ES2298514T3 - Composiciones de polisulfona que presentan muy poco color y propiedades de transmitancia de luz elevada y articulos obtenidos a partir de ellas. - Google Patents

Abstract

Composición de polisulfona que comprende: una polisulfona; un estabilizador de la masa fundida orgánico que contiene fósforo; y al menos uno de los aditivos siguientes: un colorante azul a violeta; y un abrillantador óptico orgánico.

Description

Composiciones de polisulfona que presentan muy poco color y propiedades de transmitancia de luz elevada y artículos obtenidos a partir de ellas.

Campo de la técnica

Esta invención se refiere a una composición de polisulfona con un bajo índice de amarillez y elevada transmitancia de la luz y a los artículos preparados a partir de la composición de polisulfona, tales como las lentes oftálmicas.

Antecedentes de la invención

Los polímeros de sulfona son resinas de ingeniería termoplásticas amorfas de elevadas prestaciones que contienen el enlace de diaril sulfona característico. Los polímeros de sulfona se conocen por su elevada resistencia mecánica, resistencia térmica y a la oxidación, resistencia a la hidrólisis, y a muchos ácidos, y a los disolventes.

La polisulfona es una resina de ingeniería termoplástica amorfa a temperaturas elevadas. Ella exhibe una temperatura de transición vítrea elevada de aproximadamente 185ºC, elevada resistencia, rigidez bajo carga y tenacidad en un intervalo de temperatura desde aproximadamente -100 a 150ºC. Al ser completamente amorfo, el polímero exhibe también transparencia, la que se añade a su utilidad en muchos usos finales. La polisulfona se introdujo comercialmente en 1995 por Union Carbide Corporation. Tiene la estructura química:

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La polisulfona mostrada anteriormente, conocida comúnmente de forma abreviada como PSU, es probablemente el elemento más importante comercialmente de una amplia familia de polímeros con estructura principal aromática conocidos como poli(ariléteres). Estos polímeros se pueden producir mediante una variedad de métodos. Por ejemplo las Patentes de EE.UU. N^{os} 4.108.837 y 4.175.175 describen la preparación de poli(ariléteres) y en particular poli(ariléteres-sulfonas). Se describen en estas patentes diversos procedimientos en una etapa y en dos etapas, las cuales patentes se incorporan en la presente invención en su totalidad como referencia. En estos procedimientos, una sal doble de metal alcalino de un fenol di-hidroxilado se hace reaccionar con un compuesto dihalobencenoide en la presencia de disolventes de sulfona o de sulfóxido bajo condiciones sustancialmente anhidras. En un procedimiento en dos etapas, un fenol dihidroxilado, se convierte en primer lugar, in situ, en la presencia de un disolvente de sulfona o de sulfóxido en el derivado de sal de metal alcalino mediante reacción con un metal alcalino o un compuesto de metal alcalino. En el caso de la fabricación del PSU, los monómeros de partida son el bisfenol A y una 4,4'-dihalofenilsulfona, típicamente la 4,4'-diclorodifenilsulfona. El bisfenol A se convierte en primer lugar en el derivado de sal de metal alcalino mediante en primer lugar reaccionar con una base tal como hidróxido de sodio, NaOH, en una relación molar estequiométrica de 1:2 para producir la sal de disodio del bisfenol A. Esta sal de disodio del bisfenol A se hace reaccionar a continuación con 4,4'-diclorodifenilsulfona en una segunda etapa para producir el polímero. Esta sal de disodio del bisfenol A se hace reaccionar a continuación con 4,4'-diclorodifenilsulfona en una segunda etapa para producir el polímero. La sal de cloruro de sodio se produce como un subproducto de la polimerización.

2

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3

La sal se filtra, a continuación la disolución del polímero bien se pone en contacto con un compuesto no disolvente para precipitar el polímero, o alternativamente, el polímero se recupera mediante separación por evaporación del disolvente. En uno u otro caso, la separación del disolvente va seguida usualmente por la formación del polímero en gránulos en un extrusor, y preferiblemente en un extrusor de doble husillo.

Entre las muchas características físicas y atributos deseables de la PSU, este polímero es transparente en su estado natural. La transparencia de la polisulfona es útil en combinación con su alta temperatura y otros atributos de elevadas prestaciones. Los ejemplos de usos en los que la transparencia es útil incluyen fundas y tapas para los platos y recipientes de servicio en caliente, tapas para las bandejas de esterilización de uso médico, jaulas de animales de laboratorios para investigación, equipo de tratamiento de productos lácteos, aparatos de medida del flujo y cristales de observación del equipo de procedimientos químicos.

La transparencia de la PSU, unida a su elevado índice de refracción con respecto a otros termoplásticos transparentes (1,63 frente a 1,59 para el policarbonato), hacen que la polisulfonas sean un candidato para su uso en aplicaciones de lentes ya que permiten el diseño de lentes de aumento más elevado para un determinado espesor y peso de la lente, o alternativamente el diseño de lentes más finas y más ligeras con respecto al policarbonato para un aumento o número de dioptrías determinado. El elevado índice de refracción permite a los fabricantes de lentes la producción de lentes con mayor aumento con una curvatura relativamente baja (y por lo tanto de peso más bajo) con respecto a lo que es posible con materiales de índice más bajo tales como el vidrio, poli(metacrilato de metilo) (PMMA), y los plásticos termoestables convencionales usados para este propósito. Debido a esta característica, la polisulfona es por lo tanto particularmente atractiva para su uso en lentes oftálmicas para las gafas de uso en los artículos ópticos de
prescripción.

En la industria de las lentes oftálmicas un material se considera que es de "índice elevado" si su índice de refracción es 1,60 o superior. Como tal, la polisulfona está lista para llegar a ser la primera resina termoplástica en la categoría de un índice elevado. Sin embargo, la entrada de la polisulfona en la industria de las lentes oftálmicas, y en verdad en la mayor parte de otras aplicaciones ópticas, ha sido impedida por la amarillez que, hasta ahora, ha estado presente en todas las polisulfonas disponibles comercialmente hasta la fecha. Aparte de ser indeseable desde el punto de vista de la estética, el aspecto amarillo limita también la transmitancia de la luz que es crítica para una lente de elevada claridad para los artículos ópticos de prescripción. La claridad del tipo blanca como el agua o cerca de blanca como el agua es un requerimiento clave para cualquier material para lentes, y, hasta la fecha, el estado de la técnica de la fabricación de la polisulfona no ha permitido todavía la producción de resina con el tipo de claridad que se necesita. La polisulfona ha sido de interés para la industria de fabricación de lentes oftálmicas durante un largo tiempo ya que la misma ofrece un cierto número de características atractivas. Además de proporcionar un índice de refracción elevado la polisulfona ofrece métodos de fabricación de las lentes termoplásticas de bajo coste (es decir el moldeo por inyección-compresión híbrida). Además de reducir el espesor y el peso de las lentes que son deseables para el consumidor, la buena resistencia al impacto de la polisulfona permite que las lentes finas sean
viables.

Para que un material para lentes oftálmicas sea viable, se acepta generalmente que el mismo debe cumplir los siguientes tres requerimientos de propiedades ópticas:

1. Se necesita un bajo índice de amarillez, según se mide comúnmente mediante el método ASTM D-1925. El índice de amarillez es una propiedad que depende del espesor. Los valores del índice de amarillez por debajo de 1,0 son generalmente deseables, pero como mínimo, el material debe tener un índice de amarillez de 2,0 o inferior a un espesor de 2,5 mm. Los índices de amarillez por debajo de 2,0 son difíciles de discernir a simple vista y se pueden considerar de suficiente calidad para los usos en lentes ópticas en general y en lentes oftálmicas en parti-
cular.

2. Una transmitancia de la luz elevada según se mide comúnmente mediante el método ASTM D-1003 es también un requerimiento clave. Se necesitan como mínimo valores de transmitancia de la luz superiores al 85%. La transmitancia de la luz es también una propiedad que depende del espesor aunque generalmente en un grado inferior al índice de amarillez. Se mide comúnmente a un espesor de 2,54 mm., de tal modo que si los requerimientos de transmitancia se cumplen a un espesor de 2,5 mm, se cumplirán automáticamente a espesores reducidos.

3. Una turbidez baja según se mide mediante el método ASTM D-1003 es también un requerimiento. La turbidez es la relación de la transmitancia de la luz difusa a la transmitancia de la luz total a través de una muestra expresada como un porcentaje. Ella necesita ser generalmente inferior a 2,0% y preferiblemente inferior a 1,0% para un material de claridad elevada o de calidad óptica. Los valores de la turbidez por debajo del 2,0% son difíciles de discernir a simple vista y así son aceptables. Al igual que el índice de amarillez y la transmitancia de la luz, la turbidez depende también del espesor de la muestra, de tal modo que es importante comparar la turbidez entre diferentes materiales sólo a espesores y características superficiales de las muestras comparables.

Históricamente, Union Carbide, Amoco y a continuación Solvay Advanced Polymers, LLC han medido y rastreado el color de todos los polímeros de sulfona usando el parámetro interno del factor de color (CF). La industria de plásticos como un conjunto, por otra parte, usa el índice de amarillez (YI) para cuantificar el color de la película y de los artículos moldeados. Es instructivo mirar en primer lugar estas dos cantidades y ver como ellas se relacionan entre
sí.

El índice de amarillez y el factor de color son dos cantidades diferentes desde el punto de vista de la definición del parámetro. Sin embargo, para propósitos prácticos, ellas se correlacionan muy bien.

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Por definición, el índice de amarillez (YI) se calcula a partir de la ecuación que se muestra a continuación basada en el método ASTM D-1925:

YI = [100(1.28 \ X - 1.06 \ Z]/Y

donde en la ecuación anterior, X, Y, y Z son los componentes tricromáticos de la transmitancia para las luces roja, verde, y azul, respectivamente, en el sistema CIE, basado en iluminar la muestra con una fuente de luz normalizada, tal como iluminante C o iluminante D65 de acuerdo con el método ASTM D-1003.

El factor de color (CF) se define, por otra parte, como la cantidad siguiente:

CF = 270[(x + y)_{muestra} - (x + y)_{aire}]/t

en la que x e y son las coordenadas de cromaticidad obtenidas mediante la normalización de los coeficientes tricromáticos X e Y. Las coordenadas de la cromaticidad x e y se calculan a partir de la siguiente ecuación:

x = X/(X + Y + Z)

y = Y/(X + Y + Z).

La variable t es el espesor de la muestra en pulgadas. Así, a diferencia del YI, el CF es independiente del espesor en el intervalo de espesor de los componentes moldeados típicos, lo cual es un aspecto atractivo de la cantidad. El factor 270 es un factor elegido de manera arbitraria previsto principalmente para llevar los índices de CF dentro de un intervalo conveniente para trabajar con los mismos.

Como se mencionó anteriormente, el índice de amarillez, la transmitancia de la luz y la turbidez, son todas ellas propiedades que dependen del espesor de tal modo que se requiere informar del espesor junto con estas medidas. Preferiblemente se deben medir múltiples espesores para mostrar la dependencia de estas propiedades con el espesor en un intervalo práctico de espesores.

Uno de las trabas técnicas claves para conseguir el objetivo es la eliminación de la amarillez de la resina, la cual se expresa típicamente como un factor de color. Se ha fijado un factor de color objetivo de < 10 para las piezas de plástico moldeadas para que sean consideradas de calidad óptica. Esto se corresponde, en términos de índice de amarillez (ASTM D-1925) con un índice de amarillez de < 1,9 para una placa de muestra de 2,54 mm de espesor. Los factores de color más bajos conseguidos en los artículos moldeados de polisulfona producida comercialmente de la técnica anterior han estado en el intervalo de factor de color de 30-40 y más típicamente han estado en el intervalo de 50-70. Mientras que se han producido PSU con factores de color por cargas en disolución por debajo de 25 basados en mejoras en la tecnología de la fabricación de la PSU como se describe, por ejemplo, en la Patente de EE.UU. Nº 4.307.222 de Schwab y colaboradores, no se ha demostrado la capacidad de producir artículos fabricados en masa fundida con factores de color inferiores a 25.

Para conseguir los necesarios factores de color de un sólo dígito, son necesarias mejoras en la tecnología tanto por el lado del procedimiento de síntesis como por el lado de la estabilización de los gránulos suministrados a los clientes para la prevención de una generación adicional de color durante la fabricación en masa fundida de artículos moldeados por inyección.

Mientras que se han producido cargas de laboratorio de polisulfona con factores de color por debajo de 10 CF, es difícil mantener este bajo factor de color incluso con el tratamiento de transformación en masa fundida más suave. Este comportamiento se pone de manifiesto mediante el gráfico que se muestra en la Figura 1. Este gráfico muestra la progresión del factor de color de dos cargas de polisulfona. Muestras del polvo de polisulfona se envejecieron térmicamente en un indizador en masa fundida a 300ºC y varias veces para controlar la dependencia del factor de color con el tiempo de exposición a 300ºC. Se puede apreciar a partir de la Figura 1 que incluso después de 2 minutos a 300ºC, ambas muestras de polisulfona duplicaron aproximadamente su factor de color, y después de 12 minutos el factor de color se había elevado en aproximadamente 3 veces su valor original. Este comportamiento es desconcertante, si se considera que 300ºC está en el límite inferior a partir del cual la polisulfona se puede transformar en masa fundida de una manera real mediante moldeo por inyección.

La Figura 2 es un gráfico que muestra la correspondencia entre el CF y el YI para un cierto número de lotes de UDEL® según se miden en placas de 2,54 mm de espesor. Como se puede apreciar de esta figura, la relación entre las dos variables es esencialmente una línea recta que pasa por el origen. Para un factor de color dado, el índice de amarillez correspondiente en una muestra de 2,54 mm de espesor se calcula muy aproximadamente mediante multiplicar el CF por 0,19. La relación lineal entre el CF y el YI muestra como la medida del factor de color se relaciona con el parámetro del índice de amarillez usado más ampliamente.

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La amarillez de la polisulfona se ha pensado que era principalmente responsable de la mayor parte de la absorbancia a lo largo del espectro visible. Así, conseguir las características de elevada transmitancia exhibida por una resina incolora como el policarbonato ha sido asociada en gran medida con la eliminación de la amarillez. Para evaluar esta hipótesis, se correlacionaron polisulfonas con diferentes factores de color con las características de transmitancia a diversas longitudes de onda. Una familia de curvas que ilustran la dependencia de la transmitancia con el factor de color se muestra en la Figura 1. A longitudes de onda incidente por encima de 540 nm, la transmitancia es esencialmente independiente del factor de color de la UDEL® dentro del intervalo de factor de color de interés (0 a 60). Sin embargo, la dependencia llega a ser progresivamente más fuerte a longitudes de onda cada vez más cortas y es más bien acusada a longitudes de onda en el intervalo de 400-420 nm. Puesto que en recientes experimentos se han producido placas de polisulfona con factores de color del orden de los veinte y pocos, estas nuevas muestras de bajo color se usaron en combinación con otros datos para permitir la extrapolación y la predicción del comportamiento de la transmitancia en el intervalo del factor de color objetivo de 0-10.

La producción de polisulfona UDEL® con factor de color de < 10 en material de laboratorio de vidrio es viable, sin embargo, no ha sido previamente posible mantener ese bajo factor de color a través de incluso el tratamiento en masa fundida lo más suave. Por lo tanto se concluía que sería necesario disponer de un paquete (de aditivos) para la estabilización del color de la polisulfona si fuera viable producir una polisulfona de color ultra-bajo que pueda mantener su color durante su moldeo por inyección en elementos ópticos acabados.

Para desarrollar una resina de polisulfona de calidad óptica/color ultra-bajo, se efectuaron una serie de experimentos para evaluar y optimizar un paquete de aditivos apropiado que prevendría o minimizaría el desarrollo de color durante la fabricación en masa fundida del polímero. En los estudios efectuados se estableció que factores de color por debajo de 10 se podían conseguir para la polisulfona según se prepara en el reactor. El color, sin embargo, aumenta rápidamente a niveles inaceptables cuando el polímero recuperado se expone a temperaturas tan bajas como 300ºC durante tiempos tan cortos como 2 minutos. Llegó a estar claro que era necesario disponer de un esquema de estabilización de la resina y que este era una pieza clave en la solución del problema del color de la polisulfona.

A partir de las extrapolaciones mostradas en la Figura 1, se generaron curvas hipotéticas de transmitancia espectral para la polisulfona UDEL® que tienen factores de color de 10 y 0 para comprobar como ellos se contrastan frente a la curva de transmitancia de la resina de policarbonato de uso general (LEXAN® 104 disponible de General Electric). Esta comparación de la curva de transmitancia espectral se muestra en la Figura 4.

Sumario de la invención

Existe una necesidad en la técnica de la composición de polímero de una composición de polímero transparente que tenga una elevada transmitancia de la luz. Existe una necesidad en la técnica de la composición de polímero de una composición de polisulfona clara del tipo "blanca como el agua". En la técnica del moldeo de termoplásticos, existe una necesidad para una composición de polisulfona de elevada transmitancia de la luz y transparente con un bajo índice de amarillez. Existe además una necesidad en las técnicas ópticas para componentes ópticos, tales como lentes oftálmicas de un índice de refracción elevado y peso ligero, con un bajo índice de amarillez y una transmitancia de la luz elevada.

Estas y otras necesidades se cumplen mediante ciertas realizaciones de la presente invención que proporcionan una composición de polisulfona que tienen una transmitancia de la luz luminosa total de 84% o superior cuando se mide en muestras de 2,54 mm de espesor usando ASTM D-1003. Las muestras cumplen también al menos una de las dos condiciones siguientes: 1) un índice de amarillez (YI) de menos de 5,0 según se mide de acuerdo con ASTM D-1925 en muestras de 2,54 mm de espesor, ó 2) un factor de color (CF) de menos de 25, en la que CF se define según la siguiente ecuación:

CF = 270[(x + y)_{muestra} - (x + y)_{aire}]/t

en la que x e y son las coordenadas de cromaticidad medidas en el modo de transmitancia y t es el espesor de la muestra en pulgadas.

Las necesidades establecidas más antiguas se cumplen también mediante ciertas realizaciones de la presente invención que proporcionan artículos fabricados en masa fundida, moldeados por inyección, moldeados por compresión, extruidos, moldeados por soplado, moldeados por inyección-compresión híbrida, o termoconformados preparados a partir de una composición de polisulfona que tiene una transmitancia de la luz luminosa total de 84% o superior cuando se mide en muestras de 2,54 mm de espesor usando ASTM D-1003. Las muestras cumplen también al menos una de las dos condiciones siguientes: 1) un índice de amarillez (YI) de menos de 5,0 según se mide de acuerdo con ASTM D-1925 en muestras de 2,54 mm de espesor, ó 2) un factor de color de menos de 25, en el que CF se define mediante la siguiente ecuación:

CF = 270[(x + y)_{muestra} - (x + y)_{aire}]/t

en la que x e y son las coordenadas de cromaticidad medidas en el modo de transmitancia y t es el espesor de la muestra en pulgadas.

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Las necesidades establecidas más antiguas se cumplen también mediante ciertas realizaciones de la presente invención que proporcionan una composición de polisulfona que comprende una polisulfona, un estabilizador de la masa fundida orgánico que contiene fósforo, y al menos uno de los aditivos siguientes: un colorante azul a violeta y un abrillantador óptico orgánico.

Las necesidades establecidas más antiguas se cumplen además mediante ciertas realizaciones de la presente invención que proporcionan un artículo de polisulfona moldeado y transparente que tiene un índice de amarillez de 1,00.

Las necesidades establecidas más antiguas se cumplen además mediante ciertas realizaciones de la presente invención que proporcionan un componente óptico, tal como una lente oftálmica que tiene un índice de amarillez inferior a 1,00.

Además, las necesidades establecidas más antiguas se cumplen mediante ciertas realizaciones de la presente invención que proporcionan una capa transparente de polisulfona que tiene un índice de amarillez inferior a 1,00.

Se han identificado los esquemas de estabilización de la masa fundida adecuados que inhiben el desarrollo del color inducido térmicamente durante las operaciones de tratamiento. En ciertas realizaciones de la presente invención, se usa el estabilizador Sandostab PEPQ a niveles de carga de 750 ppm. Se pueden usar también cantidades trazas de un colorante de violeta a azul y/o un abrillantador óptico para compensar, bien completa o parcialmente, la amarillez que permanece en la resina. Se han conseguido factores de color tan bajos como 11 con baja turbidez, elevada transmitancia y buenos aspectos estéticos globales en placas moldeadas basadas en las realizaciones de esta invención.

La presente invención se refiere a la limitación de larga duración de la amarillez en la polisulfona lo que permite de este modo disponer de composiciones modificadas que alcanzan los niveles de claridad necesarios para que las aplicaciones en lentes sean posibles por primera vez. La presente invención permite, por primera vez, la producción de polisulfona casi incolora con características de una elevada transmitancia de la luz a lo largo del espectro visible.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 ilustra gráficamente la progresión del factor de color de la polisulfona por exposición a 300ºC.

La Figura 2 ilustra gráficamente la correspondencia entre el factor de color y el índice de amarillez según se mide en placas de 2,54 mm de espesor.

La Figura 3 ilustra gráficamente la dependencia de la transmitancia del factor de color según se mide en placas de 2,54 mm de espesor.

La Figura 4 contrasta gráficamente la transmitancia de la polisulfona y del policarbonato.

La Figura 5 ilustra gráficamente los espectros de la transmitancia visible de la polisulfona con diversos aditivos de estabilización del color de acuerdo con la presente invención.

La Figura 6 ilustra gráficamente la dependencia del índice de amarillez del espesor de la placa de muestra.

Descripción detallada de la invención

La presente invención permite la producción de artículos de polisulfona moldeados con transmitancia de la luz mejorada y una reducida amarillez. La presente invención proporciona lentes oftálmicas de elevada transmitancia de la luz y peso ligero. La presente invención permite el manejo y moldeo a temperatura elevada de la polisulfona sin la disminución concomitante de la transmitancia de la luz y una amarillez elevada observado en las composiciones de polisulfona de la técnica anterior. Estos beneficios se proporcionan mediante una composición de polisulfona que comprende pequeñas cantidades de aditivos seleccionados de estabilizadores de la masa fundida orgánicos que contienen fósforo, abrillantadores ópticos, y colorantes azul a violeta.

Esta invención se describirá en conjunción con ejemplos específicos de composiciones de polisulfona. Sin embargo, estos sirven sólo de ejemplo, ya que la invención reivindicada no se limita a los ejemplos específicos descritos en la presente invención.

Esta invención se refiere a composiciones de polisulfona de bisfenol A que son de un color y amarillez muy bajo y de una transmitancia de la luz elevada a lo largo del espectro visible. Se han conseguido factores de color por debajo de 20 en comparación con factores de color en el intervalo de color de 30-40 que eran posibles previamente a partir de la polisulfona comercialmente disponibles. A factores de color por debajo de 20 (índice de amarillez inferior a aproximadamente 4,0 a espesores de muestra de 2,54 mm) una resina se convierte en candidata para su uso en componentes ópticos. Ciertas realizaciones de esta invención comprenden polisulfona de bisfenol A a la que se añade de 30 a 3000 ppm de un fosfito orgánico y/o un fosfonito orgánico, y adicionalmente contiene bien:

1.

0,5 a 500 ppm de un abrillantador óptico, o

2.

0,1 a 100 ppm de uno o más colorantes de azul a violeta o una combinación de (1) y (2) anteriores. La cantidad de los aditivos se basa en el peso total de la composición.

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Ciertas composiciones de polisulfona de la presente invención comprenden de 100 a 1000 ppm del fosfito orgánico y/o fosfonito orgánico, y adicionalmente contienen bien:

1.

5 a 50 ppm de un abrillantador óptico, o

2.

1 a 10 ppm de uno o más colorantes de azul a violeta, o una combinación del abrillantador óptico y de los colorantes de azul a violeta.

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Realizaciones adicionales de la presente invención consisten en una polisulfona y un fosfito orgánico y/o un fosfonito orgánico, y adicionalmente bien:

1.

5 a 50 ppm de un abrillantador óptico, o

2.

1 a 10 ppm de uno o más colorantes de azul a violeta, o una combinación del abrillantador óptico y de los colorantes azul a violeta.

Las polisulfonas usadas en la práctica de esta invención pueden ser de cualquier peso molecular práctico para permitir la capacidad de tratamiento en masa fundida y buenas propiedades físicas y mecánicas. En ciertas realizaciones de la presente invención, el peso molecular medio numérico de la PSU es superior a 13.000 g/mol. En otras realizaciones de la presente invención el peso molecular medio numérico es superior a 15.000 g/mol según se mide mediante cromatografía de permeabilización a través de gel usando cloruro de metileno como el disolvente y patrones de calibración de poliestireno. Con el fin de permitir el tratamiento en masa fundida a temperaturas tan bajas como sea posible es también deseable que las resinas de esta invención tengan índices de fluidez en masa fundida de al menos 7 g/10 min según se mide de acuerdo con el método ASTM D-1238 a una temperatura de 343ºC y una carga de 2,16 kg. En ciertas realizaciones de la presente invención, el índice de fluidez en masa fundida de la PSU será al menos de 10 g/10 min y en ciertas otras realizaciones, de al menos 15 g/10 min en las condiciones establecidas.

Las composiciones que comprenden copolímeros de polisulfona caen dentro del alcance de la invención. Estos incluyen los copolímeros en los que la parte de bisfenol de las sustancias reaccionantes en la polimerización por condensación está compuesta de al menos 75% en moles de bisfenol A y hasta un 25% de (un) otro bisfenol(es), tales como el bisfenol S (4,4'-dihidroxidifenilsulfona), bisfenol O (4,4'-dihidroxidifeniléter), bifenol (4,4'-dihidroxidifenilo), o hidroquinona (C_{6}H_{4}(OH)_{2}).

Los estabilizadores de la masa fundida orgánicos que contienen fósforo adecuados para su uso en la práctica de esta invención pueden ser desde la familia de los fosfitos o fosfonitos o mezclas de los mismos. Los fosfitos adecuados incluyen los fosfitos aromáticos mono y dialquil sustituidos. En ciertas realizaciones de la presente invención los fosfitos son fosfitos aromáticos sustituidos con di-terc-butilo, tales como el fosfito de tris(2,4-di-terc-butil-fenilo). En otras ciertas realizaciones de la presente invención los fosfitos adecuados incluyen los que contienen el resto de pentaeritritol. Estos incluyen compuestos tales como el di-fosfito de bis(2,4-di-terc-butil-fenil) pentaeritritol, di-fosfito de di-estearil pentaeritritol y el di-fosfito de bis(2,4-dicumilfenil) pentaeritritol. Los fosfonitos aromáticos son también adecuados en ciertas realizaciones de esta invención, particularmente los mono y di-fosfonitos aromáticos. Un fosfonito particularmente adecuado es el tetraquis(2,4-di-terc-butilfenil)[1,2-bifenil]4,-4'-diilbisfosfonito. En ciertas realizaciones de esta invención este fosfonito se usa en combinación con un fosfito de los fosfitos descritos anteriormente. En ciertas realizaciones de esta invención el fosfito usado en combinación con el fosfonito es el fosfito de tris(2,4-terc-butilfenilo). En dichas mezclas se prefiere que el fosfonito sea el componente más importante y el fosfito el menos importante. Una composición de estabilizador que cumple esta descripción se vende comercialmente bajo la marca comercial Sandostab PEPQ^{TM}. El Sandostab PEPQ^{TM} se ha encontrado que es particularmente bien adecuado para su uso en la práctica de esta invención.

Con anterioridad a esta invención, las polisulfonas con los factores de color los más bajos posibles disponibles comercialmente han estado en el intervalo de factor de color de 30-44 y más típicamente han estado en el intervalo de 50-70. Esta invención introduce factores de color de las polisulfonas de cerca de 10, lo que hace a las polisulfonas un serio candidato a las aplicaciones de lentes ópticas por primera vez en su historia.

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Controles C1 y C2 y Ejemplos 1-7

Un primer conjunto de experimentos examinó los beneficios potenciales de ocho escenarios de sistemas de aditivos en la inhibición del desarrollo del color de la polisulfona durante el tratamiento en masa fundida. En cada caso, los aditivos se mezclaron usando un extrusor de doble husillo de 25 mm Berstorff a una temperatura de la masa fundida de 325ºC. En la Tabla 1 se listan diversas composiciones de acuerdo con la presente invención. Las muestras estabilizadas se compararon en lo que respecta a sus propiedades ópticas con un control virgen y con un control extruido "en blanco" para eliminar el efecto de la historia térmica de la mezcla del papel jugado por los aditivos. Después de su mezcla, las muestras se moldearon por inyección (a aproximadamente 325ºC de temperatura de la masa fundida) para producir placas de color de 2,54 mm las cuales se ensayaron para determinar su factor de color, su índice de amarillez, turbidez, y la transmitancia de la luz luminosa, la que de acuerdo con ASTM D-1003 es la misma que el componente Y de los coeficientes tricromáticos.

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TABLA 1

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La base para todas de las composiciones anteriores es el porcentaje en peso basado en el peso total de la composición. Weston 618^{TM} es un fosfito a base de pentaeritritol disponible de General Electric Specialty Chemicals, Inc. PEPQ es una mezcla de un fosfito y fosfonitos disponible de Clariant Corp. Irgafos 168^{TM} es un fosfito disponible de Ciba Specialty Chemicals, Inc. HP-136^{TM} es un estabilizador de la masa fundida a base de lactona disponible de Ciba Specialty Chemicals, Inc. Las estructuras de Weston 618^{TM}, Sandostab PEPQ^{TM}, Irgafos 168^{TM}, y HP-136^{TM} se muestran en la Tablas 2 y 3. Las composiciones anteriores se mezclaron en un extrusor de doble husillo de 25 mm Berstorff usando condiciones suaves (temperatura de la masa fundida \sim 325ºC). Ellas se moldearon en placas de color de 2,54 mm de espesor usando también una temperatura de la masa fundida suave de \sim 325ºC. Los detalles de los experimentos y los resultados se presentan más adelante. Se pueden usar también otros fosfitos y/o fosfonitos orgánicos en la práctica de esta invención, como será claro a cualquier persona medianamente especializada en la técnica. Otros fosfitos orgánicos adecuados incluyen Doverphos S-9228^{TM} de Dover Chemicals.

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TABLA 2

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TABLA 3

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Estructuras químicas de los fosfitos y fosfonitos listados en la Tabla 2.

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Estructura y composición de PEPQ^{TM}.

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La estructura química del colorante, los abrillantadores ópticos y el estabilizador HP-136^{TM} listados en la Tabla 3.

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TABLA 4

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Métodos de ensayo:

1. El factor de color (CF) se determina mediante en primer lugar efectuar medidas para obtener los tres coeficientes tricromáticos X, Y y Z en el modo de transmitancia. A continuación se calculan los coeficientes normalizados x e y para la muestra de acuerdo con x = X/(X + Y + Z) e y = Y/(X + Y + Z) y se determinan también los mismos para la referencia (aire). A continuación se calcula el factor de color usando la ecuación: CF = 270[(x + y)_{muestra} - (x + y)_{aire}]/t en la que t es el espesor de la muestra en pulgadas. Se usa iluminante C y un ángulo del observador de 2 grados para la generación de los coeficientes X, Y y Z.

2. La relación de la viscosidad con la estabilidad en masa fundida, VR_{40}, es una medida de la estabilidad del polímero bajo condiciones que simulan unas condiciones de fabricación en masa fundida térmicamente abusivas. El ensayo implica la medida de la viscosidad en masa fundida del material a 410ºC y a una intensidad de cizallamiento de 50 segundos recíprocos durante un período de 40 minutos. La viscosidad a los 40 minutos se divide por la viscosidad a los 10 minutos para proporcionar la relación de viscosidad 40 minutos/10 minutos, VR_{40} y la viscosidad inicial (10 minutos), Vis-10 se informa también en poises como parte de los resultados del ensayo. Una VR_{40} de 1,0 representa un material que exhibe un comportamiento ideal desde el punto de vista de la estabilidad reológica en el tratamiento en masa fundida. Generalmente los valores de VR_{40} entre 0,5 y 2,0 se consideran representativos de un material estable. Los valores de VR_{40} entre 0,75 y 1,5 se consideran representativos de un material muy estable.

TABLA 5 Resultados de los ensayos para los Controles C1 y C2, los Ejemplos Comparativos C3-C6 y los Ejemplos 1-3

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Las composiciones anteriores se mezclaron en lotes de 6,8 kg. Las composiciones se mezclaron a un perfil de temperatura tal que se consiguiera una temperatura de la masa fundida de aproximadamente 325ºC. Las condiciones se mantuvieron casi tan constantes como fue posible en todas las operaciones. Las composiciones se operaron a un nivel de producción de aproximadamente 13,6 kg/h y una RPM de aproximadamente 200. Los ajustes de la temperatura del extrusor se listan en la Tabla 6.

TABLA 6

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Se moldearon aproximadamente 10 placas de cada composición a un espesor de 2,54 mm bajo condiciones normales con una temperatura de la masa fundida próxima a 325ºC y las condiciones se mantuvieron casi tan idénticas como fue posible para todas las composiciones. El moldeo por inyección se efectuó sobre una máquina Arburg de 75 toneladas a una temperatura de al menos 100ºC, bajo las condiciones listadas en la Tabla 7. Todas las mezclas se secaron a 150ºC durante 4 horas con anterioridad a su moldeo.

TABLA 7

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Los resultados de este primer conjunto de experimentos se resumen en la Tabla 5. A partir de los datos se apreciaron las siguientes observaciones: 1) simplemente la mezcla de la resina de polisulfona aumentó en aproximadamente 35 unidades (un 59%) el factor de color en comparación con la resina virgen. 2) dos opciones del estabilizador de fosfito (Weston 618^{TM} y PEPQ^{TM} usados cada uno a 750 ppm) detuvieron el desarrollo del color durante la mezcla y moldeo en un grado importante, produciendo factores de color que son inferiores a los del control virgen. Los valores de la transmitancia de la luz y del índice de amarillez permiten calcular los datos de los CF de una manera predecible. Los resultados de la turbidez de este experimento mostraron un incremento de aproximadamente 1 unidad de turbidez con respecto al del control extruido.

Controles C7 y C8 y Ejemplos 4-6

En esta serie de experimentos, en vez de mezclar, el aditivo(s) empleado(s) se espolvorearon sobre los gránulos mediante su mezcla vigorosa en tambor giratorio en cubos de plástico para conseguir un revestimiento uniforme sobre los gránulos. Los gránulos espolvoreados se moldearon a continuación y se efectuaron las medidas ópticas en las placas moldeadas. Este cambio en el procedimiento se implementó en un esfuerzo para eliminar el incremento de color asociado con la etapa de mezcla Y permite obtener los factores de color más bajos posibles.

Se investigó la adición directa del estabilizador a la polisulfona durante el moldeo por inyección para evitar la necesidad de una etapa de operación de mezcla para incorporar el estabilizador. Este método reduce la exposición térmica global de la resina y puede permitir conseguir más fácilmente la claridad y el color objetivo de la resina en el artículo fabricado o moldeado. Puesto que el nivel objetivo del estabilizador es tan bajo (< 1000 ppm) es de esperar que se pueda obtener una fina capa del estabilizador que recubra uniformemente los gránulos sin dar lugar a la perdida del estabilizador o a una formación excesiva de polvo cuando la mezcla se trata en un equipo para el manejo de sólidos (por ejemplo en una instalación de moldeo). Se investigó la eficacia de este método sobre el bajo color de la UDEL®, que tiene un factor de color del orden de 30, y la adición de dos estabilizadores de fosfito.

No se empleó en esta serie la operación de mezclado. La mezcla se efectuó "in situ" en una maquina de moldeo por inyección Arburg de 75 toneladas durante la preparación de las virutas de color. Aproximadamente 2,26 kg de cada una de las composiciones de los Ejemplos 4-6 experimentaron en primer lugar una mezcla en seco suficientemente vigorosa para asegurar que los estabilizadores, que son polvos se conforman como un polvo fino sobre la superficie de los gránulos. Los gránulos espolvoreados se secaron a continuación en una estufa de desecación a 150ºC durante 4 horas y cada una de las composiciones espolvoreadas y los controles se moldearon en virutas de color de 5,08 cm x 7,62 cm x 0,25 cm. Se emplearon condiciones de moldeo suaves para evitar un calentamiento excesivo y la decoloración de la masa fundida. Se usó una temperatura de la masa fundida en el intervalo de aproximadamente 320-330ºC. En ciertas realizaciones del dispositivo presente la temperatura de la masa fundida se fijó en 325ºC. La contrapresión se mantuvo en aproximadamente 103 kPa para evitar un trabajado excesivo de la resina y se usó una velocidad del husillo de aproximadamente 50 rpm. El tiempo total del ciclo se mantuvo en aproximadamente 30 segundos. Esto corresponde a un tiempo de residencia medio en la máquina de aproximadamente 2 minutos.

El ensayo de las propiedades ópticas se efectuó sobre las virutas de color moldeadas y los datos del ensayo se presentan en la Tabla 9

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TABLA 8

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En los ejemplos anteriores la polisulfona UDEL® P-3703 NT tenía un factor de color de aproximadamente 30 antes de su espolvoreo.

Las composiciones de la Tabla 8 se espolvorearon, se secaron, y a continuación se moldearon por inyección en placas de color (5,08 cm x 7,62 cm x 0,25 cm) usando una máquina Arburg de 75 toneladas y condiciones de tratamiento suaves (temperatura de fusión \sim 325ºC). Las propiedades ópticas se midieron en las placas de color y estas incluyen lo siguiente: factor de color, turbidez, transmitancia de la luz, las coordenadas tricromáticas X Y, Z, el índice de amarillez y un perfil de la transmitancia de la luz frente a la longitud de onda. Los resultados se documentan totalmente en la presente invención.

Los resultados del segundo conjunto de experimentos se muestran en la Tabla 9. De nuevo, se demostraron los efectos beneficiosos de los fosfitos en la detención del desarrollo de color durante el moldeo. En este caso, los factores de color de las muestras estabilizadas estaban en la parte central de los 20 y 10 unidades de factor de color por debajo del control virgen. Esto dio lugar a una polisulfona UDEL® con factores de color moldeados en la decena de los 20, más bajos que los obtenidos previamente. Los índices de turbidez para las muestras estabilizadas no eran superiores a los del control.

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TABLA 9

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Controles C9 y C10 y Ejemplos 7-12

Se exploraron además sistemas de aditivos adicionales de ajuste fino y multi-componentes en un intento de conseguir el color lo más bajo posible. Los fosfitos se combinaron en combinación bien con un colorante azul o violeta o un abrillantador óptico para compensar parcialmente la amarillez, la cual no se podía eliminar completamente con sólo la estabilización. Estos experimentos se resumen en la Tabla 10. Además de los métodos de mejora de la composición descritos, las mejoras de procedimiento adicionales en este conjunto de experimento incluían el cambio del moldeo a una "minimáquina de moldeo por inyección" de tiempo de residencia corto (Wasp Mini-jector^{TM}) que mantiene en su condición original a los polímeros de sulfona de los laboratorios de R & D de Solvay Advanced Polymers, LLC. Otra mejora del procedimiento era el maquinado de un molde para el acabado de calidad óptica de las placas. Este molde de acabado superficial 'clase A' contribuyó a la reducción de los valores de la turbidez medidos debido a la eliminación de la rugosidad superficial de la placa la que artificialmente infla los índices de turbidez.

Los índices de amarillez más bajos se consiguieron con el conjunto de experimentos mostrado en la Tabla 10. La adición de PEPQ^{TM} a 750 ppm con el sistema de moldeo mejorado descrito produjo un factor de color de 21, como en la Tabla 11, que es esencialmente idéntico al factor de color de la disolución de los gránulos del mismo lote de resina virgen. Lo que esto significa es que la generación de color durante el procedimiento de moldeo se eliminaba completamente con el uso de PEPQ en este experimento y el factor de color representaba una reducción del 33% frente al de caso del control virgen. Dos realizaciones de la presente invención con excelente propiedades se representan en las dos últimas entradas de la Tabla 11. En una realización el PEPQ^{TM} se combinó con 25 ppm del abrillantador óptico Eastobrite OB-3^{TM} que es una molécula diseñada para absorber la luz en el intervalo del UV cercano y transmitir ella en el visible. De acuerdo con su suministrador, el Eastobrite OB-1^{TM} y el Eastobrite OB-3^{TM} comprenden el mismo compuesto abrillantador óptico según se describe en la Tabla 3, sin embargo la composición de OB-3^{TM} contiene adicionalmente una pequeña cantidad de un colorante azul mezclado previamente en él por el suministrador. Estas composiciones se prepararon de nuevo usando el "espolvoreo" como un medio de incorporar los aditivos en la resina de manera distinta a la mezcla. Esto se hacía en un esfuerzo para evitar introducir una historia térmica intermedia en la resina entre los gránulos virgen y el moldeo por inyección en placas de 5,08 cm x 7,62 cm x 0,25 cm. En ambos casos los factores de color se deprimieron en una cantidad adicional de 5 unidades desde 21 a 16 sin un incremento significativo de la turbidez. Mientras que los factores de color de estas dos opciones eran idénticos, los perfiles de transmitancia de la luz no lo eran. Esto se puede apreciar en la Figura 5 en la que las curvas de la transmitancia de las cuatro muestras de este experimento se solapan. Los puntos de datos individuales se listan también como valores en la Tabla 12. La muestra que contiene ZIRS exhibe la banda de absorción característica en la región de 540-560 nm que se manifiesta como una depresión amortiguada en los valores de la transmitancia en esa región. Las muestras que contienen el abrillantador óptico, por otra parte, muestran una transmitancia elevada y relativamente plana desde 440 a 700 nm, pero la transmitancia decae de manera pronunciada a longitudes de onda más cortas de los 440 nm. Visualmente, ambas muestras parecen muy transparentes y atrayentes.

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TABLA 10

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Los resultados de este experimento y los detalles adicionales se muestran en la Tabla 11.

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TABLA 11

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Aproximadamente 10 virutas de color de 5,08 x 7,62 x 0,25 cm se moldearon por inyección a partir de cada una de las composiciones anteriores. Las composiciones comprendían gránulos que habían sido espolvoreados con los niveles objetivos de cada uno de los aditivos en polvo.

Con el fin de incorporar con éxito cantidades muy pequeñas (por ejemplo niveles de ppm) de los aditivos en la composición de PSU, se prepara una mezcla maestra de PSU y los aditivos usando un extrusor de mezcla convencional para producir los gránulos de PSU. Que contienen los aditivos a niveles más elevados (por ejemplo 5-10 veces) de su concentración deseada de acuerdo con esta invención. A continuación los gránulos de la mezcla maestra se mezclan en un tambor giratorio con gránulos de PSU virgen y se moldean o extruyen por inyección o se transforman de otro modo en su forma final. Para incorporar con éxito el colorante violeta en la composición del Ejemplo 10, se preparó en primer lugar una mezcla de mezcla maestra de 10 ppm que es más fácil de preparar/controlar que una composición de 2 ppm. Una vez se preparó la muestra de mezcla maestra de 10 ppm, se redujo la cantidad de colorante al nivel de la composición del Ejemplo 10 usando un 20% en peso de mezcla maestra y el resto de polisulfona y lo que fuera necesario para completar la composición que incluye PEPQ^{TM}. Este modo aseguraba una incorporación más homogénea del colorante violeta dentro de la resina con anterioridad a su moldeo por inyección. Es importante que las resinas con estabilizador espolvoreado se sequen completamente en una estufa de desecación con anterioridad a su moldeo por inyección. Se usaron procedimientos de moldeo por inyección similares a los usados para el moldeo en los Ejemplos C2-C7 y se usaron los Ejemplos 1-6 para el moldeo de los Ejemplos 7-12 y el de Control C9. El Control C10 se moldeó de acuerdo con las pautas conocidas comúnmente para el moldeo por inyección de la resina de policarbonato.

Los abrillantadores ópticos Eastobrite OB-1 y OB-3^{TM} mejoran la transmitancia de las composiciones de polisulfona. La combinación de PEPQ^{TM} con ZIRS Oil Violet^{TM} o Eastobrite OB-3^{TM} da lugar a una reducción adicional de 5 unidades en el factor de color (desde 21 a 16) sin un incremento significativo en la turbidez. Mientras que los factores de color de los Ejemplos 10 y 12 eran aproximadamente los mismos, los perfiles de su transmitancia de la luz eran diferentes. Esto se puede apreciar en la Figura 5 en la que las curvas de la transmitancia de los Ejemplos de Control C9 y la de los Ejemplos 7, 10 y 12 se solapan. Los valores individuales de la transmitancia de la luz se registran en la Tabla 12.

TABLA 12

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Se efectuaron los ensayos de estabilidad en masa fundida VR_{40} para determinar en que grado la estabilidad en masa fundida de la polisulfona se puede comprometer por la adición de los aditivos empleados. Los resultados de los ensayos de estabilidad en masa fundida VR_{40} eran todos favorables, como se puede apreciar en la Tabla 11, con muy poco cambio en la viscosidad durante la duración de 40 minutos del ensayo a 410ºC.

Los experimentos muestran que:

1. La estabilización de la polisulfona frente al desarrollo de color durante la fabricación en masa fundida es importante para el desarrollo de la calidad óptica de la polisulfona.

2. La mezcla de fosfito/fosfonito, y PEPQ^{TM}, inhibe el desarrollo de color inducido térmicamente en la polisulfona. Para conseguir la función de estabilización del color sin afectar a la turbidez, la estabilidad en masa fundida u otras propiedades de la resina, es completamente eficaz un nivel de carga de PEPQ^{TM} de aproximadamente 0,075% en peso (750 ppm). Los factores de color se reducen típicamente en un 30-35% en la presencia de PEPQ^{TM} con respecto a la resina sin modificar.

3. El uso de un colorante violeta (ZIRS Oil Violet^{TM}) a niveles de aproximadamente 2 ppm se encontró que era beneficioso en reducir adicionalmente el factor de color sin comprometer la transmitancia de la luz, la turbidez u otros atributos. Con el colorante ZIRS presente, se consiguió un factor de color de 16 junto con valores de la transmitancia de la luz > 85% en comparación con un CF de 21 cuando sólo se añadía PEPQ^{TM}.

El uso de un abrillantador óptico, Eastobrite OB-3^{TM}, se encontró también que era eficaz en revertir la amarillez de la resina y en producir una neutralización similar de la colada amarilla residual de la resina. Se consiguió también un factor de color de 16 usando la combinación de PEPQ^{TM} a 750 ppm con OB-3^{TM} a 25 ppm. El PEPQ^{TM}, el colorante ZIRS y el OB-3^{TM} se pueden usar también juntos como una combinación ternaria, para reducir de una manera sinergística los niveles requeridos de cada uno de los aditivos ZIRS y O-3^{TM}. Mientras que actúa neutralizando la amarillez, se encontró que el abrillantador óptico Eastobrite OB-3^{TM} potencia la transmitancia en aproximadamente un 2% en el intervalo de longitud de onda de 440-700 nm pero da lugar a la absorción en el intervalo de
400-440 nm.

Además de los aditivos requeridos para la práctica de esta invención, se pueden incorporar otros aditivos para la consecución de otros atributos de comportamiento o de tratamiento puestos como objetivo. Estos aditivos pueden incluir pero no se limitan a: lubricantes, agentes de desmoldeo, agentes antiestáticos, absorbedores del ultravioleta, retardantes de la llama, agentes anti-niebla y agentes de matado del brillo.

Control C11, Ejemplo Comparativo C12 y Ejemplo 13

Los ejemplos siguientes ilustran la práctica de esta invención mostrando como la incorporación de un estabilizador de la masa fundida orgánico que contiene fósforo junto con una cantidad traza de colorante azul a violeta durante la fabricación en masa fundida del material puede dar lugar a una polisulfona que cumple los requerimientos de índice de amarillez de menos de 2,0, ó, dependiendo del espesor de la muestra, de menos de 1,0, de menos de 0,5 e incluso de menos de 0,25. Estos valores del índice de amarillez se consiguen mientras que se mantienen valores aceptables de la transmitancia de la luz elevados (> 85%) y valores de la turbidez que son también aceptables e inferiores a 2,0%.

Una muestra de resina de polisulfona UDEL® P-3703 NT disponible comercialmente se tomó de un lote comercial y se secó durante 3 horas en una estufa de desecación a 150ºC y a continuación se moldeó por inyección en placas de color de diferentes espesores. Se moldearon placas de cuatro espesores diferentes: 1,27, 2,54, 3,18 y 5,08 mm. Esta muestra representa el control C11. La muestra exhibía un factor de color de 47 cuando se mide en placas moldeadas de 2,54 mm de espesor. El índice de amarillez se midió mediante el método ASTM D-1925 y los valores de la transmitancia de la luz y de turbidez se midieron por el método ASTM D-1003 en cada uno de los espesores. Los datos se resumen en las Tablas 13-15.

Durante la producción del grado anterior de la resina UDEL® P-3703 NT descrito anteriormente, se añadió Sandostab PEPQ^{TM} a una parte de la resina en una disolución de clorobenceno/polisulfona en la proporción de 0,075% basado en el peso de polímero en la disolución. A continuación la disolución de polímero se concentró en un evaporador de circulación forzada para eliminar parte del disolvente de clorobenceno, y a continuación se eliminaron completamente los componentes volátiles en los gránulos usando un extrusor de husillo doble purgado a la atmósfera bajo vacío. Este ejemplo representa el Ejemplo Comparativo C12. Los gránulos así obtenidos se secaron y se moldearon por inyección según se describe para el Control C11 anterior para producir placas de color en los cuatro espesores diferentes a los que se ha hecho referencia anteriormente para el C11. El factor de color se midió sobre placas de 2,54 mm de espesor y se registró un factor de color de 24, lo que representa casi un 50% de reducción con respecto al del control. El índice de amarillez, la transmitancia de la luz y la turbidez se midieron a cuatro espesores diferentes y los valores se informan en las Tablas 13-15.

Una muestra de la resina de polisulfona UDEL® P-3703 NT usada para producir el Control C11 se mezcló en tambor giratorio con 0,075% de Sandostab PEPQ^{TM} y 16 ppm de colorante Calco Oil Violet ZIRS^{TM} disponible comercialmente de BASF. La mezcla resultante se secó y se moldeó por inyección, según se describe, para producir placas de color de cuatro espesores diferentes según se explicó para el Control C11. Esta muestra representa el Ejemplo 13. El factor de color de esta composición, según se mide en placas de 2,54 mm de espesor, se encontró que era notablemente de 11. Esto supone una reducción de más de cuatro veces con respecto al control. El conjunto completo de datos de los índices de amarillez, transmitancia de la luz y turbidez para este ejemplo se muestra también en las Tablas 13-15.

Como es evidente de los datos presentados en la Tabla 13, el índice de amarillez de la resina se puede reducir sustancialmente a través del uso de la presente invención. El índice de amarillez se reduce en aproximadamente un factor de 2 al pasar desde el caso de control al caso del Ejemplo Comparativo C12, y una reducción de tres a cuatro veces en el índice de amarillez se consigue con la práctica de la invención como se ilustra en el Ejemplo 13. La reducción en el índice de amarillez se consigue sin cualquier pérdida significativa en la transmitancia de la luz y sin ningún incremento en los niveles de turbidez, según se muestra en las Tablas 13-15. Como tales, todos los tres aspectos de un buen material de calidad óptica: bajo índice de amarillez, elevada transmitancia de la luz y baja turbidez se consiguen simultáneamente.

Para ilustrar la dependencia del índice de amarillez del espesor de la pieza, los datos del índice de amarillez (YI) del Control C11, Ejemplo Comparativo C12 y Ejemplo 13 se representan gráficamente como una función del espesor en la Figura 6. Los datos del YI que caen en el origen del gráfico se consideran también que son un requerimiento y una restricción en la correlación YI-espesor debido a la eliminación de toda la calidad de absorción de color en los materiales en el límite de los espesores muy pequeños. Los datos de YI representados gráficamente en la Figura 6 muestran que el YI está relacionado con el espesor mediante una sencilla relación lineal. Las ecuaciones lineales que pasan por el origen para cada uno de los tres casos ilustrados se listan en el gráfico de la Figura 6. A partir de estas relaciones de proporcionalidad lineales, se pueden calcular los valores estimados interpolados para el espesor que corresponde a cualquier valor de YI dado.

Los valores de los espesores interpolados a niveles de interés de YI seleccionados se muestran en la Tabla 16. Esta Tabla muestra claramente la ventaja del material producido en el Ejemplo 13 con respecto a los de C11 y C12 en términos del espesor mínimo que se requiere para conseguir un valor del YI especificado.

TABLA 13

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TABLA 14

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TABLA 15

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TABLA 16

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Como se muestra en la Figura 6, el índice de amarillez está relacionado linealmente con el espesor del artículo moldeado. Como se muestra en la Tabla 16, artículos de polisulfona moldeados y transparentes con índices de amarillez inferiores a 1,00, 0,75, y 0,50 están incluidas dentro del alcance de esta invención. Ciertas realizaciones de la presente invención incluyen también componentes ópticos moldeados, tales como lentes oftálmicas, con índices de amarillez inferiores a 1,00, 0,75 y 0,50. Además, artículos de polisulfona moldeados con factores de color inferiores a 5, 4 y 3 están incluidos dentro del alcance de esta invención. Ciertas realizaciones de la presente invención incluyen también componentes ópticos moldeados, tales como las lentes oftálmicas, con factores de color inferiores a 5, 4 y 3. Además, capas transparentes de polisulfona que tienen factores de color inferiores a 5, 4 y 3 están incluidas dentro del alcance de esta invención.

Para mejorar las propiedades de los artículos de polisulfona moldeados es deseable una polisulfona de elevada pureza. El uso de monómeros de elevada pureza es beneficioso para la formación de polímeros de elevada pureza. La polisulfona se forma convencionalmente mediante reacción de bis(4-hidroxifenil)propano (conocido también como bisfenol A) con al menos un compuesto de diarilsulfona. El bisfenol A grado policarbonato es un grado de bisfenol A de elevada pureza y está disponible comercialmente de varios fabricantes. El bisfenol A grado policarbonato se usa para la preparación de polisulfona y policarbonato de calidad óptica. El bisfenol A grado policarbonato disponible comercialmente comprende cantidades trazas de impurezas isoméricas, tales como el 2-(4-hidroxifenil)2-(2-hidroxifenil)propano (el isómero orto/para) y 2,2-bis(2-hidroxifenil)propano (el isómero orto/orto). El bisfenol A grado policarbonato comercialmente disponible contiene típicamente menos de 0,27% en peso total de los isómeros orto/para y orto/orto. Típicamente, el bisfenol A grado policarbonato disponible comercialmente, contiene menos de 0,15% en peso total de los isómeros orto/para y orto/orto. Además, el bisfenol A grado policarbonato que contiene menos de 200 ppm de los isómeros orto/para y orto/orto está disponible comercialmente.

Aunque las lentes oftálmicas y las composiciones adecuadas para la formación de las lentes oftálmicas se describen explícitamente en la presente invención, una amplia variedad de componentes ópticos están dentro del alcance de esta invención. Los componentes ópticos dentro del alcance de esta invención incluyen lentes no oftálmicas, prismas, canales de ondas, fibras ópticas, accesorios de iluminación, y dispositivos electrónicos.

Claims (24)

1. Composición de polisulfona que comprende:

una polisulfona;

un estabilizador de la masa fundida orgánico que contiene fósforo; y

al menos uno de los aditivos siguientes:

un colorante azul a violeta; y un

abrillantador óptico orgánico.

2. Composición de polisulfona de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque ella contiene desde 30 ppm a 3000 ppm en peso de un estabilizador de la masa fundida orgánico que contiene fósforo seleccionado del grupo que consiste en fosfitos, fosfonitos, y mezclas de los mismos.

3. Composición de polisulfona de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la polisulfona es una polisulfona de bisfenol A con la estructura siguiente:

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4. Composición de polisulfona de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la polisulfona es un copolímero que comprende al menos 75% en moles de bisfenol A y hasta 25% en moles de otro bisfenol seleccionado del grupo que consiste en bisfenol S, bisfenol O, bifenol, e hidroquinona.

5. Composición de polisulfona de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque ella tiene una transmitancia de la luz luminosa total de 84% o superior cuando se mide en muestras de 2,54 mm de espesor usando ASTM D-1003 y cumple también al menos una de las dos condiciones siguientes: 1) un índice de amarillez (YI) de menos de 5,0 según se mide de acuerdo con ASTM D-1925 en muestras de 2,54 mm de espesor, ó 2) un factor de color (CF) de menos de 25, en donde CF se define mediante la siguiente ecuación:

CF = 270[(x + y)_{muestra} - (x + y)_{aire}]/t

en la que x e y son las coordenadas de cromaticidad medidas en el modo de transmitancia y t es el espesor de la muestra en pulgadas.

6. Composición de polisulfona de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque ella comprende un abrillantador óptico orgánico.

7. Composición de polisulfona de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque ella comprende un colorante azul a violeta.

8. Artículo fabricado en masa fundida caracterizado porque él se prepara a partir de la composición de polisulfona de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Artículo moldeado por inyección o moldeado por compresión caracterizado porque él se prepara a partir de la composición de polisulfona de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

10. Artículo moldeado por inyección-compresión híbrida caracterizado porque él se prepara a partir de la composición de polisulfona de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

11. Artículo extruido caracterizado porque él se prepara a partir de la composición de polisulfona de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

12. Artículo moldeado por soplado caracterizado porque él se prepara a partir de la composición de polisulfona de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

13. Artículo termoconformado caracterizado porque él se prepara a partir de la composición de polisulfona de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

14. Artículo de polisulfona moldeado y transparente caracterizado porque él se prepara a partir de la composición de polisulfona de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, y tiene un índice de amarillez inferior a 1,00 según se mide de acuerdo con ASTM D-1925 en muestras de 2,54 mm de espesor.

15. Artículo de polisulfona moldeado y transparente de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque su índice de amarillez es inferior a 0,75.

16. Artículo de polisulfona moldeado y transparente de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque su índice de amarillez es inferior a 0,50.

17. Artículo de polisulfona moldeado y transparente caracterizado porque él se prepara a partir de la composición de polisulfona de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, y tiene un factor de color (CF) inferior a 5, en donde CF se define mediante la siguiente ecuación:

CF = 270[(x + y)_{muestra} - (x + y)_{aire}]/t

en la que x e y son las coordenadas de cromaticidad medidas en el modo de transmitancia y t es el espesor de la muestra en pulgadas.

18. Artículo de polisulfona moldeado y transparente de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque su factor de color es inferior a 4.

19. Artículo de polisulfona moldeado y transparente de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque su factor de color es inferior a 3.

20. Artículo moldeado y transparente de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, caracterizado porque él es un componente óptico.

21. Componente óptico moldeado y transparente de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque él es una lente.

22. Lente moldeada y transparente de acuerdo con la reivindicación 21, caracterizada porque ella es una lente oftálmica.

23. Capa transparente de polisulfona caracterizada porque ella se prepara a partir de la composición de polisulfona de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, y tiene un índice de amarillez de menos de 1,00 según se mide de acuerdo con ASTM D-1925 sobre muestras de 2,54 mm de espesor.

24. Capa transparente de polisulfona caracterizada porque ella se prepara a partir de la composición de polisulfona de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, y tiene un factor de color (CF) de menos de 5, en donde CF se define mediante la siguiente ecuación:

CF = 270[(x + y)_{muestra} - (x + y)_{aire}]/t

en la que x e y son las coordenadas de cromaticidad medidas en el modo de transmitancia y t es el espesor de la muestra en pulgadas.