ES2297255T3 - Estratificado que regula la luz de manera autonoma y ventana que lo utiliza. - Google Patents

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Abstract

Un cuerpo estratificado que comprende una solución acuosa isotrópica obtenida al disolver 100 partes en peso de un derivado de polisacárido soluble en agua que tiene un peso molecular medio ponderado de aproximadamente 10.000 a aproximadamente 200.000 y que tiene un grupo funcional anfipático no iónico, en aproximadamente 100 a aproximadamente 2.000 partes en peso de un medio acuoso compuesto por agua en una cantidad de aproximadamente 25 a aproximadamente 450 con respecto a 100 partes en peso de dicho derivado de polisacárido y una sustancia anfipática con un peso molecular de aproximadamente 60 a aproximadamente 5.000, estratificada entre placas que son parcialmente transparentes y permiten la visión directa de dicha solución acuosa, en donde se añade en una cantidad de 0, 01-10 partes en peso con respecto a 100 partes en peso de dicha solución acuosa isotrópica al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol no iónicos quetienen una solubilidad de 1 g o más en la sustancia anfipática a 20ºC y derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol iónicos con un grupo funcional iónico unido al anillo bencénico a través de una porción de cadena y que tienen una solubilidad de 1 g o más en agua a 20ºC.

Description

Estratificado que regula la luz de manera autónoma y ventana que lo utiliza.
Campo técnico
La presente invención se refiere a cuerpos estratificados que encierran soluciones acuosas isotrópicas que sufren cambio reversible entre transparencia y opacidad en respuesta a cambios de temperatura provocados al calentar con energía solar o similares, así como a ventanas que los emplean.
Técnica precedente
En los últimos años, el vidrio regulador de luz capaz de controlar la penetración de rayos de luz solar se ha convertido en un tópico de interés para la conservación de la energía, la comodidad, etc. La presente memoria descriptiva se referirá principalmente a vidrio de ventanas que ha de usarse para ventanas en edificios, automóviles y similares, pero los cuerpos estratificados de la invención son ampliamente aplicables, sin limitación a las ventanas.
Los presentes inventores se concentraron en el hecho de que las ventanas están directamente expuestas a rayos de luz solar. Al utilizar eficazmente la diferencia de temperatura entre la presencia y ausencia de radiación solar y entre estaciones, se hizo posible desarrollar cuerpos estratificados reguladores de luz autosensibles revolucionarios que, cuando se exponen a rayos de luz solar en la estación veraniega de alta temperatura, se hacen naturalmente opacos y bloquean los rayos de luz solar. Más específicamente, por ejemplo, la Patente de EE.UU. Nº 5.615.040 (correspondiente a la Publicación de Patente Japonesa No Examinada HEI Nº 6-255016) se cita en Journal of Japan Solar Energy Society, Taiyo Energy, Vol. 27, Nº 5 (2001), pp. 14-20. La estructura básica de la invención descrita en esa memoria es un cuerpo estratificado en el que una solución acuosa isotrópica está sellada entre un par de placas. La solución acuosa isotrópica comprende al menos un derivado de polisacárido soluble en agua, una sustancia anfipática y agua. El principio depende de una transición de fases sol-gel dependiente de la temperatura, establemente reversible. A baja temperatura, las moléculas están disueltas uniformemente para producir una solución acuosa isotrópica (estado de sol), mientras que a alta temperatura se produce una transición de fase a medida que las moléculas disueltas se agregan en un estado floculado (estado de gel). En el estado de gel, la diferencia en la densidad entre el disolvente y los agregados finos crea opacidad debido a dispersión de luz, bloqueando de ese modo aproximadamente 80% de la luz. Cuando el cuerpo estratificado se usa para construir una ventana, el estado transparente se mantiene para permitir la penetración de luz solar cuando la temperatura del cuerpo estratificado permanece inferior en la estación invernal, mientras que el calentamiento mediante rayos de luz solar directos durante la estación veraniega produce opacidad que corta aproximadamente 80% de los rayos de sol, proporcionando de ese modo un vidrio de ventana regulador de la luz y conservador de la energía. El cuerpo estratificado satisface las siguientes condiciones fundamentales también listadas en el documento mencionado anteriormente.
1) Los cambios de fase entre el estado transparente y opaco deben ser reversibles.
2) Los cambios reversibles deben poder repetirse sin separación de fases.
3) El material debe ser resistente a la intemperie.
Este cuerpo estratificado ya ha sido probado como vidrio de ventana por los presentes inventores, pero se encontró que la resistencia a la intemperie necesitaba mejorarse adicionalmente para que fuera adecuado para uso común como vidrio de ventana que está expuesto a luz solar constante. Los resultados de la prueba de exposición en azotea real en un distrito de Tokio usando un cuerpo estratificado montado con una estructura sellada satisfactoria indicaban un incremento en la temperatura de opacidad inicial ya en aproximadamente 3 años, incluso con vidrio flotado de 5 mm de grosor. Los presentes inventores examinaron diligentemente métodos para añadir absorbentes de luz ultravioleta a la solución acuosa isotrópica y como resultado tuvieron éxito al desarrollar un cuerpo estratificado que exhibía una revolucionaria alta resistencia a la intemperie que tenía las características 1) y 2) anteriores, y que satisfacía adecuadamente la condición 3) anterior.
El vidrio de ventana debe exhibir alta resistencia a la intemperie para el uso a lo largo de períodos prolongados de 10 años o más e incluso 20 ó 30 años. También debe ser tan ligero y delgado y como sea posible para una carga reducida para estructuras de edificios y compatibilidad con marcos de ventanas, así como para una fabricación, un transporte, una construcción y similares más ventajosos. Los presentes inventores también habían examinado previamente métodos para impartir a paneles de vidrio funciones de bloqueo de luz ultravioleta, pero debido a problemas de estos como coloración e incremento de peso y a la necesidad de un trabajo especial, tales métodos generalmente no eran adecuados. Por lo tanto, los presentes inventores efectuaron un examen más detallado concentrándose en diversos absorbentes de luz ultravioleta para mejorar enormemente la resistencia a la intemperie de la propia solución acuosa isotrópica.
Previamente, solo han existido referencias escritas al concepto general de añadir absorbentes de luz ultravioleta que se disuelvan en soluciones acuosas isotrópicas para una resistencia a la intemperie mejorada (derivados de benzofenona, derivados de benzotriazol, derivados de ésteres de ácido salicílico, etc.), como también ha sido mencionado por los presentes inventores en el documento mencionado anteriormente, y el documento de patente menciona solamente Sumisorb\bullet110S (ácido 2-hidroxi-4-metoxibenzofenona-5-sulfónico) de Sumitomo Chemical Co., Ltd. como un absorbente de luz ultravioleta soluble en agua. Por lo tanto, se probaron dos tipos de cuerpos estratificados, que comprendían una solución acuosa isotrópica que no contenía absorbente de luz ultravioleta o una solución acuosa isotrópica que contenía Sumisorb\cdot110S de Sumitomo Chemical Co., Ltd., mediante una prueba de exposición a luz ultravioleta como la descrita en los ejemplos, y se encontró que se generaban burbujas de aire en ambos casos a partir de aproximadamente 50 horas a 100 horas, produciendo irregularidades irrecuperables.
El documento EP-A-0 538 839 se refiere a un derivado de benzofenona que tiene una alta solubilidad en agua y una alta absortividad de luz ultravioleta en el uso de composiciones cosméticas para la preparación externa de la piel. El documento JP-A-6 135 985 describe derivados de dihidroxibenzofenona obtenidos mediante una reacción con un halosacárido que tiene actividad absorbente de luz ultravioleta en composiciones cosméticas. El documento JP-A-7 109 447 proporciona absorbentes de luz UV solubles en agua que presentan un buen comportamiento frente a la intemperie, y el documento JP-A-6 218 861 hace uso de dichos compuestos de tipo benzotriazol y benzoato para mejorar la solidez a la luz frente a la irradiación con rayos solares de un cristal líquido de tipo liotrópico.
Descripción de la invención
La presente invención se ha realizado con el propósito de vencer los problemas de la técnica anterior descritos previamente, y su esencia es un cuerpo estratificado o una ventana que contiene cuerpos estratificados, que comprende una solución acuosa isotrópica obtenida al disolver un derivado de polisacárido soluble en agua que tiene un grupo funcional anfipático no iónico en un medio acuoso compuesto por agua y una sustancia anfipática, estratificándose la solución entre placas que son al menos parcialmente transparentes y permiten la visión directa de la solución acuosa isotrópica, en donde se añade a la solución acuosa isotrópica en una cantidad apropiada un absorbente de luz ultravioleta que comprende un derivado de benzofenona o derivado de benzotriazol no iónico o iónico que es altamente resistente a la intemperie y se disuelve uniformemente en la solución acuosa isotrópica. Se encontró que esto produce una solución acuosa isotrópica transparente que se vuelve opaca cuando se irradia con luz y exhibe cambio reversible estable, para proporcionar resistencia a la intemperie enormemente mejorada a los cuerpos estratificados cuando se exponen a rayos de luz solar durante períodos de tiempo prolongados.
En otras palabras, la invención proporciona un cuerpo estratificado que comprende una solución acuosa isotrópica obtenida al disolver 100 partes en peso de un derivado de polisacárido soluble en agua que tiene un peso molecular medio ponderado de aproximadamente 10.000 a aproximadamente 200.000 y que tiene un grupo funcional anfipático no iónico, en aproximadamente 100 a aproximadamente 2.000 partes en peso de un medio acuoso compuesto por agua en una cantidad de aproximadamente 25 a aproximadamente 450 con respecto a 100 partes en peso del derivado de polisacárido y una sustancia anfipática con un peso molecular de aproximadamente 60 a aproximadamente 5.000, estratificada entre placas que son parcialmente transparentes y permiten la visión directa de la solución acuosa, en donde se añade en una cantidad de 0,01-10 partes en peso con respecto a 100 partes en peso de la solución acuosa isotrópica al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol no iónicos que tienen una solubilidad de 1 g o más en la sustancia anfipática a 20ºC y derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol iónicos con un grupo funcional iónico unido al anillo bencénico a través de una porción de cadena y que tienen una solubilidad de 1 g o más en agua a 20ºC.
La invención proporciona además una ventana que contiene un cuerpo estratificado que comprende una solución acuosa isotrópica obtenida al disolver 100 partes en peso de un derivado de polisacárido soluble en agua que tiene un peso molecular medio ponderado de aproximadamente 10.000 a aproximadamente 200.000 y que tiene un grupo funcional anfipático no iónico, en aproximadamente 100 a aproximadamente 2.000 partes en peso de un medio acuoso compuesto por agua en una cantidad de aproximadamente 25 a aproximadamente 450 con respecto a 100 partes en peso del derivado de polisacárido y una sustancia anfipática con un peso molecular de aproximadamente 60 a aproximadamente 5.000, estando estratificada la solución entre placas que son parcialmente transparentes y permiten la visión directa de la solución acuosa, en donde se añade en una cantidad de 0,01-10 partes en peso con respecto a 100 partes en peso de la solución acuosa isotrópica al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol no iónicos que tienen una solubilidad de 1 g o más en la sustancia anfipática a 20ºC y derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol iónicos con un grupo funcional iónico unido
al anillo bencénico a través de una porción de cadena y que tienen una solubilidad de 1 g o más en agua a 20ºC.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es una vista en sección transversal de una realización de un cuerpo estratificado de acuerdo con la invención.
La Fig. 2 es una vista en sección transversal de una realización de un cuerpo estratificado de la invención que tiene una capa de gas situada adicionalmente en el mismo.
La Fig. 3 es una vista en sección transversal de una realización de un cuerpo estratificado de la invención que tiene capas de solución acuosa isotrópica con diferentes composiciones.
La Fig. 4 es una gráfica que muestra el cambio en la transmitancia de un cuerpo estratificado de la invención entre el estado transparente y el estado opaco.
Mejor modo para llevar a cabo la invención
Como se describe en el documento de patente mencionado anteriormente, la solución acuosa usada para la presente invención es una solución acuosa isotrópica con una composición básica que comprende un derivado de polisacárido soluble en agua que tiene un grupo funcional anfipático no iónico añadido (en lo sucesivo denominado en la presente memoria "derivado de polisacárido anfipático") y una sustancia anfipática y agua, en donde la solución sufre un cambio reversible estable entre transparencia y opacidad basado en cambios de temperatura.
Los presentes inventores se concentraron en el hecho de que las sustancias anfipáticas en soluciones acuosas isotrópicas en presencia de agua también tienen acción disolvente. Se seleccionaron derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol que tenían propiedades de absorción de luz ultravioleta satisfactorias y alta estabilidad a la luz, y se examinó con detalle la relación de afinidad entre agua, sustancias anfipáticas y derivados de polisacárido anfipáticos. Como resultado, se encontró que existen derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol que se disuelven uniformemente en soluciones acuosas isotrópicas, y se alcanzaba satisfactoriamente usándolos una enorme mejora en la resistencia a la intemperie de las soluciones acuosas isotrópicas. Un grupo de tales derivados son derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol no iónicos que tienen una solubilidad a 20ºC de 1 g o más y preferiblemente 3 g o más en sustancias anfipáticas que son líquidas a temperatura ambiente. Se prefieren derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol no iónicos que tienen solubilidad a 20ºC de 1 g o más y preferiblemente 3 g o más en polioxipropilentrimetilolpropano que tiene un peso molecular de aproximadamente 400 (en lo sucesivo en la presente memoria, TP400).
Otro grupo de tales derivados son derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol iónicos con un grupo funcional iónico unido al anillo bencénico no directamente sino a través de una porción de cadena, y que tienen una solubilidad a 20ºC de 1 g o más y preferiblemente 3 g o más en agua, para una estabilidad frente a la luz garantizada del propio absorbente de luz ultravioleta. En la presente memoria, una "porción de cadena" se refiere a un grupo funcional insertado entre el anillo bencénico y el grupo funcional iónico (por ejemplo, metileno, etileno, óxido de etileno, óxido de propileno, éter, éster, etc.). Un derivado de benzofenona o un derivado de benzotriazol no iónico también puede usarse mezclado con un derivado de benzofenona o un derivado de benzotriazol iónico.
Ahora se describirán derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol no iónicos útiles para la presente invención. Los derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol no iónicos carecen generalmente de afinidad con agua debido a la fuerte hidrofobia del anillo bencénico, pero se encontró que los derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol que se disuelven en 1 g o más en TP400 pueden disolverse establemente en soluciones acuosas isotrópicas debido al efecto disolvente del TP400 y debido a la interacción entre los grupos funcionales anfipáticos de los derivados de polisacárido anfipáticos. Por consiguiente, se descubrió que los derivados de polisacárido anfipáticos disueltos en soluciones acuosas isotrópicas están protegidos de los rayos ultravioleta e incrementan enormemente la resistencia a la intemperie de las soluciones acuosas isotrópicas. Como un método para preparar una solución acuosa isotrópica, un derivado de benzofenona o un derivado de benzotriazol se calienta hasta la disolución en TP400 y a continuación se añade agua y, si es necesario, aditivos y se mezclan con los mismos, y finalmente se añade un derivado de polisacárido anfipático a esto antes de mezclar a fondo para obtener una solución acuosa isotrópica
uniforme.
Ejemplos representativos de absorbentes de luz ultravioleta incluyen 2,2',4,4'-tetrahidrobenzofenona (en lo sucesivo en la presente memoria UV-106) y 2-(2,4-dihidroxifenil)-2H-benzotriazol (en lo sucesivo en la presente memoria UV-7011), que dan soluciones acuosas isotrópicas completamente transparentes. Como un derivado de polisacárido anfipático típico, puede mencionarse la hidroxipropilcelulosa (grupos hidroxipropilo: 62,4%, viscosidad de la solución acuosa al 2%: 8,5 cps/20ºC, peso molecular medio ponderado: \sim60.000; en lo sucesivo en la presente memoria, HPC) y como una sustancia anfipática típica puede mencionarse TP400.
De acuerdo con experimentos efectuados por los presentes inventores, añadir 6 partes en peso de UV-106 a 100 partes en peso de TP400, calentar la mezcla hasta disolución y devolverla a temperatura ambiente (20ºC) daba una solución completamente transparente. Al añadir 87 partes en peso de agua a 25 partes en peso de esta solución y agitar a temperatura ambiente, se producía un estado opaco debido a la separación de la UV-106 (el TP400 y el agua son uniformemente miscibles a temperatura ambiente). Sin embargo, sorprendentemente, cuando se añadían adicionalmente 50 partes en peso de HPC y la mezcla se agitaba adecuadamente, la opacidad se clarificaba totalmente para dar una solución acuosa isotrópica completamente transparente. La solución acuosa isotrópica que contenía UV-106, cuando se calentaba, era suficientemente opaca para bloquear uniformemente la luz, y era establemente reversible y exhibía alta resistencia a la intemperie. A continuación, se preparó una mezcla de HPC/TP400/UV-701/agua en una composición de 50/50/1,3/87 partes en peso. La mezcladura de TP400 y UV-7011, como con UV-106, producía una solución completamente transparente que se volvía opaca con la adición de agua y finalmente con la adición de HPC producía una solución acuosa isotrópica completamente transparente. Además, esta solución acuosa isotrópica, cuando se calentaba, era suficientemente opaca para bloquear uniformemente la luz, y era establemente reversible y exhibía alta resistencia a la intemperie.
Considerando que el principal uso del cuerpo estratificado de la invención será en ventanas, se prefiere obtener un estado transparente completamente incoloro similar al agua. Por lo tanto, se efectuó un examen cuidadoso con respecto a los derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol que dan soluciones acuosas isotrópicas completamente transparentes. Su cantidad añadida puede ser aproximadamente 0,01% en peso a 10% en peso, y preferiblemente aproximadamente 0,1% en peso a 5% en peso, en la solución acuosa isotrópica. A menores cantidades, el efecto puede ser insuficiente, y a mayores cantidades no se produce mejora adicional de la resistencia a la intemperie.
Se descubrió que para que los derivados de benzofenona no iónicos se mezclaran con soluciones acuosas isotrópicas en un estado completamente transparente similar al agua, es extremadamente importante que tengan grupos funcionales hidrófilos tales como grupos hidroxilo, representados como R_{3}-R_{10}, además de los grupos hidroxilo representados por R_{1} o R_{2} que contribuyen a la unión por enlace de hidrógeno intramolecular, según se muestra en la fórmula general 1 posteriormente, de modo que los derivados de benzofenona exhiben afinidad superior para agua, sustancias anfipáticas y derivados de polisacárido anfipáticos y la interacción entre todas las sustancias disueltas está en un equilibrio hidrófilo-hidrófobo satisfactorio, para obtener de ese modo una solución acuosa isotrópica transparente establemente reversible y similar al agua. Esto puede efectuarse, por ejemplo, al añadir grupos funcionales tales como hidroxilo, poliglicerina, poli(óxido de etileno) o residuos sacáricos.
1
Específicamente, R_{1} y R_{2} en la fórmula general 1 representan cada uno hidrógeno o hidroxilo, siendo al menos uno de R_{1} y R_{2} hidroxilo, y R_{3}-R_{10} representan cada uno hidrógeno, alquilo C_{1-4} (por ejemplo, metilo, etilo, etc.), alcoxi C_{1-4} (por ejemplo, metoxi, etoxi, etc.), hidroxilo, poliglicerina, poli(óxido de etileno) (por ejemplo, Publicación de Patente Japonesa No Examinada HEI Nº 7-109447) u O-(R_{11})_{n}-A (donde A representa un residuo sacárico desprotegido (un residuo que carece de un grupo hidroxilo procedente de, por ejemplo, un monosacárido tal como glucosa o galactosa, un disacárido tal como trehalosa o maltosa o un trisacárido tal como maltotriosa), y R_{11} representa un enlace directo (n=0), alquileno C_{1-4} u óxido de alquileno C_{1-4} (donde n es un número entero de 1 a 6)) (por ejemplo, Publicación de Patente Japonesa No Examinada HEI Nº 6-87879, Publicación de Patente Japonesa No Examinada HEI Nº 6-135985), siendo al menos uno de entre R_{3} a R_{10} hidroxilo, poliglicerina, poli(óxido de etileno) u
O-(R_{11})_{n}-A.
Preferiblemente, no más de uno de los grupos hidroxilo de R_{3} a R_{10} está presente en cada anillo bencénico para evitar el amarilleamiento, y especialmente tales compuestos incluyen, por ejemplo, 2,4-dihidroxibenzofenona, 2,4,4'-trihidroxibenzofenona, 2,2',4-trihidroxibenzofenona, UV-106 y 2,4-dihidroxi-4'-metoxibenzofenona. Los grupos poli(óxido de etileno) incrementan el número de unidades de óxido de etileno mientras que dan como resultado mayor afinidad, y pueden estar presentes en un número de 2-100 y preferiblemente aproximadamente 5-30; específicamente, tales compuestos incluyen, por ejemplo, 2-hidroxi-4-poli(óxido de etileno)benzofenona y 2-hidroxi-4-poli(óxido de etileno)-4'-metoxibenzofenona. Compuestos de la fórmula general 1 anterior incluyen, por ejemplo, compuestos representados por la fórmula general 2 posterior.
2
(en la que R_{1} y R_{4} representan cada uno hidrógeno, hidroxilo o alcoxi C_{1-4}, A representa un residuo de glucosa, un residuo de trehalosa o un residuo de maltosa, R_{11} representa alquileno C_{1-4} u óxido de alquileno C_{1-4}, n es 1 ó 2, y, desde el punto de vista de la solubilidad en agua y las propiedades industriales, preferiblemente, el grupo alcoxi es metoxi o etoxi, el grupo alquileno es metileno o etileno y el grupo óxido de alquileno es óxido de etino u óxido de propino).
También se descubrió que para que los derivados de benzotriazol no iónicos se mezclen con soluciones acuosas isotrópicas en un estado transparente similar al agua, es extremadamente importante que tengan grupos funcionales hidrófilos tales como grupos hidroxilo, representados como R_{3}-R_{6}, además del grupo hidroxilo representado por R_{1} que contribuye a la unión por enlace de hidrógeno intramolecular, según se muestra en la fórmula general 3 posteriormente, de modo que los derivados de benzotriazol exhiban una afinidad superior para agua, sustancias anfipáticas y derivados de polisacáridos anfipáticos y la interacción entre todas las sustancias disueltas esté en un equilibrio hidrófilo-hidrófobo satisfactorio, para obtener de ese modo una solución acuosa isotrópica transparente establemente reversible y similar al agua. Esto puede conseguirse, por ejemplo, al añadir grupos funcionales tales como hidroxilo, poliglicerina, poli(óxido de etileno) o residuos sacáricos.
3
Específicamente, R_{1} en la fórmula general 3 representa hidroxilo y R_{3}-R_{6} representan cada uno hidrógeno, alquilo C_{1-4}, alcoxi C_{1-4}, hidroxilo, poliglicerina, poli(óxido de etileno) u O-(R_{11})_{n}-A (donde A representa un residuo sacárico desprotegido (un residuo que carece de un grupo hidroxilo procedente de, por ejemplo, un monosacárido tal como glucosa o galactosa, un disacárido tal como trehalosa o maltosa o un trisacárido tal como maltotriosa), y R_{11} representa un enlace directo (n=0), alquileno C_{1-4} u óxido de alquileno C_{1-4} (donde n es un número entero de 1 a 6)), siendo al menos uno de entre R_{3} a R_{10} hidroxilo, poliglicerina, poli(óxido de etileno) u O-(R_{11})_{n}-A.
Preferiblemente, solo está presente uno de los grupos hidroxilo de R_{3} a R_{6} para evitar el amarilleamiento, y específicamente tales compuestos incluyen, por ejemplo, 2-(2,4-dihidroxifenil)-2H-benzotriazol y similares. Los grupos poli(óxido de etileno) incrementan el número de unidades de óxido de etileno mientras que dan como resultado mayor afinidad, y pueden estar presentes en un número de 2-100 y preferiblemente aproximadamente 3-30; específicamente, tales compuestos incluyen, por ejemplo, 2-(2,4-dihidroxifenil)-2H-benzotriazol que tiene poli(óxido de etileno) añadido al grupo hidroxilo en la posición 4. El grupo O-(R_{11})_{n}-A puede ser el mismo que el mencionado anteriormente para los derivados de benzofenona. Además, halógenos tales como cloro o grupos alquilo C_{1-4} pueden añadirse al anillo bencénico del benzotriazol, aunque no se obtiene un efecto especial de acuerdo con la invención.
Se describirán ahora derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol iónicos. De acuerdo con realizaciones efectuadas por los presentes inventores, los derivados de benzofenona y los derivados de benzotriazol que tienen grupos funcionales iónicos unidos directamente al anillo bencénico producían soluciones acuosas isotrópicas transparentes similares a agua, pero tales absorbentes de luz ultravioleta exhibían estabilidad a la luz inferior, y la fotodegradación de los absorbentes de luz ultravioleta hacía que las soluciones acuosas isotrópicas generaran burbujas de aire y sufrieran amarilleamiento intenso, haciéndolas inadecuadas para el uso. Como resultado de un examen más diligente, se encontró que los derivados de benzofenona y los derivados de benzotriazol iónicos que tienen los grupos funcionales iónicos unidos al benceno a través de porciones de cadena y que se disuelven en agua dan soluciones isotrópicas transparentes similares a agua que son establemente reversibles y exhiben alta resistencia a la intemperie. Tales grupos funcionales iónicos incluyen, por ejemplo, grupos ácido sulfónico, grupos ácido carboxílico, grupos ácido fosfórico y grupos amonio. La solubilidad en agua a 20ºC puede ser 1 g o más y preferiblemente 3 g o más.
Específicamente, estos son compuestos en los que R_{1} y R_{2} en la fórmula general 1 representan cada uno hidrógeno o hidroxilo, siendo al menos uno de R_{1} y R_{2} hidroxilo, y R_{3}-R_{10} representan cada uno hidrógeno, alquilo C_{1-4} (por ejemplo, metilo, etilo, etc.), alcoxi C_{1-4} (por ejemplo, metoxi, etoxi, etc.) o un grupo funcional iónico con una porción de cadena, siendo al menos uno de entre R_{3} a R_{10} un grupo hidroxilo funcional iónico con una porción de cadena. Tales grupos funcionales iónicos sufren disociación iónica después de su adición a soluciones acuosas isotrópicas, y el pH de las soluciones acuosas isotrópicas puede ser 5-9 y preferiblemente 6-10. La porción de cadena puede introducirse a través de los grupos hidroxilo de R_{3} a R_{10} y, por ejemplo, son útiles grupos óxido de etileno.
Específicamente, los absorbentes de luz ultravioleta iónicos pueden obtenerse, por ejemplo, mediante reacciones para la modificación del grupo hidroxilo en la posición 4, como un método públicamente conocido ampliamente usado para la síntesis de absorbentes de luz ultravioleta, tensioactivos y similares, y los siguientes Compuestos N^{os} 1-6 pueden mencionarse como ejemplos, donde "n" no está particularmente restringido pero es preferiblemente
1 a 6.
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5 
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El Compuesto Nº 1 (derivado de benzotriazol, soluble en agua a 20ºC: 3,6 g) se explicará como un ejemplo concreto. El Compuesto Nº 1 se añadió en 1,3 partes en peso a 87 partes en peso de agua, se calentó hasta la disolución y se devolvió hasta temperatura ambiente (20ºC) para obtener una solución acuosa transparente. A esta solución acuosa se añadieron en orden 25 partes en peso de TP400 y 50 partes en peso de HPC, y la mezcla se agitó subsiguientemente para obtener una solución acuosa isotrópica uniforme transparente similar al agua. La solución acuosa isotrópica, cuando se calentaba, tenía suficiente opacidad para bloquear uniformemente la luz, y el estado era establemente reversible exhibiendo alta resistencia a la intemperie.
Los derivados de polisacárido anfipáticos y las sustancias anfipáticas útiles para la presente invención se explicarán ahora, como también se explica con detalle en el documento de patente mencionado anteriormente. Como derivados de polisacárido anfipáticos, pueden mencionarse polisacáridos (por ejemplo, celulosa, pululano, dextrano, etc.) que tienen grupos funcionales no iónicos añadidos (por ejemplo, hidroxipropilo, etc.), que se disuelven uniformemente hasta altas concentraciones de aproximadamente 25 a aproximadamente 50% en peso en agua a temperatura ambiente para formar soluciones acuosas, y producen un estado opaco a medida que la temperatura se incrementa debido al efecto de unión hidrófoba. Entre estos, los derivados de celulosa son importantes por su alta estabilidad. La siguiente descripción se concentrará principalmente en derivados de celulosa, a no ser que se especifique otra cosa, entendiendo que la invención no está limitada a los mismos. Un peso molecular medio ponderado menor del derivado de polisacárido anfipático da como resultado menos agregación y una opacidad más débil, mientras que un peso molecular medio ponderado mayor provoca demasiada agregación y separación de fases, debido al efecto del polímero, y por lo tanto ninguna situación es adecuada. Por consiguiente, el peso molecular medio ponderado del derivado de polisacárido anfipático puede estar en el intervalo de aproximadamente 10.000 a aproximadamente 200.000 y preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 15.000 a aproximadamente 100.000. En la siguiente descripción, el hidroxipropilo se ha seleccionado como un ejemplo del grupo funcional añadido a la celulosa y por lo tanto el enfoque se realizará sobre la hidroxipropilcelulosa, pero entendiendo que la invención no está limitada a la misma.
La concentración del derivado de polisacárido anfipático de la invención no necesita ser particularmente alta, debido a que si es demasiado alta el efecto de unión hidrófoba puede ser insuficiente e incluso si la separación de fases no se produce, el efecto de bloqueo de luz opaco puede ser más débil, la viscosidad puede ser demasiado alta y puede ser difícil efectuar estratificación sin burbujas de aire; por lo tanto, la concentración del derivado de polisacárido anfipático preferiblemente no es mayor de aproximadamente 50% con respecto al agua. Sin embargo, se ha descubierto que si se selecciona un medio acuoso (una mezcla de agua/sustancia anfipática) como un disolvente, incluso con una composición de, por ejemplo, 75% en peso de HPC (siendo el 25% en peso restante una solución acuosa de cloruro sódico al 5% en peso), y una sustancia anfipática tal como TPA400, por ejemplo, se añade como un disolvente hasta una proporción de HPC de aproximadamente 30% en peso con respecto al total, se produce un cambio opaco a aproximadamente 67ºC. Si la acción disolvente de la sustancia anfipática se utiliza de esta manera, la concentración (la proporción del derivado de polisacárido anfipático con respecto al agua) no está limitada a menos de aproximadamente 50% en peso. Desde el punto de vista de la utilidad práctica, la producción se facilita al minimizar la proporción global del derivado de polisacárido anfipático para alcanzar una viscosidad inferior. Así, desde el punto de vista de la agregación opaca y la estabilidad reversible, la cantidad de agua (que también puede incluir un agente de desplazamiento de temperatura) puede ser de aproximadamente 25 a aproximadamente 450 partes en peso y preferiblemente de aproximadamente 50 a aproximadamente 300 partes en peso para 100 partes en peso del derivado de polisacárido anfipático.
La sustancia anfipática actúa para evitar la separación de fases cuando la solución acuosa isotrópica del derivado de polisacárido anfipático sufre agregación opaca. Sin embargo, incluso con la adición de la sustancia anfipática, la separación del agua tenderá a producirse si la concentración del derivado de polisacárido anfipático con respecto al agua es aproximadamente 18% en peso o menos y más definitivamente aproximadamente 25% en peso o menos.
La sustancia anfipática es un compuesto que tiene tanto un grupo hidrófilo como un grupo hidrófobo, y bien se disuelve o bien se dispersa uniformemente en agua a temperatura ambiente. Los grupos hidrófilos incluyen, por ejemplo, hidroxilo, óxido de etileno, enlaces éter, enlaces éster, enlaces amida y similares. Los grupos hidrófobos incluyen, por ejemplo, grupos alifáticos inferiores tales como grupos alquilo C_{1-4}, y, cuando el grupo hidrófilo es grande, tal como poli(óxido de etileno) o un grupo iónico (por ejemplo, ácido sulfónico, carboxilo, ácido fosfórico, un grupo anfótero, etc.), el grupo funcional puede incluir un grupo hidrófobo grande tal como un grupo alifático grande C_{5-25} o un grupo bencénico aromático, un grupo bencilo, un grupo fenol o similares. Si el peso molecular de la sustancia anfipática es demasiado grande, el efecto del polímero tenderá a dar como resultado un cambio irreversible y una falta de uniformidad, mientras que los pesos moleculares grandes no exhiben necesariamente efectos excelentes y en cambio pueden incrementar la viscosidad de la solución acuosa isotrópica y deteriorar su capacidad de manejo. Por lo tanto, el peso molecular está limitado a no más del intervalo oligómero de aproximadamente 5.000 y preferiblemente no es mayor de aproximadamente 3.000. Si el peso molecular es demasiado pequeño, el efecto tenderá a reducirse, y por lo tanto es al menos aproximadamente 60.
Ejemplos específicos de sustancias alifáticas incluyen 2-etil-2-(hidroximetil)-1,3-propanodiol, 2,3,4-pentanotriol, éter monobutílico de dietilenglicol, éter monobencílico de dietilenglicol, éter monometílico de dipropilenglicol, éter momometílico de tripropilenglicol, polioxipropilenmetilglucósido (por ejemplo, GlucamP10 de Union Carbide), bisfenol A que comprende grupos óxido de etileno con un índice de hidroxilo de aproximadamente 100 a aproximadamente 300, fenilglicol que comprende grupos óxido de etileno con un índice de hidroxilo de aproximadamente 100 a aproximadamente 350, polioxipropilentrimetilolpropano con un peso molecular medio de aproximadamente 300 a aproximadamente 800, poli(oxietilen/oxipropilen)trimetilol-propano con un peso molecular medio de aproximadamente 500 a aproximadamente 5.000, en el que cada proporción unitaria es aproximadamente 50% en peso, polioxipropilensorbitol con un peso molecular medio de aproximadamente 500 a aproximadamente 3.000, aceite de silicona modificado con poliéter con óxido de etileno añadido, dodecilbencenosulfonato sódico, propilbetaína de amida de ácido graso de aceite de coco y similares.
La cantidad de la sustancia anfipática puede ser aproximadamente 0,5 a aproximadamente 800 partes en peso y preferiblemente aproximadamente 3 a aproximadamente 600 partes en peso para 100 partes en peso de agua en la solución acuosa isotrópica. Dos o más sustancias anfipáticas diferentes también pueden usarse mezcladas. Una solución acuosa isotrópica transparente incolora puede sin embargo obtenerse incrementando la cantidad de sustancia anfipática añadida incluso si la cantidad de agua no es mayor de 100 partes en peso para 100 partes en peso del derivado de polisacárido anfipático. Esto se atribuye a la acción de la sustancia anfipática como disolvente. Así, la cantidad del medio acuoso que comprende agua, la sustancia anfipática y un agente de desplazamiento de temperatura puede ser de aproximadamente 100 a aproximadamente 2.000 partes en peso y preferiblemente de aproximadamente 150 a aproximadamente 1.800 partes en peso, basado en 100 partes en peso del derivado de polisacárido anfipático.
La temperatura inicial a la que se agregan las moléculas para producir opacidad puede controlarse cambiando el tipo y la cantidad de agente de desplazamiento de temperatura, la composición del medio acuoso (la proporción de mezcladura de agua y sustancia o sustancias anfipáticas), la proporción del derivado de polisacárido anfipático y el medio acuoso y el tipo y la cantidad de la sustancia o las sustancias anfipáticas. Ejemplos de agentes de desplazamiento de temperatura incluyen sustancias iónicas tales como cloruro de litio, cloruro sódico, cloruro magnésico, cloruro cálcico, cloruro de aluminio, sulfato sódico, 2-fenilfenol sódico y carboximetilcelulosa, o sustancias no iónicas tales como fenilmonoglicol, fenil-1,4-diglicol, bencilmonoglicol, fenilpropilenglicol y éter 4,4'-dihidroxifenílico, de las cuales cualesquiera dos o más también pueden usarse mezcladas. Su cantidad añadida no está particularmente restringida, puede ser hasta 15% en peso y preferiblemente no mayor de 10% en peso con respecto a la solución acuosa isotrópica. La temperatura de opacidad inicial también puede cambiarse al ajustar la cantidad de absorbente de luz ultravioleta añadido. Por ejemplo, la temperatura de opacidad inicial puede desplazarse a la baja al incrementar la adición de UV-106 mencionado anteriormente. Cantidades apropiadas de conservantes, agentes antimicrobianos, pigmentos, absorbentes térmicos, antioxidantes y similares también pueden añadirse según sea necesario.
La estructura del cuerpo estratificado de la invención se explicará ahora. La Fig. 1, la Fig. 2 y la Fig. 3 son cada una vistas en sección transversal de realizaciones de un cuerpo estratificado de acuerdo con la invención, en donde 1 es un sustrato, 2 es una solución acuosa isotrópica, 3-1 y 3-2 son selladores, 4 es un capa de aire y 5 es una junta de la capa de aire.
La Fig. 1 muestra el modo básico del cuerpo estratificado de la invención, que comprende una solución 2 acuosa isotrópica estratificada entre sustratos 1 que son al menos parcialmente transparentes y permiten la visión directa de la solución 2 acuosa isotrópica. El grosor de la capa de la solución 2 acuosa isotrópica no está particularmente restringido y puede ser aproximadamente 0,01-2 mm. Aunque no se muestra en el dibujo, también puede situarse un espaciador (por ejemplo, cuentas de vidrio, fibra de vidrio, cable metálico, caucho de silicona punteado, caucho de silicona cordado, etc.) entre la solución 2 acuosa isotrópica y los selladores 3-1, 3-2. Los selladores 3 consisten en una capa 3-1 que impide la penetración de agua y una capa 3-2 de fijación adhesiva entre los sustratos. Un sellador basado en poliisobutileno de tipo de fusión en caliente, por ejemplo, es útil para la capa 3-1 que evita la penetración de agua, en donde el componente de resina principal es poliisobutileno y se seleccionan para la mezcla con el mismo resinas tales como caucho butílico, resina hidrogenada basada en petróleo o polibuteno y cargas, absorbentes de luz ultravioleta y similares, tales como polvo fino de carbono, polvo fino de talco o polvo fino de sílice. Las propiedades permiten el trabajo de extrusión en una forma cordada, y la deformación fácil bajo presión aproximadamente atmosférica para la unión a los sustratos. Si es demasiado duro, el trabajo de extrusión en forma cordada puede dificultarse, mientras que si es demasiado blando, las líneas de la cuerda pueden provocar fluencia durante el montaje del cuerpo estratificado, dando como resultado una influencia adversa sobre la estabilidad térmica del cuerpo estratificado. Específicamente, la penetración puede ser 15-80 mm y preferiblemente 20-50 mm a 20ºC usando un Model AP-II Penetration Tester de Yoshida Kagaku Kiki (Especificaciones: JIS K2207, ASTM D5).
La capa 3-2 de fijación adhesiva puede ser un sellador basado en silicona de tipo una solución, un sellador basado en silicona de tipo dos soluciones, un sellador basado en polisulfito de tipo dos soluciones, un sellador basado en isobutileno de tipo dos soluciones, un sellador basado en uretano de tipo dos soluciones o similares. El comportamiento es el de un cuerpo altamente viscoso tixotrópico que se solidifica adhesivamente sobre los sustratos al endurecerse cuando se deja reposar a temperatura ambiente. La capa 3-2 de fijación adhesiva tiene preferiblemente elasticidad de caucho de alto módulo y también puede emplear un doble sellador de vidrio (por ejemplo, SE9500 de Toray/Down Corning Silicone). La capa 3-1 que evita la penetración de agua y la capa 3-2 de fijación adhesiva también pueden formarse en fases si es necesario. Esto puede incrementar la estabilidad de unión de la capa 3-1 que evita la penetración de agua y se prefiere para el uso en ambientes rigurosos.
Cualquier material resistente a la penetración de humedad puede usarse generalmente para los sustratos 1. Ejemplos incluyen paneles de vidrio, paneles cerámicos, paneles metálicos, paneles de plástico, películas de plástico y similares, incluyendo el vidrio cualquiera de los diversos materiales de vidrio disponibles comercialmente. Combinaciones de tales materiales también pueden usarse para secciones curvadas. El cuerpo estratificado de la invención también abarca conformaciones especiales, tales como rodillos obtenidos al inyectar la solución acuosa isotrópica en tubos, que se disponen en una forma plana similar al bambú. También pueden formarse irregularidades en los sustratos para variar el grosor de la capa de la solución 2 acuosa isotrópica para formar un diseño elevado.
La Fig. 2 muestra el cuerpo estratificado de la Fig. 1 que tiene un sustrato 1 adicional proporcionado y una capa 4 de gas (tal como una capa de aire) situada adicionalmente en el mismo. Esto da como resultado un material para ventanas o paredes de alto rendimiento que tiene una propiedad de aislamiento térmico además de la propiedad de bloqueo de luz solar que cambia reversiblemente. Cuando se usa como una ventana, la propiedad opaca de bloqueo de luz de la solución 2 acuosa isotrópica en la estación veraniega reduce la necesidad de enfriamiento interior mientras que la falta de opacidad en la sesión invernal permite la transmisión de luz solar de forma similar al vidrio convencional y la capa 4 de gas exhibe un efecto de aislamiento térmico similar al doble vidrio convencional, reduciendo de ese modo la necesidad de calentamiento interior. Si el sustrato adicional es un tablero de losetas, el cambio opaco en la estación veraniega provocará la reflexión de luz solar para evitar el incremento de temperatura sobre la superficie de la pared, mientras que el calor de la luz solar en la estación invernal calentará la superficie de la pared de losetas y, así, en combinación con la propiedad de aislamiento térmico de la capa 4 de aire, el revestimiento de losetas exterior proporcionará un efecto de ahorro de energía.
La Fig. 3 muestra un cuerpo estratificado de la invención que tiene capas 2-1, 2-2 y 2-3 de solución acuosa isotrópica con diferentes propiedades, encerradas entre los mismos sustratos. Por ejemplo, si la capa de solución 2 acuosa isotrópica está separada en tres secciones con temperaturas de opacidad iniciales de aproximadamente 30ºC, aproximadamente 35ºC y aproximadamente 40ºC desde la parte superior, la opacidad de la ventana se iniciará desde la parte superior y la región de opacidad se ampliará con la temperatura estacional creciente, para exhibir así un efecto de bloqueo de luz solar superior. Las capas también pueden estar situadas como líneas o a modo de rejilla para producir una venta que exhibe un diseño mientras que asegura simultáneamente la visibilidad parcial. Una separación aún más intrincada puede producir un cambio de gradiente continuo. Una combinación de una sal inorgánica (tal como cloruro sódico, cloruro cálcico o similares) y una sustancia orgánica (tal como fenilmonoglicol, carboximetilcelulosa o similares) también puede usarse como el agente de desplazamiento de temperatura. Sustancias altamente viscosas inmiscibles con agua (tales como aceite de silicona o similares) y sustancias tipo gel (tales como gel de silicona o similares) también pueden incluirse en lugar de, por ejemplo, la solución 2-1 acuosa isotrópica, para producir una ventana con visibilidad constante. Si es necesario, selladores cordados tales como los usados en la capa 3-1 que evita la penetración de agua de la Fig. 1 también pueden proporcionarse como separadores entre las soluciones 2-1, 2-2 y 2-3 acuosas isotrópicas, aunque esto no se muestra en el dibujo. Los separadores también pueden reforzarse mediante la adición de materiales de refuerzo tales como metal, plástico o similares con conformación de rodillo, para servir también como espaciadores. También pueden usarse materiales de refuerzo con forma de rodillo que contienen aglutinantes o adhesivos basados en silicona. Esto puede dar cuerpos estratificados que tienen las soluciones acuosas isotrópicas claramente compartimentalizadas.
El cuerpo estratificado de la invención también puede utilizarse ampliamente para materiales de construcción tales como vidrio para ventanas, atrios, tragaluces, visores, puertas, losetas y similares, así como para artículos para uso exterior, zonas de presentación tales como columnas de anuncios, tableros de noticias y similares, y para mesas, guarniciones de alumbrado, mobiliario, instalaciones domésticas, artículos domésticos variados, paneles de termómetros con pantalla para la temperatura y similares. Es particularmente útil para ventanas, incluyendo ventanas usadas en la construcción de casas, edificios, comercios, estructuras públicas y similares, y ventanas para vehículos de transporte tales como automóviles, trenes, barcos, aviones, ascensores y similares. No se necesita mencionar que los cuerpos estratificados de acuerdo con la invención también pueden servir como ventanas para bloqueo constante de rayos ultravioleta que pueden provocar deterioro tal como decoloración de artículos interiores. Cuando se usan sobre superficies de paredes, las superficies de la pared cambiarán dependiendo de las condiciones atmosféricas en el momento. Por ejemplo, cuerpos estratificados con diferentes temperaturas de opacidad inicial pueden disponerse de un modo matricial para formar caracteres, imágenes o diseños, para proporcionar nuevos medios de anuncio y postes indicadores que sufren naturalmente un cambio reversible dependiendo de la presencia o ausencia de rayos de luz solar o de cambios atmosféricos.
La presente invención se explicará ahora con mayor detalle a través de los siguientes Ejemplos.
En los Ejemplos descritos posteriormente, se usa principalmente HPC como el derivado de polisacárido anfipático y TP400 como la sustancia anfipática, pero la invención no se limita a estos Ejemplos. En el caso de derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol no iónicos, las soluciones acuosas isotrópicas se produjeron mediante disolución en la sustancia anfipática seguida por adición del medio acuoso y mezcladura, adición de la HPC y finalmente mezcladura y agitación adecuadas. En el caso de derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol iónicos, la preparación era mediante la disolución en agua seguida por adición de la sustancia anfipática y HPC en ese orden y agitación. Usando múltiples sustancias anfipáticas según fuera necesario, era posible disolver uniformemente más derivado de benzofenona y derivados de benzotriazol en las soluciones acuosas isotrópicas. Para la fabricación de los cuerpos estratificados, vidrio flotado de 2 mm de grosor y 5 mm de grosor con un tamaño de 10 cm x 10 cm se usó como los sustratos 1, aproximadamente 4 g de la solución 2 acuosa isotrópica se situó entre ellos en el centro y un sellador 3-1 de isobutileno cordado de 2,5 mm de diámetro y un sellador 3-2 de silicona de tipo dos soluciones reactivo a temperatura ambiente se fijaron alrededor de la periferia antes de unir por presión los dos sustratos a vacío, para fabricar un cuerpo estratificado que contiene una solución acuosa isotrópica libre de burbujas de aire y que tiene un grosor de aproximadamente 0,5 mm. Los cuerpos estratificados de los Ejemplos descritos posteriormente eran resistentes a la luz/la intemperie y exhibían cambio reversible estable y uniforme. Por supuesto, se obtuvieron resultados satisfactorios en una prueba de resistencia a luz ultravioleta, en una prueba de resistencia térmica a 70ºC durante 5000 horas y en una prueba cíclica con 200 ciclos de -20 a 70ºC.
La prueba de irradiación de luz ultravioleta para probar la resistencia a la intemperie se efectuó usando un Eye Super UV Tester para la prueba de resistencia a la intemperie ultraacelerada de Iwasaki Electric Co., Ltd., a una intensidad de 100 mW/cm^{2} con irradiación continua desde la cara del sustrato de 5 mm de grosor a una temperatura del panel negro de 63ºC, y la observación se realizó visualmente (en lo sucesivo en la presente memoria esto se denominará la "prueba UV"). La transmitancia se midió usando un espectrofotómetro U-4000 de Hitachi Laboratories, que es adecuado para la medida de luz dispersada, con una placa de 2 mm de grosor en el extremo de fotodetección. Las transmitancias se midieron a una longitud de onda de 500 nm, midiéndose los estados transparente o semitransparente a temperatura ambiente (en lo sucesivo en la presente memoria, "TA"), y midiéndose los estados opacos después de un calentamiento suficiente para una opacidad saturada (en lo sucesivo en la presente memoria, "TC"). Las cantidades listadas posteriormente significan todas partes en peso.
Ejemplo 1
Se prepararon dos soluciones acuosas isotrópicas transparentes (A) y (B) a 20ºC que contenían UV-106. La solución (A) era HPC/TP400/UV-106/agua/NaCl = 50/25/1,25/87/2 y la solución (B) era HPC/TP400/UV-106/agua = 50/25/2,5/87. La solución (A) era incolora y transparente con transmitancias de TA: 88,7% y TC: 19,5%. La temperatura de opacidad inicial era 30ºC. En la prueba UV, se observó agregación irregular inmediatamente después de irradiación continua durante 200 horas, pero no había generación de burbujas de aire. La agregación irregular desaparecía naturalmente después de reposar a temperatura ambiente, y virtualmente no se producía variación en la temperatura de opacidad inicial, de modo que se mantenía un estado de bloqueo de luz opaco satisfactorio. La solución (B) era incolora y transparente con transmitancias de TA: 88,6% y TC: 13,0%. La temperatura de opacidad inicial era 41ºC. Los resultados de la prueba UV eran similares a los de la solución (A). Por lo tanto, se confirmaba un alto grado de resistencia a la intemperie. La Fig. 4 muestra la transmitancia (%T) a 300-2.100 nm para los estados transparente y opaco de la solución (A), para un cuerpo estratificado transparente típico. Esta gráfica demuestra que los rayos ultravioleta de hasta aproximadamente 400 nm se absorben adecuadamente. Para comparar estos resultados de la prueba UV frente a la luz natural, un cuerpo estratificado con solución (A) se sometió a una prueba de exposición a luz externa acelerada con luz natural (EMMAQUA Test, Arizona, EE.UU. de A.) durante 6 meses, y exhibía resultados satisfactorios sin cambio particular. La prueba de exposición acelerada corresponde a aproximadamente 10 años de exposición exterior en Tokio, Japón.
Ejemplo 2
Se prepararon tres soluciones acuosas isotrópicas separadas (A), (B) y (C) transparentes a 20ºC que contenían 2,4-dihidroxibenzofenona (en lo sucesivo aquí, "V-100"), 2-(2,4-dihidroxifenil)-2H-benzotriazol (en lo sucesivo aquí, "UV-7011") y el Compuesto Nº 1 que contiene grupos funcionales iónicos mencionado anteriormente, respectivamente. La solución (A) era HPC/TP400/UV-100/agua/NaCl = 50/50/1,25/85/1,5, la solución (B) era HPC/TP400/UV-7011/agua = 50/50/1,25/85 y la solución (C) era HPC/TP400/Nº 1/agua = 50/25/1,25/87. La solución (A) era incolora y transparente con transmitancias de TA: 89,0% y TC: 12,5%. La temperatura de opacidad inicial era 31ºC. Los resultados de la prueba UV eran satisfactorios como en el Ejemplo 1. La solución (B) era incolora y transparente con transmitancias de TA: 88,6% y TC: 13,7%. La temperatura de opacidad inicial era 42ºC. Los resultados de la prueba UV eran satisfactorios como en el Ejemplo 1, aunque se producía algo de amarilleamiento débil. La solución (C) era incolora y transparente con transmitancias de TA: 89,0% y TC: 14,7%. La temperatura de opacidad inicial era 48ºC. Los resultados de la prueba UV eran satisfactorios como en el Ejemplo 1. Por lo tanto, se confirmó un alto grado de resistencia a la intemperie.
Ejemplo 3
Se prepararon siete soluciones acuosas isotrópicas separadas (A) a (H) que contenían los UV-106, UV-100, UV-7011 y el Compuesto Nº 1 usados en los Ejemplos 1 y 2, así como un compuesto obtenido al añadir tres unidades de óxido de etileno al hidroxilo en la posición 4 de UV-7011 (en lo sucesivo aquí, UV-7011G3). PgH representa fenilmonoglicol, PhG-55 representa fenilglicol que tiene un grupo poli(óxido de etileno) y con un índice de hidroxilo de aproximadamente 165, BPE-60 representa una sustancia con un grupo poli(óxido de etileno) añadido a bisfenol A y un índice de hidroxilo de aproximadamente 228 y Ca-2H representa dihidrato de cloruro cálcico. La solución (A) era HPC/TP400/PhG-55/UV-100/agua/Ca-2H = 50/22,5/10/2,5/86/5,5, la solución (B) era HPC/PhG-55/UV-100/agua/Ca-2H = 50/15/2/86/10, la solución (C) era HPC/TP400/PhG-55/UV-7011/agua/NaCl =
50/25/5/1,5/87/2,5, la solución (D) era HPC/PhG-55/UV-7011G3/agua/Ca-2H = 50/50/1/86/10, la solución (E) era HPC/TP400/Nº 1/agua/Ca-2H = 50/25/1/86/5, la solución (F) era HPC/BPE-60/PhG-55/UV-100/agua/NaCl =
50/20/10/1/87/3,5, la solución (G) era HPC/TP400/PhG/UV-100/agua/NaCl = 50/24/10/1/87/1,5 y la solución (H) era HPC/TP400/PhG-55/UV-100/UV-106/agua/Ca-2H = 50/22,5/10/1,25/1,25/86/5,5. La solución (A) era incolora y transparente con transmitancias de TA: 88,5% y TC: 12,4%. La temperatura de opacidad inicial era 29ºC. Los resultados de la prueba UV eran satisfactorios como en el Ejemplo 1. La solución (B) era incolora y transparente con transmitancias de TA: 88,5% y TC: 12,5%. La temperatura de opacidad inicial era 19ºC. Los resultados de la prueba UV eran satisfactorios como en el Ejemplo 1. La solución (C) era incolora y transparente con transmitancias de TA: 88,5% y TC: 12,7%. La temperatura de opacidad inicial era 30ºC. Los resultados de la prueba UV eran satisfactorios como en el Ejemplo 1, aunque se producía un ligero amarilleamiento débil. La solución (D) era incolora y transparente con transmitancias de TA: 88,3% y TC: 18,6%. La temperatura de opacidad inicial era 37ºC. Los resultados de la prueba UV eran satisfactorios como en el Ejemplo 1. La solución (E) era incolora y transparente con transmitancias de TA: 88,4% y TC: 13,5%. La temperatura de opacidad inicial era 31ºC. Los resultados de la prueba UV eran satisfactorios como en el Ejemplo 1. La solución (F) era incolora y transparente en un intervalo de temperatura de 15ºC a 31ºC, con transmitancias de TA: 88,6% y TC: 15,6%. Era opaca incluso a menos de 15ºC. Los resultados de la prueba UV eran satisfactorios como en el Ejemplo 1. La solución (G), debido a la acción de PhG, exhibía visibilidad entre 18ºC y 29ºC con un estado semitransparente azul blanquecino ligero y transmitancias de TA: \sim70% y TC: 11,7%. La temperatura de la fuerte opacidad inicial era 29ºC. También era opaca a menos de 18ºC. Los resultados de la prueba UV eran satisfactorios como en el Ejemplo 1. La solución (H) era incolora y transparente con transmitancias de TA: 88,5% y TC: 12,1%. La temperatura de opacidad inicial era 29ºC. Los resultados de la prueba UV eran satisfactorios como en el Ejemplo 1. A propósito, el cambio de opacidad en los intervalos de baja temperatura con las soluciones (F) y (G) se observó incluso cuando se retiraba UV-100, y el cambio era establemente reversible.
Ejemplo Comparativo
Se prepararon dos soluciones acuosas isotrópicas separadas (A) y (B) que no contenían absorbente ultravioleta y dos soluciones acuosas isotrópicas separadas (C) y (D) que contenían Sumisorb 111S (en lo sucesivo en la presente memoria, "110S") de Sumitomo Chemical Co, Ltd. La solución (A) era HPC/TP400/agua/NaCl = 50/25/87/2, la solución (B) era HPC/TP400/agua = 50/25/87, la solución (C) era HPC/TP400/110S/agua = 50/25/2,5/87 y la solución (D) era HPC/TP400/110S/agua = 50/25/1,25/87. La solución (A) no contenía absorbente ultravioleta y tenía transmitancias de TA: 88,5% y TC: 13,7%. La temperatura de opacidad inicial era 34ºC. En la prueba UV, se generaban burbujas de aire después de 50 horas, produciendo un cambio irreversible, mientras que la generación de burbujas de aire grandes se producía después de 100 horas dificultando de ese modo el cambio opaco, y el estado era irreversible. La solución (B) no contenía absorbente ultravioleta y tenía transmitancias de TA: 88,5% y TC: 13,7%. La temperatura de opacidad inicial era 46ºC. Los resultados de la prueba UV eran iguales que para la solución (A). La solución (C) era incolora y transparente con transmitancias de TA: 88,0% y TC: 17,2%. La temperatura de opacidad inicial era 52ºC. En la prueba UV, la temperatura de opacidad inicial se incrementaba hasta 62ºC después de 50 horas, mientras que la generación de burbujas de aire se producía después de 100 horas dificultando de ese modo el cambio opaco, y el estado era irreversible. La solución (D) era incolora y transparente con transmitancias de TA: 89,1% y TC: 18,9%. La temperatura de opacidad inicial era 49ºC. Los resultados de la prueba UV eran iguales que para la solución (C). Así, incluso la adición de 110S producía solo un ligero grado de mejora, quedando un problema obvio para el uso prolongado. Para comparar estos resultados de prueba UV frente a luz natural, cuerpos estratificados con soluciones (A) y (C) se sometieron a la prueba EMMAQUA mencionada anteriormente durante 6 meses y, de forma similar a la prueba UV, era exhibido por ambas un estado irreversible.
Aplicabilidad industrial
De acuerdo con la presente invención, cuerpos estratificados que encierran soluciones acuosas isotrópicas que contienen derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol seleccionados exhiben alta resistencia a la intemperie mientras que mantienen establemente cambios reversibles uniformes, y por lo tanto son prácticos para propósitos tales como ventanas, visores, losetas y similares que se usan durante períodos prolongados bajo exposición constante a rayos de luz directa procedentes del sol.

Claims (10)

1. Un cuerpo estratificado que comprende una solución acuosa isotrópica obtenida al disolver 100 partes en peso de un derivado de polisacárido soluble en agua que tiene un peso molecular medio ponderado de aproximadamente 10.000 a aproximadamente 200.000 y que tiene un grupo funcional anfipático no iónico, en aproximadamente 100 a aproximadamente 2.000 partes en peso de un medio acuoso compuesto por agua en una cantidad de aproximadamente 25 a aproximadamente 450 con respecto a 100 partes en peso de dicho derivado de polisacárido y una sustancia anfipática con un peso molecular de aproximadamente 60 a aproximadamente 5.000, estratificada entre placas que son parcialmente transparentes y permiten la visión directa de dicha solución acuosa, en donde se añade en una cantidad de 0,01-10 partes en peso con respecto a 100 partes en peso de dicha solución acuosa isotrópica al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol no iónicos que tienen una solubilidad de 1 g o más en la sustancia anfipática a 20ºC y derivados de benzofenona y derivados de benzotriazol iónicos con un grupo funcional iónico unido al anillo bencénico a través de una porción de cadena y que tienen una solubilidad de 1 g o más en agua a 20ºC.
2. Un cuerpo estratificado de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho derivado de benzofenona o derivado de benzotriazol no iónico tiene una solubilidad a 20ºC de 1 g o más en la sustancia anfipática polioxipropilentrimetilolpropano que tiene un peso molecular de aproximadamente 400.
3. Un cuerpo estratificado de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho derivado de benzofenona o derivado de benzotriazol no iónico es un compuesto representado por la siguiente fórmula general 1 ó 3
\vskip1.000000\baselineskip
10
(en la que R_{1} y R_{2} representan cada uno hidrógeno o hidroxilo, siendo al menos uno de R_{1} y R_{2} hidroxilo, y R_{3}-R_{10} representan cada uno hidrógeno, alquilo C_{1-4,} alcoxi C_{1-4}, hidroxilo, poliglicerina, poli(óxido de etileno) u O-(R_{11})_{n}-A (donde A representa un residuo sacárico desprotegido (un residuo que carece de un grupo hidroxilo procedente de, por ejemplo, un monosacárido tal como glucosa o galactosa, un disacárido tal como trehalosa o maltosa o un trisacárido tal como maltotriosa), y R_{11} representa un enlace directo (n=0), alquileno C_{1-4} u óxido de alquileno C_{1-4} (donde n es un número entero de 1 a 6)), siendo al menos uno de entre R_{3} a R_{10} hidroxilo, poliglicerina, poli(óxido de etileno) u O-(R_{11})_{n}-A);
11
(en la que R_{1} representa hidroxilo y R_{3}-R_{6} representan cada uno hidrógeno, alquilo C_{1-4}, alcoxi C_{1-4}, hidroxilo, poliglicerina, poli(óxido de etileno) u O-(R_{11})_{n}-A (donde A representa un residuo sacárico desprotegido (un residuo que carece de un grupo hidroxilo procedente de, por ejemplo, un monosacárido tal como glucosa o galactosa, un disacárido tal como trehalosa o maltosa o un trisacárido tal como maltotriosa), y R_{11} representa un enlace directo (n=0), alquileno C_{1-4} u óxido de alquileno C_{1-4} (donde n es un número entero de 1 a 6)), siendo al menos uno de entre R_{3} a R_{6} hidroxilo, poliglicerina, poli(óxido de etileno) u O-(R_{11})_{n}-A).
4. Un cuerpo estratificado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que uno de entre R_{3} a R_{6} y uno de entre R_{7} a R_{10} son grupos hidroxilo.
5. Un cuerpo estratificado de acuerdo con la reivindicación 4, en el que los grupos restantes de R_{3} a R_{6} y R_{7} a R_{10} son átomos de hidrógeno, grupos metoxi o grupos etoxi.
6. Un cuerpo estratificado de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el grupo funcional iónico es un grupo ácido sulfónico, un grupo ácido carboxílico, un grupo ácido fosfórico o un grupo amonio.
7. Un cuerpo estratificado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que un agente de desplazamiento de temperatura se añade adicionalmente a dicha solución acuosa isotrópica.
8. Un cuerpo estratificado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que se proporcionan dos o más capas de solución acuosa isotrópica diferentes.
9. Un cuerpo estratificado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que un sustrato adicional se sitúa sobre al menos una cara proporcionar una capa de gas.
10. Una ventana que comprende un cuerpo estratificado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-9.
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