película o lámina polimérica de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 y una capa adicional seleccionada entre el grupo que consiste en vidrio, otras láminas de capas intermedias poliméricas, capas de película poliméricas y películas o láminas metálicas. 4. La película o lámina polimérica de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 o el artículo de acuerdo con la reivindicación 3, en donde (a) la alfa-olefina es etileno; (b) el ácido carboxílico alfa,beta-etilénicamente insaturado es seleccionado entre el grupo que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico, ácido maleico, anhídrido maleico, ácido fumárico, ácido monometilmaleico, y sus mezclas; (c) el copolímero ionomérico comprende aproximadamente 10 a aproximadamente 25% en peso de ácido carboxílico alfa,beta-etilénicamente insaturado; (d) el ácido carboxílico es neutralizado a un nivel de 2 a 40% en moles, con uno o más iones metálicos, basado en el número total de moles de grupos carboxilato en el copolímero ionomérico, (e) el copolímero ionomérico tiene un Índice de masa fundida de aproximadamente 30 a aproximadamente 200 g/10 min, y (f) la capa intermedia tiene un espesor de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 250 mils (aproximadamente 0,003 a aproximadamente 6,35 mm). 5. La película o lámina polimérica de acuerdo con la reivindicación 2 o el artículo de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, en donde la composición ionomérica contiene aproximadamente 0,01 a aproximadamente 5% en peso del agente de acoplamiento de silano, basado en el peso total de la composición ionomérica, y el agente de acoplamiento de silano es seleccionado entre el grupo que consiste en gamma-cloropropilmetoxisilano, viniltrimetoxisilano, viniltrietoxisilano, viniltris(beta-metoxietoxi)silano, gamma-vinilbencilpropiltrimetoxisilano, N-beta-(Nvinilbencilaminoetil)-gamma-aminopropiltrimetoxisilano, gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano, viniltriacetoxisilano, gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano, gamma-glicidoxipropiltrietoxisilano, beta-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrimetoxisilano, viniltriclorosilano, gamma-mercaptopropilmetoxisilano, gamma-aminopropiltrietoxisilano, N-beta-(aminoetil)-gammaaminopropiltrimetoxisilano, y sus mezclas. 6. La película o lámina polimérica de acuerdo con la reivindicación 2 o el artículo de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, en donde el peróxido orgánico es seleccionado entre el grupo que consiste en 2,5-dimetilhexan-2,5- dihidroperóxido, 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexano-3, peróxido de di-terc-butilo, peróxido de terc-butilcumilo, 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexano, peróxido de dicumilo, alfa,alfa-bis(terc-butil-peroxiisopropil)benceno, nbutil-4,4-bis(terc-butilperoxi)valerato, 2,2-bis(terc-butilperoxi)butano, 1,1-bis(terc-butil-peroxi)ciclohexano, 1,1bis(terc-butilperoxi)-3,3,5-trimetil-ciclohexano, peroxibenzoato de terc-butilo, peróxido de benzoílo y sus mezclas. 7. El artículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, que es un laminado de vidrio de seguridad en donde la capa adicional es una lámina de vidrio y la capa intermedia tiene un espesor de aproximadamente 10 a aproximadamente 250 mils (aproximadamente 0,25 a aproximadamente 6,35 mm) y es laminada a la lámina de vidrio. 8. El artículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, que es un conjunto prelaminado de celdas solares y en donde el conjunto comprende un componente de celdas solares que comprende una o una pluralidad de celdas solares, la película o lámina polimérica tiene un espesor de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 20 mils (aproximadamente 0,003 a aproximadamente 0,5 mm), preferentemente en donde el artículo comprende además una segunda capa polimérica que está posicionada adyacente al componente de la celda solar en el lado opuesto de la película o lámina polimérica, en donde la segunda capa polimérica comprende una composición polimérica seleccionada entre el grupo que consiste en poli(vinilacetal), vinilacetato de etileno, poliuretano, cloruro de polivinilo, polietilenos, elastómeros de bloques de poliolefina, copolímeros de etileno-éster acrilato, copolímeros de alfa olefina y ácido carboxílico alfa,beta-etilénicamente insaturado y sus ionómeros, elastómeros de silicona y resinas epoxi. 9. El artículo de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende además (A) una capa incidente que está formada por un material transparente y sirve como una capa exterior en el lado que recibe la luz del conjunto, y/o (B) una capa de respaldo que está formada por vidrio, una película o lámina plástica, o una película o lámina de metal y sirve como una capa exterior en el lado posterior del conjunto. 10. Un proceso de fabricación de un artículo, en donde el artículo es un módulo de celdas solares, el proceso comprende: (i) proveer un conjunto de prelaminado de celdas solares como se describe de acuerdo con cualquiera 18 E08725701 28-10-2011   de las reivindicaciones 8 a 9, y (ii) laminar el conjunto prelaminado para formar el módulo de celdas solares sometiendo el conjunto a calor y, opcionalmente, vacío. 11. Un artículo preparado por el proceso de acuerdo con la reivindicación 10. 12. Una composición polimérica que comprende (i) una composición ionomérica como se define en la reivindicación 1, y (ii) aproximadamente 0,5 a aproximadamente 3% en peso de peróxido orgánico, basado en el peso total de la composición ionomérica. 13. La composición polimérica de acuerdo con la reivindicación 12, en donde (A) el copolímero ionomérico tiene un Índice de masa fundida de aproximadamente 30 a aproximadamente 200 g/10 min, (B) la alfa-olefina es etileno, (C) el ácido carboxílico alfa,beta-etilénicamente insaturado es seleccionado entre el grupo que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico, ácido maleico, anhídrido maleico, ácido fumárico, ácido monometilmaleico, y sus mezclas, (D) la composición ionomérica comprende aproximadamente 10 a aproximadamente 25% en peso de unidades de repetición del ácido carboxílico alfa,beta-etilénicamente insaturado, basado en el peso total del copolímero ionomérico, y (E) el ácido carboxílico es neutralizado a un nivel de 2 a 40% en moles, con uno o más iones metálicos, basado en el número total de moles de grupos carboxilato en el copolímero ionomérico. 14. La composición polimérica de acuerdo con la reivindicación 12 o 13, en donde la composición polimérica comprende, basado en el peso total de la composición, aproximadamente 0,01 a aproximadamente 5% en peso de un agente de acoplamiento de silano seleccionado entre el grupo que consiste en gamma-cloropropilmetoxisilano, viniltrimetoxisilano, viniltrietoxisilano, viniltris(beta-metoxietoxi)silano, gamma-vinilbencilpropiltrimetoxisilano, N-beta-(N-vinilbencilaminoetil)-gamma-aminopropiltrimetoxisilano, gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano, viniltriacetoxisilano, gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano, gamma-glicidoxipropiltrietoxisilano, beta-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrimetoxisilano, viniltriclorosilano, gamma-mercaptopropilmetoxisilano, gamma-aminopropiltrietoxisilano, N-beta-(aminoetil)-gammaaminopropiltrimetoxisilano, y sus mezclas. 15. La composición polimérica de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, en donde el peróxido orgánico es seleccionado entre el grupo que consiste en 2,5-dimetilhexano-2,5-dihidroperóxido, 2,5-dimetil-2,5-di(tercbutilperoxi)hexano-3, peróxido de di-terc-butilo, peróxido de terc-butilcumilo, 2,5-dimetil-2,5-di(tercbutilperoxi)hexano, peróxido de dicumilo, alfa,alfa-bis(-terc-butilperoxiisopropil)benceno, n-butil-4,4-bis(tercbutilperoxi)valerato, 2,2-bis(terc-butilperoxi)butano, 1,1-bis(terc-butilperoxi)ciclohexano, 1,1-bis(terc-butilperoxi)- 3,3,5-trimetil-ciclohexano, peroxibenzoato de terc-butilo, peróxido de benzoílo y sus mezclas. 19 E08725701 28-10-2011