Composición polimérica con propiedades absorbentes del calor y alta estabilidad.

Composición polimérica que contiene

a. al menos un plástico termoplástico transparente;

b. wolframato de cesio como absorbente IR inorgánico y

c. al menos un estabilizante a base de fosfina.

Composición polimérica con propiedades absorbentes del calor y alta estabilidad La invención se refiere a una composición polimérica absorbente del calor que contiene un plástico termoplástico transparente, wolframato de cesio como absorbente de infrarrojos inorgánico con un estabilizante a base de fosfina; así como a la preparación y al uso de composiciones poliméricas según la invención y a los artículos fabricados a partir de las mismas. En particular, la presente invención se refiere al uso de la composición polimérica según la invención que contiene este absorbente IR inorgánico estabilizado para la fabricación de planchas para acristalamientos para su uso en edificios, vehículos de motor y ferrocarriles y aviones.

Los acristalamientos de composiciones que contienen polímeros termoplásticos transparentes tales como, por ejemplo, policarbonato, ofrecen para el sector de los vehículos y para edificios muchas ventajas frente a acristalamientos habituales de vidrio. Entre las mismas se incluyen, por ejemplo, una seguridad frente a roturas aumentada o una economía en el peso, que en el caso de acristalamientos de automóviles posibilita una 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 provocan un calentamiento no deseado en el interior de los vehículos y de los edificios. Las temperaturas aumentadas en el espacio interior reducen la comodidad de los ocupantes o los habitantes y pueden desembocar en unas exigencias aumentadas de climatización, que a su vez aumentan el consumo energético y compensan adicionalmente 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 sirve especialmente para el 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 mm a 15 mm. Dado que en esta región 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 de NIR. Los polímeros termoplásticos transparentes habituales tales como, por ejemplo, policarbonatos son, no obstante, tanto en la región visible como en la región de NIR, transparentes.

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

Entre los plásticos termoplásticos transparentes son particularmente buenos polímeros basados en poli (metacrilato de metilo) (PMMA) y policarbonato 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 del calor 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 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 un termoplásticos transparente, ya que en su procesamiento son necesarias temperaturas de hasta 330 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 absorbentes orgánicos.

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

Los aditivos absorbentes IR a base de materiales orgánicos son, en comparación con aditivos orgánicos, frecuentemente 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 beneficiosos, ya que disponen de una banda de absorción amplia asociada con una termoestabilidad elevada. Boruros 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 de este tipo se describen, por ejemplo, en los documentos DE 103 92 543 T5 o EP 1 559 743 A1.

Una desventaja de estos aditivos es, no obstante, su significativo color propio. Los aditivos que contiene boruro confieren al plástico transparente después de su incorporación al mismo una coloración verde característica, que a menudo no es deseable, ya que limita fuertemente el margen para lograr una coloración neutra.

Para compensar el color propio a menudo se usan cantidades más grandes de otros colorantes, lo que, no obstante, perjudica las propiedades ópticas de la composición y provoca una transmisión claramente más reducida en la región visible. Esto es especialmente no deseable en acristalamientos de vehículos o no está permitido en casos especiales en los que la visión del conductor no debe verse perjudicada.

Además, se conocen aditivos absorbentes IR del grupo de compuestos de wolframio que disponen de una absorción propia más reducida en la región espectral visible en comparación con los absorbentes IR inorgánicos conocidos por el estado de la técnica a base de boruro.

La preparación y el uso de estas sustancias en materiales termoplásticos se describen, por ejemplo, por H. Takeda, K. Adachi, J. Am. Ceram. Soc. 90, 4059 - 4061, (2007) , y en los documentos WO 2005/037932 A1, JP 2006219662 A, JP 2008024902 A, JP 2008150548 A, WO 2009/059901 A2 y JP 2008214596 A. Como desventaja se destaca, no obstante, la falta de estabilidad a largo plazo frente a una carga térmica. Mientras que la inestabilidad térmica de óxidos de wolframio es conocida en sí y por ejemplo se ha descrito por Romanyuk y col.; J. Phys. Chem. C 2008, 112, 11090 - 11092, se muestra también en la incorporación de estos compuestos en una matriz polimérica que en caso de almacenamiento térmico a temperatura elevada de las composiciones poliméricas correspondientes, tales como, por ejemplo, en caso de una composición de policarbonato, la absorción en la región IR se reduce significativamente.

Para un uso de las composiciones en el sector de los acristalamientos, especialmente para acristalamientos de automóviles, es totalmente necesario, no obstante, que las composiciones poliméricas absorbentes IR correspondientes presentan una estabilidad a largo plazo frente a temperaturas elevadas. Por temperaturas elevadas se pretende decir, por ejemplo, temperaturas... [Seguir leyendo]

1. Composición polimérica que contiene a. al menos un plástico termoplástico transparente;

b. wolframato de cesio como absorbente IR inorgánico y 5 c. al menos un estabilizante a base de fosfina.

2. Composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el estabilizante es una fosfina seleccionada del grupo de las fosfinas alifáticas, fosfinas aromáticas y fosfinas alifático-aromáticas.

3. Composición según la reivindicación 2, en la que el estabilizante es una fosfina seleccionada del grupo que comprende trifenilfosfina, trialquilfenilfosfina, bisdifenilfosfino-etano, trinaftilfosfina y mezclas de estas fosfinas.

4. Composición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el compuesto de fosfina está presente en una cantidad del 0, 01 % en peso al 0, 20 % en peso, con respecto a la totalidad de la composición.

5. Composición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el absorbente de infrarrojos con un contenido de sólidos a base de wolframato está presente en una cantidad del 0, 0001 % en peso al 10, 0000 % en peso, con respecto a la totalidad de la composición.

6. Composición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el material termoplástico transparente se selecciona del grupo que comprende poli (metacrilato de metilo) , policarbonato y copolicarbonato.

7. Composición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la composición contiene al menos un absorbente IR adicional, preferentemente seleccionado del grupo de los boruros y los óxidos de 20 estaño.

8. Composición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la composición contiene como componentes adicionales al menos un compuesto del grupo de absorbentes de ultravioleta, colorantes, agentes de desmoldeo, materiales ignífugos y termoestabilizantes.

9. Uso de una composición poliméricas según la reivindicación 1 para la fabricación de acristalamientos de 25 automóvil y del sector de la arquitectura.

10. Procedimiento de preparación de una composición polimérica según las reivindicaciones 1 a 8 que comprende las etapas de:

a. preparar una mezcla maestra que contiene polímero termoplástico, un wolframato en una matriz de acrilato como absorbente IR, un estabilizante a base de fosfina, b. mezclar los componentes de la composición mediante una extrusora, fundiéndose el plástico termoplástico transparente durante el mezclado.