Materiales y procedimientos para mejorar propiedades de emulsiones y películas de SPD.

Una película para su uso en un dispositivo de partículas en suspensión,

(SPD), dicha película comprende un polímero de matriz reticulado que tiene una pluralidad de gotitas de una suspensión líquida de válvula de luz distribuida en la misma, formada con el uso de un emulsivo, dicho emulsivo es un emulsivo separado formado por un material copolímero que comprende como mínimo los segmentos primero y segundo, dichos segmentos se diferencian entre sí en al menos una de sus afinidades químicas, sus composiciones y sus polaridades, siendo un primer segmento de los mencionados segmentos soluble en un polímero de matriz líquido no curado usado en la formación de la película, pero insoluble en un medio suspensivo líquido en el que están dispersadas las mencionadas gotitas, y siendo un segundo segmento de los mencionados segmentos soluble en el medio suspensivo líquido de las gotitas e insoluble en el polímero de matriz líquido no curado, en el que los segmentos primero y segundo tienen un índice de refracción dentro de 0,010 el uno del otro y en el que el índice de refracción de dichos segmentos está dentro de 0.010 del de cada fase de una emulsión formada con el mencionado emulsivo, comprendiendo el mencionado primer segmento un material seleccionado entre el grupo que consiste en organosiloxanos lineales, organosiloxanos ramificados, grupos alquilo lineales, grupos alquilo ramificados, grupos fluoroalquilo lineales y grupos fluoroalquilos ramificados, y en el que el primer segmento del copolímero emulsivo que consiste en un polímero poliorganosiloxano que tiene grupos fenilo colgantes para proporcionar un índice de refracción a 25 grados centígrados en el intervalo de 1,4630 a 1,4800, y el segundo segmento mencionado comprende un material seleccionado del grupo que consiste en ésteres lineales, ésteres ramificados, (met)acrilato lineal, (met)acrilato ramificado, amida lineal, amida ramificada, amina lineal, amina ramificada, grupos epoxi lineales, grupos epoxi ramificados, grupos lineales que comprenden grupos hidroxilo o ácidos y grupos ramificados que comprenden grupos hidroxilo o ácidos, en la que el mencionado emulsivo está adaptado para evitar la coalescencia de las gotitas de la suspensión líquida de válvula de luz durante la formación de la mencionada película retardando el crecimiento de las mencionadas gotitas.

Materiales y procedimientos para mejorar propiedades de emulsiones y películas de SPD Campo de la invención

La presente invención se refiere, en general, a válvulas de luz de dispositivos de partículas en suspensión (SPD) y a emulsiones y películas hechas de tales emulsiones para su uso en tales válvulas de luz de SPD. En particular, la presente invención se refiere a (1) emulsivos que, cuando se añaden a una emulsión de SPD, sirven para mejorar la estabilidad de la emulsión y/o las características de rendimiento de una película de SPD hecha de la misma, así como (2) a procedimientos para mejorar la estabilidad de una emulsión de SPD y/o las características de rendimiento de una película de SPD hecha de la misma mediante el uso de un emulsivo de acuerdo con la invención al formar las emulsiones usadas en la fabricación de tales películas.

Antecedentes de la invención

Las válvulas de luz se han conocido durante más de setenta años para la modulación de luz y por ello son conocidas en la técnica. Tal como se usa aquí el término, "válvula de luz" se define como una celda formada por dos paredes separadas entre sí por una distancia pequeña, siendo al menos una de ellas transparente; paredes que tienen electrodos en ellas usualmente en forma de revestimientos eléctricamente conductores transparentes. La celda contiene un elemento modulador de la luz, que puede ser una suspensión líquida de partículas o, preferiblemente, una película de plástico en la que están distribuidas gotitas de una suspensión líquida de partículas.

La suspensión líquida (denominada aquí a veces "suspensión de válvula de luz líquida" o simplemente una "suspensión de válvula de luz") comprende partículas pequeñas en suspensión en un medio suspensivo líquido. En ausencia de un campo eléctrico aplicado, las partículas de la suspensión líquida asumen posiciones al azar debido al movimiento browniano. Por ello se refleja un haz de luz que pasa a la celda, se transmite o absorbe, dependiendo de la estructura de la celda, la naturaleza y concentración de las partículas y la energía contenida en la luz. Así, la válvula de luz es usualmente relativamente oscura en estado DESACTIVADO. Sin embargo, cuando se aplica un campo eléctrico a través de la suspensión de la válvula de luz líquida de la válvula de luz, las partículas se alinean y, para muchas suspensiones, la mayor parte de la luz puede pasar a través de la celda. Así, en estado ACTIVADO, la válvula de luz es relativamente transparente. Las válvulas de luz del tipo descrito aquí son conocidas también como "dispositivos de partículas en suspensión" o ("SPD")

Se ha propuesto el uso de las válvulas de luz para su uso en numerosas aplicaciones, incluyendo, sin limitación, por ejemplo pantallas alfanuméricas y de televisión, ventanas, techos solares, visores solares, filtros, juguetes, ropa, espejos, cristales de gafas, y similares para controlar la cantidad de luz que pasa a través de ellos o que es reflejada de los mismos, según sea el caso.

Para muchas aplicaciones, como se entenderá bien en la técnica, es preferible para el material que se ha de activar, esto es, el elemento modulador de la luz o el "material activable" que sea una película de plástico, no una suspensión líquida. Por ejemplo, en una válvula de luz usada como ventana de transmisión variable de luz, es preferible una película de plástico en la que se distribuyen gotitas de una suspensión líquida, a una suspensión de líquido sola porque los efectos de la presión hidrostátlca, por ejemplo, el pandeo asociado con una suspensión alta de líquido se pueden evitar usando una película, y también se puede evitar el riesgo de posible escape. Otra ventaja de usar una película de plástico es que, en una película de plástico, las partículas generalmente están presentes sólo dentro de gotitas muy pequeñas y, por ello, no se aglomeran sensiblemente cuando la película se activa repetidamente con un voltaje. El término "película de válvula de luz" tal como se usa aquí se refiere a una película que tiene gotitas de una suspensión líquida de partículas distribuidas en la película.

La patente U.S. n° 5.49.734 ejemplifica una película de válvula de luz que está hecha por separación de fase de una solución homogénea. También son conocidas las películas de válvula de luz hechas por emulsiones de reticulación. Véanse las patentes U.S. n°. 5.463.491 y n°. 5.463.492, ambas cedidas al cesionario de la presente invención e incorporadas a la memoria. El documento EP 98 758 A2 describe una película moduladora de luz ultravioleta, curable por radiación, para una válvula de luz, y un método para fabricar la película. El documento WO 24/9287 A2 está dirigido a una película de válvula de luz de SPD que incorpora medios suspensivos novedosos, y una válvula de luz que incorpora la película de válvula de luz de SPD. El documento WO 2/35281 A1 describe películas de SPD y válvulas de luz que comprenden las películas de SPD.

Lo que sigue es una breve descripción, a fines ilustrativos de la invención, de los componentes de una suspensión de válvula de luz representativa.

1. Medios suspensivos líquidos y estabilizadores

Una suspensión de válvula de luz líquida para su uso en la presente invención puede ser cualquier suspensión de válvula de luz líquida conocida en la técnica y se puede formular de acuerdo con técnicas bien conocidas por un

experto en la técnica. El término "suspensión de válvula de luz líquida" significa, como se ha indicado antes, "un medio suspensivo líquido" en el que están dispersadas una pluralidad de pequeñas partículas. El "medio suspensivo líquido" comprende uno o varios líquidos no acuosos eléctricamente resistentes en el(los) que preferiblemente está disuelto al menos un tipo de estabilizador polimérico que actúa para reducir la tendencia de las partículas a aglomerarse y mantenerlas dispersadas y en suspensión.

Las suspensiones de válvula de luz líquidas útiles en la presente invención pueden incluir cualquiera de los medios suspensivos líquidos previamente propuestos para su uso en válvulas de luz para suspender las partículas. Entre los medios suspensivos líquidos conocidos en la técnica que son útiles en la invención figuran, no limitativamente, medios suspensivos líquidos descritos en las patentes U.S. n°. 4.247.175 y n. 4.47.565, que también se incorporan aquí por referencia. En general, uno o ambos de los medios suspensivos líquidos o el estabilizador polimérico disuelto en el mismo se selecciona para mantener las partículas en suspensión en equilibrio gravitacional.

El estabilizador polimérico, cuando se emplea, puede ser un tipo singular de polímero sólido que se une a la superficie de las partículas pero que también se disuelve en uno o varios de los líquidos no acuosos del medio suspensivo líquido. Alternativamente, uno o varios de los estabilizadores poliméricos sólidos pueden servir como sistema estabilizador polimérico. Por ejemplo, las partículas se pueden revestir con un primer tipo de estabilizador polimérico sólido tal como una nitrocelulosa que, efectivamente, proporciona un revestimiento de superficie plana para las partículas. Posteriormente las partículas revestidas se vuelven a revestir con uno o varios tipos de estabilizador polimérico sólido que se une o asocia al primer tipo de estabilizador polimérico sólido y que también se disuelve en el medio suspensivo líquido proporcionando a las partículas dispersión y protección estérica. También se pueden usar estabilizadores poliméricos líquidos para impartir ventajas, en especial en películas de válvula de luz de SPD, como se describe en la patente U.S. n°. 5.463.492 mencionada antes.

Los estabilizadores poliméricos descritos antes están confinados a las suspensiones líquidas y sirven para reducir la tendencia de las partículas a aglomerarse y para mantener las partículas dispersadas y en suspensión. Estos estabilizadores poliméricos no deben confundirse con los emulsivos de la presente invención que, sin embargo, son estabilizadores poliméricos de una clase diferente que tienen una finalidad totalmente diferente, como se considera y discute más adelante.

2. Partículas

En una suspensión de válvula de luz se pueden usar partículas inorgánicas y orgánicas y tales partículas pueden ser absorbentes o reflectoras de luz.

Aunque con la presente invención se pueden usar muchos tipos de partículas, debido al gran cuerpo del conocimiento de la técnica anterior que se refiere al uso de partículas de polihaluro en suspensiones de SPD líquidas, las válvulas de luz de SPD usualmente han empleado partículas de polihaluro... [Seguir leyendo]

1. Una película para su uso en un dispositivo de partículas en suspensión, (SPD), dicha película comprende un polímero de matriz reticulado que tiene una pluralidad de gotltas de una suspensión líquida de válvula de luz distribuida en la misma, formada con el uso de un emulsivo, dicho emulsivo es un emulsivo separado formado por un material copolímero que comprende como mínimo los segmentos primero y segundo, dichos segmentos se diferencian entre sí en al menos una de sus afinidades químicas, sus composiciones y sus polaridades, siendo un primer segmento de los mencionados segmentos soluble en un polímero de matriz líquido no curado usado en la formación de la película, pero insoluble en un medio suspensivo líquido en el que están dispersadas las mencionadas gotitas, y siendo un segundo segmento de los mencionados segmentos soluble en el medio suspensivo líquido de las gotitas e insoluble en el polímero de matriz líquido no curado, en el que los segmentos primero y segundo tienen un índice de refracción dentro de ,1 el uno del otro y en el que el índice de refracción de dichos segmentos está dentro de.1 del de cada fase de una emulsión formada con el mencionado emulsivo, comprendiendo el mencionado primer segmento un material seleccionado entre el grupo que consiste en organosiloxanos lineales, organosiloxanos ramificados, grupos alquilo lineales, grupos alquilo ramificados, grupos fluoroalquilo lineales y grupos fluoroalquilos ramificados, y en el que el primer segmento del copolímero emulsivo que consiste en un polímero poliorganosiloxano que tiene grupos fenilo colgantes para proporcionar un índice de refracción a 25 grados centígrados en el intervalo de 1,463 a 1,48, y el segundo segmento mencionado comprende un material seleccionado del grupo que consiste en ásteres lineales, ásteres ramificados, (met)acrilato lineal, (met)acrilato ramificado, amida lineal, amida ramificada, amina lineal, amina ramificada, grupos epoxi lineales, grupos epoxi ramificados, grupos lineales que comprenden grupos hidroxilo o ácidos y grupos ramificados que comprenden grupos hidroxilo o ácidos, en la que el mencionado emulsivo está adaptado para evitar la coalescencia de las gotitas de la suspensión líquida de válvula de luz durante la formación de la mencionada película retardando el crecimiento de las mencionadas gotitas.

2. La película de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el emulsivo en su conjunto es soluble en el polímero de matriz líquido e insoluble en el medio suspensivo líquido cuando se mezcla separadamente con los mencionados líquidos.

3. La película de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el emulsivo en su conjunto es soluble en el medio suspensivo líquido e insoluble en el polímero de matriz líquido cuando se mezcla separadamente con los mencionados líquidos.

4. La película de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el emulsivo en su conjunto es soluble tanto en el polímero de matriz líquido como en el medio suspensivo líquido cuando se mezcla separadamente con los mencionados líquidos.

5. La película de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el emulsivo en su conjunto es insoluble tanto en el polímero de matriz líquido como en el medio suspensivo líquido cuando se mezcla separadamente con los mencionados líquidos.

6. La película de la reivindicación 1, en la que el primer segmentos mencionado es de baja polaridad respecto al mencionado segundo segmento y el mencionado segundo segmento es relativamente polar respecto al mencionado primer segmento.

7. La película de la reivindicación 1, en la que el índice de refracción de los mencionados segmentos primero y segundo está dentro de ,5 del de cada fase de una emulsión formada con el mencionado emulsivo.

8. La película de la reivindicación 7, en la que el índice de refracción de cada segmento está dentro de ,2 del de cada fase de la emulsión formada con el mencionado emulsivo.

9. La película de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el mencionado emulsivo está representado por la siguiente fórmula I:

R1-CH2-CH-C--CH2-CH2'CH2'Si'-Si------Si-CHa-CHi-C^-O-C-CH-CHrR1'

R O

O R

donde R representa un resto iniciador,

CH3

CH,-C*

I

CN

y R1 representa un segmento polimérico de (met)acrilato de alquilo, y

representa un grupo fenilo,

1. La película de la reivindicación 9, en la que el segmento polimérico de (met)acrilato de alquilo comprende un polímero (metacrilato de laurilo-co-HEMA).

11. La película de la reivindicación 1, en la que el porcentaje en peso del poliorganosiloxano en el emulsivo varía de aproximadamente 35% a aproximadamente 65% en peso.

12. La película de la reivindicación 1, en la que un segmento del copolimero emulsivo consiste en (met)acrilatos

que son solubles en poli(metacrilato de laurilo), dichos (met)acrilatos tienen un peso molecular de 15-6 daltons y un índice de refracción tal que el emulsivo tiene un índice de refracción de 1,473 más o menos ,5.

13. La película de la reivindicación 12, en la que el segmento (met)acrilato del emulsivo está presente en dicho emulsivo en una cantidad de entre aproximadamente 35-65% en peso.

14. La película de la reivindicación 12, en la que el segmento (met)acrilato consiste en material seleccionado entre

el grupo que consiste en un homopolímero de (met)acrilatos de alquilo C6 o superiores y un copolimero con metacrilato de 2-hidroxietilio.

15. Un procedimiento para mejorar la estabilidad de una emulsión usada en la fabricación de una película adaptada para su uso en un dispositivo de partículas en suspensión o para reducir la coalescencia de una gota de un medio 2 suspensivo líquido en una emulsión usada en la formación de una película adaptada para su uso en un dispositivo de partículas en suspensión, o para mejorar las características de rendimiento de una película adaptada para su utilización en un dispositivo de partículas en suspensión, procedimiento que comprende formar la mencionada película con un emulsivo de acuerdo con la reivindicación 1.