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

Composición de polímero, que contiene

a. policarbonato;

b.

al menos un absorbente de IR inorgánico del grupo de los volframatos con un diámetro de partícula de menos de 200 nm y mayor de 5 nm en un porcentaje del 0,0075% en peso-0,0750 % en peso, calculado como el porcentaje de sólidos en el volframato en la composición total de polímero; y

c. al menos un pigmento de nanoescala inorgánico en un porcentaje del 0,0005 % en peso-0,0035 % en peso con respecto a la composición total, donde el pigmento de nanoescala inorgánico es negro de humo con un tamaño de partícula medio< 100 nm; y

d. opcionalmente otros aditivos adicionales

Composición de polímero con propiedades absorbentes de calor y propiedades del color mejoradas La invención se refiere a una composición de polímero absorbente de radiación infrarroja (IR) que contiene un plástico termoplástico transparente, un absorbente de infrarrojo inorgánico, en adelante también denominado absorbente de IR, y al menos un pigmento de nanoescala inorgánico, así como a la fabricación y uso de las composiciones de polímero según la invención y los productos fabricados a partir de la misma. En particular, la presente invención se refiere a composiciones de polímero que presentan una reducción de los efectos de dispersión no deseados generados por absorbentes de IR inorgánicos a base de volframato, así como al uso de la composición de polímero según la invención que contiene este absorbente de IR para la fabricación de cristales para su uso en edificios, vehículos de motor y vehículos ferroviarios y aeronaves.

Los acristalamientos a partir de las composiciones que contienen polímeros termoplásticos transparentes, como, por ejemplo, policarbonato, ofrecen muchas ventajas en la industria automovilística y para la construcción frente a los acristalamientos convencionales a partir de vidrio. Estos engloban, por ejemplo, resistencia a la rotura y/o ahorro de peso aumentados, que, en el caso de acristalamientos de automóviles, posibilitan una seguridad de los pasajeros más alta en los accidentes de tráfico y un menor consumo de combustible. Finalmente los materiales transparentes, que contienen polímeros termoplásticos transparentes, permiten una libertad de diseño sustancialmente mayor debido a su fácil moldeabilidad.

No obstante, es una desventaja que la alta permeabilidad al calor (es decir la permeabilidad a la radiación IR) de los polímeros termoplásticos transparentes frente a la exposición del sol conduzca a un calentamiento no deseado en el interior de los vehículos y edificios. Las altas temperaturas en el espacio interior disminuyen el confort de los pasajeros o residentes y pueden implicar altas demandas de climatización, que, a su vez, disparan el consumo de energía y, de esta manera, así nuevamente se suprimen los efectos positivos. Sin embargo, para tener en cuenta el requisito de un consumo de energía bajo combinado con un confort de los pasajeros alto son necesarios cristales que estén equipados con un aislamiento térmico correspondiente. Esto se aplica, en particular, en la industria del automóvil.

Como se conoce desde hace tiempo, la porción más grande de la energía solar, además de la región visible de la luz entre 400 nm y 750 nm corresponde a la región del infrarrojo cercano (NIR) entre 750 nm y 2500 nm. La radiación solar incidente, por ejemplo, se absorbe en el interior de un automóvil y se emite como radiación térmica de onda larga con una longitud de onda de 5 µm a 15 µm. Puesto que en esta región los materiales de acristalamiento habituales, en particular, los polímeros termoplásticos transparentes en la región visible, no son transparentes, la radiación térmica no se puede propagar hacia el exterior. Se obtiene un efecto invernadero y se calienta el espacio interior. Para mantener este efecto lo más pequeño posible se debe, por lo tanto, minimizar en lo posible la transmisión del acristalamiento en el NIR. Los polímeros termoplásticos transparentes habituales como, por ejemplo, policarbonato, sin embargo, son transparentes tanto en la región visible como en el NIR.

Por consiguiente, son necesarios, por ejemplo, aditivos que presenten en el NIR una transparencia lo más baja posible sin afectar desfavorablemente a la transparencia en la región visible del espectro.

Entre los plásticos termoplásticos transparentes son especialmente muy adecuados los polímeros que se basan en poli (metacrilato de metilo) (PMMA) y policarbonato para el uso como material de acristalamiento. Debido a su alta dureza, en particular, el policarbonato posee un perfil de propiedades muy bueno para los fines de uso de este tipo.

Para conferir a estos plásticos propiedades absorbentes de infrarrojo se usan absorbentes de infrarrojo correspondientes como aditivos. En particular, para esto son interesantes los sistemas absorbentes de IR que disponen de un amplio espectro de absorción en la región del NIR (infrarrojo cercano, 750 nm-2500 nm) en una absorción simultáneamente más baja en la región visible (bajo color inherente) . Las composiciones de polímero correspondientes además deben presentar una alta estabilidad térmica así como una excelente estabilidad a la luz.

Se conoce una pluralidad de absorbentes de IR a base de materiales orgánicos e inorgánicos que se pueden usar en termoplásticos transparentes. Se describe una selección de materiales de este tipo, por ejemplo, en J. Fabian, H. Nakazumi, H. Matsuoka, Chem. Rev. 92, 1197 (1992) , en los documentos US-A 5, 712, 332 o JP-A 06240146.

Los aditivos absorbentes de IR a base de materiales orgánicos, no obstante, frecuentemente tienen la desventaja de que presentan una estabilidad baja frente al estrés térmico o radiación. De este modo, muchos de estos aditivos no son lo suficiente estables térmicamente para incorporarse en termoplásticos transparentes, puesto que son necesarias temperaturas de hasta 350 °C para su procesamiento. Además, los acristalamientos a menudo están expuestos en el uso durante largos periodos a temperaturas de más de 50 °C, debidas a la radiación solar, lo que puede conducir a la descomposición o degradación de los absorbentes orgánicos.

Además, los absorbentes de IR orgánicos frecuentemente no presentan una banda de absorción lo suficientemente amplia en la región del NIR, de modo que su uso como absorbentes de IR en materiales de acristalamiento es ineficiente, donde adicionalmente a menudo todavía aparece un fuerte color inherente de estos sistemas, que, por lo general, no es deseado.

Los aditivos absorbentes de IR a base de materiales inorgánicos frecuentemente son claramente más estables en comparación con los aditivos orgánicos. También el uso de estos sistemas a menudo es más económica, puesto que en la mayoría de los casos presentan una relación precio/rendimiento claramente favorable. De este modo, los materiales a base de boruros finamente divididos, como, por ejemplo, hexaboruro de lantano, han demostrado ser absorbentes de IR eficientes, puesto que, en particular, disponen de una amplia banda de absorción. Los boruros de este tipo a base de 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 se describen, entre otros, por ejemplo, en los documentos DE 10392543 o EP 1 559 743.

No obstante, una desventaja de estos aditivos es su significativo color inherente. Tras la incorporación, estos aditivos que contienen boruro confieren al plástico transparente una coloración verde característica, que frecuentemente no es deseada, puesto que limita fuertemente el margen para un color neutral.

Para compensar el color inherente, a menudo se usan cantidades más grandes de otros colorantes, lo que, sin embargo, altera las propiedades ópticas de la composición y conduce a una transmisión claramente disminuida en la región visible. En particular esto no es deseado en acristalamientos de vehículos o inadmisible en casos especiales en los que la visión del conductor no se debe alterar.

Se ha demostrado que los aditivos absorbentes de IR del grupo de los volframatos disponen de una absorción inherente más baja en comparación con los absorbentes de IR inorgánicos a base de boruro conocidos del estado de la técnica en la región espectral visible y conducen a materiales termoplásticos con color inherente más bajo. Además poseen una amplia característica de absorción deseable en la región del NIR. En el caso de estos volframatos se trata de óxidos de volframio a base de WyOz (W = volframio, O = oxígeno; z/y = 2, 20-2, 99) o a base de MxWyOz (M = H, He, metal alcalino, metal alcalinotérreo, tierras raras, Mg, Zr, Cr, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, B, F, P, S, Se, Br, Te, Ti, Nb, V, Mo, Ta, Re, Be, Hf, Os, Bi; x/y = 0, 001-1, z/y = 2, 23, 0) .

La fabricación y el uso de estas sustancias en materiales termoplásticos es, en principio conocida y, por ejemplo, se describe en H. Takeda, K. Adachi, J. Am. Ceram. Soc. 90, 4059-4061, (2007) , los documentos WO 2005037932, JP 2006219662, JP 2008024902, JP 2008150548, WO 2009/059901 y JP 2008214596.

La reducida coloración inherente de estos sistemas es ventajosa, puesto que, de este modo, se posibilita una gran libertad en el color para el producto final correspondiente. El color definitivo se consigue mediante adición de otros... [Seguir leyendo]

1. Composición de polímero, que contiene

a. policarbonato;

b. al menos un absorbente de IR inorgánico del grupo de los volframatos con un diámetro de partícula de menos

de 200 nm y mayor de 5 nm en un porcentaje del 0, 0075 % en peso-0, 0750 % en peso, calculado como el porcentaje de sólidos en el volframato en la composición total de polímero; y c. al menos un pigmento de nanoescala inorgánico en un porcentaje del 0, 0005 % en peso-0, 0035 % en peso con respecto a la composición total, donde el pigmento de nanoescala inorgánico es negro de humo con un tamaño de partícula medio < 100 nm; y d. opcionalmente otros aditivos adicionales 2. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la relación de b) con respecto a c) es de 250:1 a 2:1.

3. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la relación de b) con respecto a c) es de 15:1 a 7:1.

4. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el absorbente de infrarrojo está seleccionado del grupo que comprende compuestos de volframio del tipo b1) WyOz con W = volframio, O = oxígeno; y z/y = 2, 20-2, 99; y/o b2) MxWyOz con M = H, He, metal alcalino, metal alcalinotérreo, metal del grupo de las tierras raras, Mg, Zr, Cr, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, B, F, P, S, Se, Br, 20 Te, Ti, Nb, V, Mo, Ta, Re, Be, Hf, Os, Bi; x/y = 0, 001-1, 000; y z/y = 2, 2-3, 0, así como sus mezclas; y/o b3) ZnwMxWyOz con M = al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en H, He, metal alcalino, metal alcalinotérreo, metal del grupo de las tierras raras, Mg, Zr, Cr, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Cd, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, B, F, P, S, Se, Br, Te, Ti, Nb, V, Mo, Ta, Re, Be, Hf, Os, Bi; x/y = 0, 001-1, 000; z/y = 2, 23, 0; y w = 0, 001-0, 015, así como sus mezclas.

5. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que la composición contiene adicionalmente trifenilfosfina como estabilizante para la estabilización del absorbente de IR.

6. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que como estabilizante para la estabilización del absorbente de IR se usa una mezcla de fosfina, fosfito y antioxidante fenólico.

7. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el negro de humo presenta una superficie de 3.

3. 138 m2/g.

8. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el componente d) está seleccionado del grupo que contiene, absorbentes de ultravioleta, colorantes, agentes de desmoldeo, agentes ignífugos y termoestabilizantes.

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

10. Uso de un negro de humo con un tamaño de partícula medio < 100 nm para la disminución de la dispersión generada por los volframatos de nanoescala con un diámetro de partícula menor de 200 nm y mayor de 5 nm en una composición de policarbonato.

11. Uso de una composición de polímero de acuerdo con la reivindicación 1 para la fabricación de acristalamientos de automóviles, vehículos ferroviarios, aeronaves y arquitecturas. 40 12. Producto de múltiples capas que contiene -al menos una capa fabricada a partir de una composición de acuerdo con la reivindicación 1, -al menos una capa protectora de UV, y -opcionalmente un recubrimiento resistente a rayaduras.