Uso de cápsulas de dopado para la protección solar y la reflexión de calor.

Uso de cápsulas de dopado que contienen al menos una sustancia que,

en un intervalo de temperatura de 10 a55ºC, presenta una fase de rotador y se encuentra como fase separada, y la sustancia se selecciona del grupo queconsiste en

* aminas grasas y alcoholes grasos saturados o insaturados, en particular alcohol dodecílico, alcohol decílico,alcohol hexadecílico, dodecilamina, decilamina o hexadecilamina,

* ésteres de ácidos grasos e hidrocarburos halogenados, en particular ésteres de ácido graso C14-C26,hidrocarburos C14-C26 o perfluoroalcanos,

* compuestos de colesterilo, en particular monohidrato de colesterol, acetato de colesterilo o estigmasterol,

* poliolefinas, en particular polietileno, polipropileno o copolímeros de los mismos,

* organometales, en particular octametil-ferrocenos,

* así como mezclas de los mismos,

para la protección solar y la reflexión de calor, siendo adecuadas las cápsulas para una matriz de polímero que secompone de materiales termoplásticos, durómeros, elastómeros, resinas de colada, lacas, hidrogeles, polímerosinorgánicos y mezclas de los mismos, presentan un diámetro de por encima de λ/4 en el intervalo de longitud deonda de UV-VIS, NIR o IR y las cápsulas

a) son microcápsulas y presentan un diámetro en el intervalo de 1 a 10 μm;

b) son nanocápsulas y presentan un diámetro en el intervalo de 10 nm a 1 μm; o

c) se componen de una mezcla de microcápsulas con un diámetro en el intervalo de 1 a 10 μm y nanocápsulascon un diámetro en el intervalo de 10 nm a 1 μm; y

las cápsulas muestran una disminución de la transparencia en el intervalo de temperatura al aumentar latemperatura.

Uso de cápsulas de dopado para la protección solar y la reflexión de calor

La invención se refiere al uso de cápsulas de dopado que presentan una sustancia que, en un intervalo de temperatura definido, mediante interacciones fisicoquímicas con la matriz de polímero a dopar, muestra una transparencia en disminución al aumentar la temperatura. Se describen sistemas compuestos que presentan una matriz de polímero dopada con las cápsulas de dopado. Las cápsulas se usan según la invención para la protección solar o la reflexión de calor.

El consumo de energía anual en edificios para la refrigeración supera ya, a nivel mundial, casi el consumo de energía adecuado para su calentamiento. Es necesaria una optimización del equilibrio energético para evitar el estrés térmico creciente en las ciudades. Por consiguiente los edificios deben proyectarse de modo que se realice una refrigeración pasiva, en lugar de equiparlos con instalaciones eléctricas de climatización.

La protección frente al sobrecalentamiento se realiza, ahora como antes, casi exclusivamente mediante el sombreado mecánico convencional.

Métodos más recientes, tales como conmutación activa (sobre todo por medio de electrocromía) no se han impuesto hasta el momento. Junto a aspectos económicos, son responsables de ello con toda seguridad también cuestiones tecnológicas por resolver. En Enciclopedia of Polymer Sciences and Technology, se describe en detalle por A. Seeboth/D. Lötzsch (2004) el uso de materiales termocrómicos para efectos ópticos controlados por la temperatura.

Desde hace décadas se intenta usar hidrogeles termotrópicos o combinaciones de polímeros para la protección solar. Ya entre los años 1950 y 1960 se experimentó con materiales termotrópicos para la protección solar en el parque zoológico de Múnich. Otros materiales termotrópicos que conmutan en función de la temperatura o capas reflectantes de la radiación solar permanentemente, se conocen, en el campo de la protección solar, por los documentos US 4.307.942, US 6.440.592 y US 2005/147825.

Junto a los planteamientos de problemas tecnológicos por resolver hasta el momento, sin duda también hasta el presente, mecanismos de reacción aún por entender en los sistemas termotrópicos utilizados, entre otros, reacciones de concurrencia químicas, separaciones de fases, transiciones de fases, son un motivo fundamental para el impedimento de una amplia introducción en el mercado. De este modo, por ejemplo en el documento EP 0 125 804 se describe como monómeros termotrópicos un compuesto alifático de fórmula general CnHn+2 con n = 5 a 30 35 en una concentración entre el 0, 5 y el 10% en peso en un polímero de matriz fotoendurecido. No obstante, las estructuras de esta fórmula general no pueden funcionar como monómeros en una reacción polimérica. Los monómeros o compuestos monoméricos son por definición moléculas reactivas, de bajo peso molecular, que pueden agruparse para dar cadenas o redes moleculares, para dar polímeros no reticulados o reticulados. Además es inevitable un proceso de migración del compuesto alifático distribuido de forma homogénea en la matriz de polímero sobre la superficie de sustrato, en particular fomentado aún por la carga térmica. Las propiedades termotrópicas, que se basan en la necesidad de una fase anisotrópica, que se genera en un intervalo de concentración de hasta el 10% en peso, no presentan ninguna estabilidad a largo plazo. En el documento EP 0 125 804 se describe adicionalmente que la mezcla debe presentar una solubilidad correspondiente para el componente termotrópico, para permitir una reacción de precipitación. La disolución de la fase termotrópica lleva inevitablemente 45 a la pérdida de la anisotropía, que se basa en interacciones intermoleculares de la molécula termotrópica individual. Durante la posterior reticulación, debido a la cinética y a la termodinámica, no puede precipitarse de nuevo cuantitativamente el componente termotrópico como fase separada. Además, ninguna tecnología continua y que cubra los gastos permite un endurecimiento de la matriz de polímero mediante exposición bajo una atmósfera inerte o la producción de las láminas mediante colada entre dos placas de vidrio y la posterior retirada. Esta estrategia de solución no es por lo tanto competitiva.

Por lo tanto, partiendo de las desventajas descritas del estado de la técnica, la invención se basa en el objetivo de proporcionar un plástico termotrópico, estable a largo plazo, es decir, termodinámicamente estable, que puede utilizarse, entre otras cosas, para la protección solar.

Este objetivo se resuelve mediante el uso de cápsulas de dopado con las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes adicionales muestran perfeccionamientos ventajosos.

Se proporcionan cápsulas de dopado que contienen al menos una sustancia que en un intervalo de temperatura de 10 a 55ºC presenta una fase de rotador. Las cápsulas muestran a este respecto una disminución de la transparencia en el intervalo de temperatura mencionado al aumentar la temperatura.

Por transparencia ha de entenderse, en el contexto de la presente invención, que un material presenta propiedades transparentes cuando presenta en el intervalo de longitud de onda de UV-Vis, NIR o IR una transmisión de al menos 65 el 30 %, preferentemente de al menos el 50 % y de manera especialmente preferente de al menos el 70 %.

La fase de rotador lleva, en función de la temperatura, a fases isotrópicas y ordenadas de manera diferente del material de núcleo. Se denomina fase de rotador la fase cristalina plástica que se forma entre fases cristalinas altamente ordenadas y la fase isotrópica completamente formada. Con respecto a la fase de rotador se remite a Sirota, Singer, J. Chem. Phys. 101 (1994) , 10873.

Las variaciones estructurales inducidas por la temperatura de la sustancia con la fase de rotador tienen lugar entre la transición del estado sólido / sólido a sólido / líquido.

Éstas pueden caracterizarse de forma muy precisa por medio de calorimetría diferencial dinámica (en inglés Differential Scanning Calorimetr y , DSC) y analítica por rayos X. Mediante interacción fisicoquímica entre la sustancia en la cápsula y una matriz de polímero a dopar se realiza, con variación de la temperatura, una variación dependiente de la temperatura del índice de refracción. Como resultado, según la invención, un aumento de temperatura va acompañado, al mismo tiempo, de una disminución de la transparencia, lo que representa una diferencia y ventaja esencial con respecto a los sistemas conocidos por el estado de la técnica. Este efecto puede aprovecharse, entre otras cosas, para la protección solar. A este respecto es un requisito que la sustancia con la fase de rotador se encuentre como fase separada. Ésta debe ser lo más pequeña posible en la magnitud espacial, para satisfacer los requisitos ópticos y encontrarse en la medida de lo posible en forma monodispersada, para tener en cuenta las propiedades mecánicas del sistema global termotrópico resultante.

Preferentemente, la al menos una sustancia con una fase de rotador se selecciona del grupo de los hidrocarburos saturados e insaturados. En este caso se prefieren especialmente sustancias del siguiente grupo:

• hidrocarburos alifáticos saturados o insaturados (C10-C30) , en particular n-tetradecano, n-eicosano, n

nonadecano, n-heptacosano o hexadecano, 25

• aminas grasas y alcoholes grasos saturados o insaturados, en particular alcohol dodecílico, alcohol decílico, alcohol hexadecílico, dodecilamina, decilamina o hexadecilamina,

• ésteres de ácidos grasos e hidrocarburos halogenados, en particular ésteres de ácido graso C14-C26, hidrocarburos C14-C26 o perfluoroalcanos,

• compuestos de colesterilo, en particular monohidrato de colesterol, acetato de colesterilo o estigmasterol,

• poliolefinas, en particular polietileno, polipropileno o copolímeros de los mismos,

• organometales, en particular octametil-ferrocenos,

• así como mezclas de los mismos.

El uso de la sustancia con fase de rotador puede realizarse como sustancia individual o como mezcla de varias sustancias en una cápsula.

La cápsula de dopado puede contener así mismo sustancias que no presentan ninguna fase de rotador. Para ello son adecuadas especialmente sustancias tensioactivas, tales como derivados de óxido de etileno no iónicos, que 45 pueden aumentar la interacción entre las sustancias con fase de rotador mediante la formación de un complejo termodinámicamente estable. En particular con el uso de parafina como sustancia con fase... [Seguir leyendo]

1. Uso de cápsulas de dopado que contienen al menos una sustancia que, en un intervalo de temperatura de 10 a 55ºC, presenta una fase de rotador y se encuentra como fase separada, y la sustancia se selecciona del grupo que 5 consiste en • aminas grasas y alcoholes grasos saturados o insaturados, en particular alcohol dodecílico, alcohol decílico, alcohol hexadecílico, dodecilamina, decilamina o hexadecilamina,

• ésteres de ácidos grasos e hidrocarburos halogenados, en particular ésteres de ácido graso C14-C26, 10 hidrocarburos C14-C26 o perfluoroalcanos,

• compuestos de colesterilo, en particular monohidrato de colesterol, acetato de colesterilo o estigmasterol,

• poliolefinas, en particular polietileno, polipropileno o copolímeros de los mismos, • organometales, en particular octametil-ferrocenos,

• así como mezclas de los mismos,

para la protección solar y la reflexión de calor, siendo adecuadas las cápsulas para una matriz de polímero que se compone de materiales termoplásticos, durómeros, elastómeros, resinas de colada, lacas, hidrogeles, polímeros inorgánicos y mezclas de los mismos, presentan un diámetro de por encima de ∀/4 en el intervalo de longitud de onda de UV-VIS, NIR o IR y las cápsulas a) son microcápsulas y presentan un diámetro en el intervalo de 1 a 10 !m; b) son nanocápsulas y presentan un diámetro en el intervalo de 10 nm a 1 !m; o c) se componen de una mezcla de microcápsulas con un diámetro en el intervalo de 1 a 10 !m y nanocápsulas con un diámetro en el intervalo de 10 nm a 1 !m; y

las cápsulas muestran una disminución de la transparencia en el intervalo de temperatura al aumentar la temperatura.

2. Uso de las cápsulas de dopado de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la al menos una 30 sustancia, en el intervalo de temperatura de 15 a 45ºC, presenta una fase de rotador.

3. Uso de las cápsulas de dopado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la al menos una sustancia se encuentra en forma monodispersada.

4. Uso de las cápsulas de dopado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la cápsula contiene adicionalmente sustancias sin fase de rotador.

5. Uso de las cápsulas de dopado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que los materiales termoplásticos se seleccionan del grupo que consiste en poliolefinas, policarbonatos, polimetacrilatos, 40 poliamidas, combinaciones de los mismos, copolímeros y aleaciones de polímero.

6. Uso de las cápsulas de dopado de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que los durómeros se seleccionan del grupo de las resinas de melamina y resinas epoxídicas.

7. Uso de las cápsulas de dopado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que las lacas se seleccionan de compuestos orgánicos de silicio.

8. Uso de las cápsulas de dopado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que los elastómeros están reticulados por medio de azufre. 50