ES2370744T3 - Composiciones ionoméricas de alta fluidez de masa fundida. - Google Patents

Composiciones ionoméricas de alta fluidez de masa fundida. Download PDF

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Abstract

Una película o lámina polimérica que comprende (i) una composición ionomérica que comprende un copolímero ionomérico de una alfa-olefina y aproximadamente 1 a aproximadamente 30% en peso de un ácido carboxílico alfa,beta-etilénicamente insaturado que tiene 3 a 8 carbonos, basado en el peso total del copolímero ionomérico, en donde el ácido carboxílico es neutralizado a un ferrel de 1 a 100% en moles, con uno o más iones metálicos, basado en el número total de moles de grupos carboxilato en el copolímero ionomérico, y en donde el copolímero ionomérico tiene un Índice de masa fundida de aproximadamente 20 a aproximadamente 300 g/10 min, y (ii) aproximadamente 0,5 a aproximadamente 3% en peso de peróxido orgánico, basado en el peso total de la composición ionomérica.

Description

Composiciones ionomericas de alta fluidez de masa fundida
CAMPO DE LA INVENCION
La invenci6n se refiere a composiciones ionomericas, a pelfculas o laminas polimericas derivadas de estas y a su 5 utilidad en laminados de seguridad y m6dulos de celdas solares.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Los productos de laminados de vidrio han brindado su contribuci6n a la sociedad durante casi un siglo. Ademas del bien conocido vidrio de seguridad que se usa comunmente para los automotores, en parabrisas, el vidrio laminado se usa en todas las formas de la industria del transporte. El vidrio de seguridad se caracteriza por una alta
10 resistencia al impacto y a la penetraci6n y no disemina fragmentos de vidrio y residuos cuando se rompe.
El vidrio de seguridad consiste tfpicamente en un sandwich de dos laminas o paneles de vidrio unidos entre sf con una capa intermedia de una lamina polimerica. Una o ambas capas de vidrio pueden ser reemplazadas con laminas polimericas rfgidas transparentes, tales como laminas hechas de policarbonatos. El vidrio de seguridad ha evolucionado adicionalmente para incluir capas multiples de vidrio y laminas polimericas unidas entre sf con capas
15 intermedias de laminas polimericas.
Las capas intermedias usadas en el vidrio de seguridad estan hechas tfpicamente de laminas polimericas relativamente gruesas, que presentan tenacidad y capacidad de uni6n al vidrio en el caso de una fisura o rotura. Los materiales de las capas intermedias ampliamente usados incluyen composiciones de componentes multiples, complejas, basadas en poli(vinilbutiral) (PVB), poli(uretano) (PU), poli(vinilacetato de etileno) (EVA), ion6meros, y
20 similares.
Como un recurso de energfa renovable, se esta expandiendo rapidamente el uso de m6dulos de celdas solares. Una manera preferida de fabricar un m6dulo de celda solar comprende la formaci6n de un conjunto prelaminado que comprende por lo menos 5 capas estructurales. Los prelaminados de celdas solares se construyen en el siguiente orden, partiendo desde la capa superior, o capa incidente (es decir, la capa que primero entra en contacto con la luz)
25 y continuando con el respaldo (la capa mas alejada de la capa incidente): (1) capa incidente (tfpicamente una placa de vidrio o una pelfcula polimerica delgada (tal como una pelfcula de fluoropolfmero o de poliester), pero podrfa ser de cualesquiera materiales que sean transparentes a la luz solar), (2) la capa encapsulante frontal, (3) el componente que genera el voltaje (o componente de celda solar), (4) la capa encapsulante posterior y (5) la capa de respaldo.
30 Las capas encapsulantes son disenadas para encapsular y proteger el fragil componente generador de voltaje. En general, un prelaminado de celda solar incorporara por lo menos dos capas encapsulantes dispuestas como un sandwich alrededor del componente de celda solar. Las propiedades 6pticas de la capa encapsulante frontal tienen que ser de tal modo que la luz pueda ser transmitida efectivamente al componente de celda solar. Adicionalmente, las capas encapsulantes tienen en general requerimientos y composiciones similares a las descriptas mas arriba
35 para las capas intermedias vidriadas.
El uso de composiciones ionomericas como laminas de capas intermedias de laminados de seguridad resistentes a los riesgos se conoce en el arte (ver, por ejemplo, US 3.344.014; US 3.762.988; US 4.663.228; US 4.668.574; US 4.799.346; US 5.759.698; US 5.763.062; US 5.895.721; US 6.150.028; US 6.432.522; US 2002/0155302; US 200210155302; WO 99158334; y WO 2006/057771). Por ejemplo, la US 5.759.698 divulga una capa intermedia de
40 laminado de vidrio derivada de una resina ionomerica que ha sido termofraguada con un per6xido organico y un agente de silano.
El uso de composiciones ionomericas como pelfculas o laminas encapsulantes de celdas solares tambien se conoce en el arte (ver, por ejemplo, US 5.476.553; US 5.478.402; US 5.733.382; US 5.762.720; US 5.986.203; US 6.114.046; US 6.187.448; US 6.660.930; US 2003/0000568; US 2005/0279401; JP 2000186114; y JP 2006032308).
45 Sin embargo, las resinas ionomericas que se usan en el arte de los laminados de seguridad o m6dulos de celdas solares tienen en general un bajo fndice de fluidez de la masa fundida (MI) de 15 g/10 min o menos (2160 g, 190 °C, ISO 1133, ASTM D1238). El uso de tales resinas ionomericas de baja fluidez de masa fundida requiere temperaturas de laminaci6n mas altas (es decir, 130 °C - 170 °C) y por lo tanto pueden complicar los procesos de laminaci6n.
La WO 2006/002389 describe una composici6n de una mezcla de un primer ion6mero y un segundo ion6mero util
50 para proveer pelfculas que tienen una transmisi6n de luz de por lo menos 85% y/o una turbidez de menos de 6%, y buenas propiedades mecanicas. Dicho documento no divulga el uso de un ion6mero que tiene un caudal de masa fundida de 20 a 300 g/10 min y que no reacciona con el uso de 0,5 a 3% en peso de un componente de per6xido organico.
Chou et al., en el documento US 6.680.821, describe un metodo de recubrimiento de una superficie metalica usando 55 un polvo de resina que comprende algunos copolfmeros acidos neutralizados con metal que comprenden una alfa
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olefina y un acido carboxflico alfa-beta insaturado con un MI en el rango de desde aproximadamente 20 a aproximadamente 1.000 g/10 min. Esta patente no describe el uso de tales materiales en vidrio de seguridad o laminados de m6dulos fotovoltaicos o paquetes de aditivos que aumentan la performance de los copolfmeros en tales usos.
Hay una necesidad de pelfculas o laminas polimericas adecuadas para el uso como capas intermedias en aplicaciones de uso final de laminados de vidrio, tales como ventanas de seguridad y celdas solares, que no tengan las desventajas descriptas mas arriba, asf como tambien de composiciones utiles para formar tales pelfculas o laminas. Por ejemplo, hay un deseo de preparar composiciones utiles con una temperatura de composici6n de extrusi6n reducida. Ademas, hay un deseo de reducir la temperatura de laminaci6n, preferentemente a aproximadamente 100 °C hasta aproximadamente 120 °C, o de reducir el tiempo del ciclo de laminaci6n, o ambos, y por lo tanto simplificar el proceso de laminaci6n. Ademas, hay un deseo de contar con pelfculas o laminas que tengan mayor fuerza de adherencia bajo una amplia variedad de temperaturas de laminaci6n, incluyendo tales menores temperaturas convenientes, y de proveer los laminados con mejor resistencia al impacto.
SiNTESIS DE LA INVENCION
La invenci6n se refiere a una pelfcula o lamina polimerica que comprende una composici6n ionomerica que comprende un copolfmero ionomerico de una alfa olefina y aproximadamente 1 a aproximadamente 30% en peso de un acido carboxflico alfa,beta-etilenicamente insaturado que tiene 3 a 8 carbonos, basado en el peso total del copolfmero ionomerico en donde el acido carboxflico es neutralizado a un nivel de 1 a 100% en moles, con uno o mas iones metalicos, basado en el numero total de moles de grupos carboxilato en el copolfmero ionomerico, y en donde el copolfmero ionomerico tiene un fndice de masa fundida de aproximadamente 20 a aproximadamente 300 g/10 min, y aproximadamente 0,5 a aproximadamente 3% en peso de per6xido organico, basado en el peso total de la composici6n ionomerica.
La invenci6n se refiere ademas a un artfculo que comprende una capa intermedia formada por la pelfcula o lamina polimerica descripta mas arriba y una capa adicional seleccionada entre el grupo que consiste en vidrio, otras laminas de capas intermedias polimericas, capas de pelfculas polimericas y laminas o pelfculas metalicas. En una forma de realizaci6n, el artfculo es un laminado de vidrio de seguridad en donde la capa adicional es una lamina de vidrio y la capa intermedia es laminada a la lamina de vidrio. En otra forma de realizaci6n, el artfculo es un conjunto prelaminado de celdas solares y comprende un componente de celda solar que comprende una o una pluralidad de celdas solares.
La invenci6n se refiere ademas a un laminado de celda solar preparado por los pasos que comprenden (a) proveer una capa intermedia formada por la pelfcula o la lamina polimerica descripta, (b) proveer un componente de celda solar que comprende una o una pluralidad de celdas solares; y (c) encapsular el componente de celda solar en una matriz que comprende la composici6n ionomerica.
La invenci6n se refiere ademas a un proceso de fabricaci6n de un artfculo, en donde el artfculo es un m6dulo de celda solar, el proceso comprende: (i) proveer un conjunto prelaminado de celdas solares como se describi6 mas arriba, y (ii) laminar el conjunto prelaminado para formar el m6dulo de celda solar.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Todas las publicaciones, solicitudes de patentes, patentes, y otros documentos mencionados en la presente se incorporan por referencia en su totalidad. A menos que se defina de otra manera, todos los terminos tecnicos y cientfficos usados en la presente tienen el mismo significado que el entendido comunmente por un experto en el arte al cual pertenece esta invenci6n. En caso de conflicto, la presente memoria, incluyendo las definiciones, seran las que rigen.
Aunque metodos y materiales similares o equivalentes a aquellos descriptos en la presente se pueden usar en la practica o el testeo de la invenci6n, se describen en la presente metodos y materiales adecuados.
A menos que se indique de otra manera, todos los porcentajes, partes, relaciones, etc., son en peso.
Cuando la cantidad, concentraci6n, u otro valor o parametro esta dado como un rango, un rango preferido o una lista de valores preferibles superiores y valores preferibles inferiores, esto debe entenderse como divulgando especfficamente todos los rangos formados de cualquier par de lfmite de rango superior o valor preferido y cualquier lfmite de rango inferior o valor preferido, independientemente de que estos rangos se divulguen separadamente. Cuando se menciona un rango de valores numericos en la presente, a menos que se indique de otra manera, el rango pretende incluir los puntos extremos de estos, y todos los enteros y fracciones dentro del rango. No se pretende que el alcance de la invenci6n este limitado a los valores especfficos mencionados cuando se define un rango.
Cuando se usa el termino "aproximadamente" para describir un valor o un punto extremo de un rango, la divulgaci6n deberfa entenderse como incluyendo el valor especffico o punto extremo al que se refiere.
Como se usa en la presente, los terminos "comprende", "que comprende", "incluye", "que incluye", "que contiene",
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"caracterizado por", "tiene", "que tiene" o cualquier otra variaci6n de estos, pretenden abarcar una inclusi6n no exclusiva. Por ejemplo, una proceso, metodo, artfculo, o aparato que comprende una lista de elementos no esta limitado necesariamente a s6lo aquellos elementos, sino que puede incluir otros elementos no mencionados expresamente o inherentes a tal proceso, metodo, artfculo, o aparato. Ademas, a menos que se indique expresamente lo contrario, "o" se refiere a un "o" inclusivo y no a un "o" exclusivo. Por ejemplo, una condici6n A o B se satisface por cualquiera de las siguientes: A es verdadero (o presente) y B es falso (o no presente), A es falso (o no presente) y B es verdadero (o presente), y ambos A y B son verdaderos (o presentes).
La frase transicional "que consiste en" excluye cualquier elemento, paso, o ingrediente no especificado en la reivindicaci6n, cerrando la reivindicaci6n a la inclusi6n de materiales distintos de aquellos mencionados excepto por las impurezas asociadas comunmente con estos. Cuando la frase "consiste en" aparece en un parrafo del cuerpo de una reivindicaci6n, en lugar de seguir inmediatamente al preambulo, esta limita s6lo el elemento presentado en ese parrafo; otros elementos no son excluidos de la reivindicaci6n como un todo.
La frase transicional "que consiste esencialmente en" limita el alcance de una reivindicaci6n a los materiales o pasos especificados y aquellos que no afectan materialmente la o las caracterfsticas basicas y novedosas de la invenci6n reivindicada. "Un 'que consiste esencialmente' en la reivindicaci6n ocupa una parte en el medio entre las reivindicaciones cerradas que se escriben en un formato de 'que consiste en' y las reivindicaciones completamente abiertas que son escritas en un formato 'que comprende'".
En donde los solicitantes han definido una invenci6n o una porci6n de esta con un termino de extremos abiertos tal como "que comprende", deberfa entenderse facilmente que (a menos que se indique de otra manera) la descripci6n deberfa interpretarse como describiendo tambien una invenci6n como esta que usa los terminos "que consiste esencialmente en" o "que consiste en".
El uso de "un" o "una" se emplea para describir elementos y componentes de la invenci6n. Esto se realiza simplemente por conveniencia y para dar un sentido general de la invenci6n. Esta descripci6n deberfa leerse como incluyendo uno o por lo menos uno y el singular tambien incluye el plural a menos que sea evidente que se entiende otra cosa.
Al describir algunos polfmeros deberfa entenderse que algunas veces los solicitantes se refieren a los polfmeros por los mon6meros usados para prepararlos, las cantidades de mon6meros usados para prepararlos, o por los residuos de mon6meros incorporados en estos. Si bien una descripci6n como esta puede no incluir la nomenclatura especffica usada para describir el polfmero final o puede no contener una terminologfa de producto por proceso, cualquier referencia de este tipo a mon6meros, residuos de mon6meros, unidades de repetici6n, y cantidades deberfa interpretarse como significando que el polfmero esta formado por estos mon6meros o esa cantidad de los mon6meros, y los polfmeros correspondientes y sus composiciones. A este respecto, una referencia a un copolfmero que contiene residuos de un mon6mero se refiere al hecho de que el copolfmero contiene unidades de repetici6n de ese mon6mero. Cuando los solicitantes se refieren a un copolfmero que contiene un porcentaje de un mon6mero, deberfa entenderse que esta referencia es al copolfmero que contiene unidades de repetici6n de ese mon6mero.
Al describir y/o reivindicar esta invenci6n, el termino "copolfmero" se usa para referirse a polfmeros que contienen dos o mas mon6meros.
Los terminos "cantidad finita" y "valor finito" se usan para referirse a una cantidad que es mayor que cero.
El termino "copolfmero acido" se usa para referirse a una composici6n de resina compuesta por residuos copolimerizados de una alfa olefina y residuos copolimerizados de un acido carboxflico alfa,beta-etilenicamente insaturado que tiene de 3 a 8 carbonos. El termino "ion6mero" se usa en la presente para referirse a una composici6n de resina derivada de un "copolfmero acido" parcialmente o completamente neutralizado.
COMPOSICIONES IONOMERICAS DE ALTA FLUIDEZ DE MASA FUNDIDA
La invenci6n se refiere a algunas composiciones ionomericas de alta fluidez de masa fundida que son utiles para formar laminas de capas intermedias de seguridad o pelfculas o laminas encapsulantes de celdas solares. Especfficamente, la composici6n ionomerica de alta fluidez de masa fundida esta compuesta por un copolfmero ionomerico que tiene un MI de aproximadamente 20 a aproximadamente 300 g/10 min, medido por ASTM D1238 a 190 °C y una carga de 2160 g. (Un test ISO similar es ISO 1133.)
Copolimeros ionomericos:
El copolfmero ionomerico de alta fluidez de masa fundida se deriva de algunos copolfmeros de acidos parentales que comprenden una cantidad finita de una alfa-olefina y aproximadamente 1 a aproximadamente 30% en peso de un acido carboxflico alfa,beta-etilenicamente insaturado que tiene de 3 a 8 carbonos, basado en el peso total del copolfmero. Preferentemente, el copolfmero de acido parental comprende aproximadamente 10 a aproximadamente 25% en peso, o mas preferentemente, aproximadamente 15 a aproximadamente 23% en peso, o aun mas preferentemente, aproximadamente 18 a aproximadamente 23% en peso, del acido carboxflico alfa,betaetilenicamente insaturado, basado en el peso total del copolfmero.
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Los alfa-olefina comon6meros incorporan tfpicamente de 2 a 10 atomos de carbono. Las alfa-olefinas preferibles incluyen, pero no estan limitadas a, etileno, propileno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-hepteno, 3-metil-1-buteno, 4-metil-1-penteno, y similares, y sus mezclas. Mas preferentemente, la alfa-olefina es etileno. Los comon6meros de acido carboxflico alfa,beta-etilenicamente insaturados pueden incluir acido acrflico, acido metacrflico, acido itac6nico, acido maleico, anhfdrido maleico, acido fumarico, acido monometilmaleico, y mezclas de estos. Los comon6meros de acidos carboxflicos alfa,beta-etilenicamente insaturados preferidos incluyen acido acrflico, acido metacrflico y mezclas de estos.
Los copolfmeros de acido parentales pueden ser polimerizados como se divulga en los documentos US 3.404.134; US 5.028.674; US 6.500.888; y US 6.518.365.
Para producir los copolfmeros ionomericos de alta fluidez de masa fundida, los copolfmeros acidos parentales son neutralizados de aproximadamente 1% a aproximadamente 100%, o preferentemente, de aproximadamente 1% a aproximadamente 50%, o mas preferentemente, de aproximadamente 2% a aproximadamente 40%, o aun mas preferentemente, de aproximadamente 2% a aproximadamente 20%, con iones metalicos, basado en el contenido total de acidos carboxflicos. Los iones metalicos pueden ser monovalentes, divalentes, trivalentes, multivalentes, o mezclas de estos. Los iones metalicos monovalentes utiles incluyen, pero no estan limitados a, sodio, potasio, litio, plata, mercurio, cobre, y similares, y sus mezclas. Los iones metalicos divalentes utiles incluyen, pero no estan limitados a, berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario, cobre, cadmio, mercurio, estano, plomo, hierro, cobalto, nfquel, zinc y similares, y sus mezclas. Los iones metalicos trivalentes utiles incluyen, pero no estan limitados a, aluminio, escandio, hierro, itrio, y similares, y sus mezclas. Los iones metalicos multivalentes utiles incluyen, pero no estan limitados a, titanio, zirconio, hafnio, vanadio, tantalo, tungsteno, cromo, cerio, hierro, y similares, y sus mezclas. Se senala que cuando el i6n metalico es multivalente, los agentes complejizantes, tales como estearato, oleato, salicilato, y radicales fenolato estan incluidos, como se divulga en el documento US 3.404.134. Los iones metalicos son preferentemente iones metalicos monovalentes o divalentes. Mas preferentemente, los iones metalicos son seleccionados entre el grupo que consiste en sodio, litio, magnesio, zinc, y sus mezclas. Aun mas preferentemente, los iones metalicos son seleccionados entre el grupo que consiste en sodio, zinc, y sus mezclas. Los copolfmeros de acidos parentales de la invenci6n pueden ser neutralizados como se divulga en el documento US 3.404.134.
Los copolfmeros ionomericos de alta fluidez de masa fundida tienen un MI de aproximadamente 20 a aproximadamente 300 g/10 min. Preferentemente, los copolfmeros ionomericos tienen un MI de aproximadamente 30 a aproximadamente 200 g/10 min. En general, para lograr los altos caudales de masa fundida de los copolfmeros ionomericos, los copolfmeros de acidos parentales deberfan tener un MI de aproximadamente 50 a aproximadamente 600 g/10 min, o preferentemente, aproximadamente 50 a aproximadamente 400 g/10 min, o mas preferentemente, aproximadamente 50 a aproximadamente 200 g/10 min.
Un alto caudal de masa fundida como este provee las pelfculas o laminas ionomericas derivadas de allf con temperaturas de laminaci6n reducidas, o tiempo de ciclo mas corto, o ambos, cuando se usan en laminados de seguridad o laminados de celdas solares. Ademas, cuando se laminan bajo las temperaturas de laminaci6n, las pelfculas o laminas derivadas de tales composiciones ionomericas de alta fluidez de masa fundida poseen mayor fuerza de adherencia que aquellas derivadas de composiciones ionomericas con caudales de masa fundida relativamente inferiores.
Los copolfmeros ionomericos de alta fluidez de masa fundida pueden contener opcionalmente otros comon6meros insaturados. Ejemplos especfficos de otros comon6meros insaturados preferibles incluyen, pero no estan limitados a, acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de etilo, metacrilato de etilo, acrilato de isopropilo, metacrilato de isopropilo, acrilato de butilo, metacrilato de butilo y sus mezclas. En general, los copolfmeros ionomericos pueden incorporar 0 a aproximadamente 50% en peso, o preferentemente, 0 a aproximadamente 30% en peso, o mas preferentemente, 0 a aproximadamente 20% en peso, de los otros comon6meros insaturados, basado en el peso total del copolfmero:
Adiiivos:
La composici6n ionomerica de alta fluidez de masa fundida puede comprender ademas uno o mas aditivos, ademas de 0,5 a 3% en peso de per6xido organico como aditivo principal.
En una forma de realizaci6n particular, la composici6n ionomerica comprende ademas uno o mas agentes de acoplamiento de silano para aumentar adicionalmente la fuerza de adherencia de las pelfculas o laminas derivadas de allf.
Agentes de acoplamiento de silano ilustrativos que son utiles en la invenci6n incluyen, pero no estan limitados a,
gamma-cloropropilmetoxisilano,
viniltrimetoxisilano, viniltrietoxisilano, viniltris(beta-metoxietoxi)silano gamma
vinilbencilpropiltrimetoxisilano,
N-beta-(N-vinilbencilaminoetil)-gamma-aminopropiltrimetoxisilano, gamma
metacriloxipropiltrimetoxisilano,
viniltriacetoxisilano, gammaglycidoxipropiltrimetoxisilano, gamma
glicidoxipropiltrietoxisilano,
beta-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrimetoxisilano, viniltriclorosilano, gamma
mercaptopropilmetoxisilano, gamma-aminopropiltrietoxisilano, N-beta-(aminoetil)-gamma-aminopropiltrimetoxisilano, y similares, y sus mezclas. Los agentes de acoplamiento de silano son incorporados preferentemente en las composiciones ionomericas a un nivel de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 5% en peso, o mas
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preferentemente, de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 1% en peso, basado en el peso total de la composici6n.
Se senala que los agentes de acoplamiento de silano pueden reducir el caudal de masa fundida de las composiciones ionomericas a las cuales se incorporan. Por lo tanto, con un nivel de silano fijado, las composiciones ionomericas de alta fluidez de masa fundida pueden mantener un cierto nivel de viscosidad con respecto a las composiciones ionomericas de baja fluidez de masa fundida.
De acuerdo con la invenci6n, las composiciones ionomericas comprenden per6xidos organicos como aditivos que reducen efectivamente la fluidez de la masa fundida de la resina, al lfmite de termofragfuado de las pelfculas o laminas durante la laminaci6n. El uso de tales aditivos aumentara la temperatura de uso final superior y reducira la fluencia de las laminas de las capas intermedias del laminado o de las pelfculas o laminas encapsulantes de celdas solares derivadas de allf. Tfpicamente, la temperatura de uso final puede ser aumentada hasta aproximadamente 20 a aproximadamente 70 °C. Ademas, los laminados de seguridad y los laminados de celdas solares producidos a partir de tales materiales seran resistentes al fuego. Especfficamente, por termofraguado de las resinas ionomericas durante la laminaci6n, las resinas tendran una tendencia reducida a fundirse y fluir fuera del laminado, el que a su vez, puede servir como combustible adicional para un fuego.
Los aditivos reductores del flujo de masa fundida efectivos son per6xidos organicos, tales como 2,5-dimetilhexano2,5-dihidroper6xido, 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexano-3, per6xido de di-terc-butilo, per6xido de tercbutilcumilo, 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexano, per6xido de dicumilo, alfa,alfa'-bis(terc-butilperoxiisopropil)benceno, n-butil-4,4-bis(terc-butilperoxi)valerato, 2,2-bis(terc-butilperoxi)butano, 1,1-bis(terc-butilperoxi)ciclohexano, 1,1-bis(terc-bultilperoxi)-3,3,5-trimetil-ciclohexano, peroxibenzoato de terc-butilo, per6xido de benzoflo, y similares, y combinaciones de mezclas de estos. Preferentemente los per6xidos organicos se descomponen a una temperatura de aproximadamente 100 °C o mayor para generar radicales. Mas preferentemente, los per6xidos organicos tienen una temperatura de descomposici6n que da una vida media de 10 horas a aproximadamente 70 °C o mas, para proveer una estabilidad mejorada para operaciones de mezclado.
Ademas, la diferencia de temperatura entre la temperatura de la mezcla de la composici6n ionomerica y la temperatura de descomposici6n del per6xido organico es crftica para evitar una reticulaci6n prematura durante los procesos de mezclado y formaci6n de pelfcula y lamina. En un proceso de extrusi6n (que es el proceso preferido para fabricar las pelfculas o laminas ionomericas de alta fluidez de masa fundida), las composiciones ionomericas de alta fluidez de masa fundida requieren temperaturas de extrusi6n reducidas deseables cuando se comparan con las composiciones ionomericas de baja fluidez de masa fundida y por lo tanto evitan efectivamente la reticulaci6n prematura durante la mezcla de extrusi6n, la formaci6n de pelfcula o lamina.
Los per6xidos organicos se agregan a un nivel de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 3% en peso, basado en el peso total de la composici6n.
Si se desea, los iniciadores, tales como el dilaurato de dibutilestano, tambien pueden estar contenidos en la composici6n ionomerica a un nivel de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,05% en peso, basado en el peso total de la composici6n. Ademas, si se desea, se pueden agregar inhibidores, tales como hidroquinona, monometileter de hidroquinona, p-benzoquinona y metilhidroquinona, para el prop6sito de aumentar el control de la reacci6n y la estabilidad. Tfpicamente, los inhibidores se agregarfan a un nivel de menos de aproximadamente 5% en peso, basado en el peso total de la composici6n.
En otra forma de realizaci6n, la composici6n ionomerica de alta fluidez de masa fundida puede comprender ademas cualesquiera otros aditivos adecuados conocidos en el arte. Tales aditivos pueden incluir, pero no estan limitados a, plastificantes, auxiliares de procesamiento, aditivos que aumentan la fluidez, lubricantes, pigmentos, colorantes, retardadores de llama, modificadores de impacto, agentes nucleantes, agentes antibloqueo (por ejemplo, sflice), estabilizadores termicos, absorbedores de UV, dispersantes, tensioactivos, agentes quelantes, agentes de acoplamiento, adhesivos, bases de imprimaci6n, aditivos de refuerzo (por ejemplo, fibra de vidrio), cargas, y similares. En general, cuando se usan en pelfculas o laminas encapsulantes de celdas solares, los aditivos que pueden reducir la claridad 6ptica de las composiciones, tales como aditivos de refuerzo y cargas, se reservan para aquellas pelfculas o laminas usadas como las capas encapsulantes posteriores.
Se pueden usar estabilizadores termicos y han sido ampliamente divulgados en el arte. Cualquier estabilizador termico conocido puede ser de utilidad en la invenci6n. Clases generales preferibles de estabilizadores termicos incluyen, pero no estan limitados a, antioxidantes fen6licos, monofenoles alquilados, alquiltiometilfenoles, hidroquinonas, hidroquinonas alquiladas, tocoferoles, tiodifenil eteres hidroxilados, bisfenoles de alquilideno, compuestos de O-, N-y S-bencilo, malonatos hidroxibencilados, compuestos de hidroxibencilo aromaticos, compuestos de triazina, antioxidantes amfnicos, arilaminas, diarilaminas, poliarilaminas, acilaminofenoles, oxamidas, desactivadores metalicos, fosfitos, fosfonitos, bencilfosfonatos, acido asc6rbico (vitamina C), compuestos que destruyen per6xidos, hidroxilaminas, nitronas, tiosinergeticos, benzdeuranonas, indolinonas, y similares, y sus mezclas. Las composiciones ionomericas de alta fluidez de masa fundida pueden contener cualquier cantidad efectiva de estabilizadores termicos. El uso de un estabilizador termico es opcional y en algunos casos no se prefiere. Cuando se usan, las composiciones ionomericas de alta fluidez de masa fundida contienen por lo menos aproximadamente 0,05% en peso, y hasta aproximadamente 10% en peso, mas preferentemente hasta
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aproximadamente 5% en peso, y mas preferentemente hasta aproximadamente 1% en peso, de estabilizadores termicos, basado en el peso total de la composici6n.
Los absorbedores de UV pueden ser usados y tambien han sido ampliamente divulgados en el arte. Cualquier absorbedor de UV conocido puede ser de utilidad en la invenci6n. Clases generales preferibles de absorbedores de UV incluyen, pero no estan limitados a, benzotriazoles, hidroxibenzofenonas, hidroxifeniltriazinas, esteres de acidos benzoicos sustituidos y no sustituidos, y similares, y sus mezclas. Las composiciones ionomericas de alta fluidez de masa fundida pueden contener cualquier cantidad efectiva de absorbedores de UV. El uso de un absorbedor de UV es opcional y en algunos casos no se prefiere. Cuando se usan, las composiciones ionomericas de alta fluidez de masa fundida contienen por lo menos aproximadamente 0,05% en peso, y hasta aproximadamente 10% en peso, mas preferentemente hasta aproximadamente 5% en peso, y mas preferentemente aun hasta aproximadamente 1% en peso, de absorbedores de UV, basado en el peso total de la composici6n.
Estabilizadores de luz con aminas bloqueadas (HALS) pueden ser usados y tambien han sido ampliamente divulgados en el arte. En general, los estabilizadores de luz con aminas bloqueadas se divulgan como aminas cfclicas secundarias, terciarias, acetiladas, sustituidas con N-hidrocarbiloxi, hidroxi, N-hidrocarbiloxi u otras aminas cfclicas sustituidas que incorporan ademas impedimento esterico, derivadas en general de la sustituci6n alifatica en los atomos de carbono adyacentes a la funci6n amina. Las composiciones ionomericas de alta fluidez de masa fundida pueden contener cualquier cantidad efectiva de estabilizadores de luz de aminas bloqueadas. El uso de estabilizadores de luz con aminas bloqueadas es opcional y en algunos casos no se prefiere. Cuando se usan, las composiciones ionomericas de alta fluidez de masa fundida contienen por lo menos aproximadamente 0,05% en peso, y hasta aproximadamente 10% en peso, mas preferentemente hasta aproximadamente 5% en peso, y mas preferentemente aun, hasta aproximadamente 1% en peso, de estabilizadores de luz con aminas bloqueadas, basado en el peso total de la composici6n.
PELiCULAS O LAMINAS IONOMERICAS CON ALTA FLUIDEZ DE MASA FUNDIDA
La invenci6n provee ademas artfculos conformados, tales como pelfculas o laminas que comprenden las composiciones ionomericas con alta fluidez de masa fundida. Estas pelfculas y laminas ionomericas de alta fluidez de masa fundida pueden ser producidas por cualquier proceso adecuado. Por ejemplo, las pelfculas y laminas pueden ser formadas a traves de recubrimiento por inmersi6n, moldeo en soluci6n, moldeo por compresi6n, moldeo por inyecci6n, extrusiones de masa fundida, soplado de masa fundida, o cualesquiera otros procedimientos conocidos por el experto en el arte. Preferentemente, las pelfculas y laminas ionomericas de alta fluidez de masa fundida se forman por extrusi6n de masa fundida, que es un proceso particularmente preferido para la formaci6n de productos "sinffn".
Como se coment6 mas arriba, las pelfculas o laminas ionomericas de alta fluidez de masa fundida son utiles para formar las laminas de las capas intermedias en los laminados de seguridad o pelfculas o laminas encapsulantes en los laminados de celdas solares. Ademas, las pelfculas o laminas ionomericas de alta fluidez de masa fundida pueden tomar la forma de pelfculas o laminas de capa simple o de capas multiples. Por capa simple se entiende que la pelfcula o lamina tiene s6lo una capa y que esta capa simple esta hecha de la composici6n ionomerica de alta fluidez de masa fundida. Por multiples capas, se entiende que la pelfcula o lamina ionomerica de alta fluidez de masa fundida tiene dos o mas subcapas y que por lo menos una de las subcapas esta hecha de la composici6n ionomerica de alta fluidez de masa fundida. La o las otras subcapas de la pelfcula o lamina de capas multiples pueden estar hechas de cualesquiera composiciones polimericas adecuadas. Preferentemente, sin embargo, la o las otras subcapas estan hechas de composiciones polimericas seleccionadas entre el grupo que consiste en copolfmeros acidos y ion6meros derivados de ellos, poli(vinilacetato de etileno), poli(vinilacetal) (por ejemplo, poli(vinilbutiral)), poliuretano, cloruro de polivinilo, polietilenos (por ejemplo, polietilenos de baja densidad lineal catalizados con metaloceno), elast6meros de bloques de poliolefina, copolfmeros de etileno-ester acrilato (por ejemplo, poli(etileno-co-acrilato de metilo) y poli(etileno-co-butil acrilato)), elast6meros de silicona y resinas epoxi. Mas preferentemente, las otras subcapas se forman de composiciones polimericas seleccionadas entre el grupo que consiste en copolfmeros acidos y ion6meros derivados de allf, poli(vinilacetato de etileno), polietilenos de baja densidad lineal catalizados con metaloceno, elast6meros de bloques de poliolefina y copolfmeros de etileno-ester acrilato. Ademas, para proveer una fuerza de adherencia adecuada, por lo menos una, o preferentemente, ambas, de las subcapas de superficie de la pelfcula o lamina de multiples capas estan formadas de las composiciones ionomericas de alta fluidez de masa fundida. En una forma de realizaci6n preferida, las pelfculas y laminas de multiples capas con superficies de copolfmero ionomerico de alta fluidez y capas nucleo de baja fluidez proveen las bajas temperaturas de laminaci6n deseables y la alta adherencia de la invenci6n.
Las pelfculas o laminas de la invenci6n preferentemente tienen un espesor total de aproximadamente 0,1 mil (0,003 mm) a aproximadamente 250 mils (6,35 mm). Cuando se usa como una lamina de capa intermedia de un laminado de seguridad, la lamina ionomerica de alta fluidez de masa fundida preferentemente tiene un espesor total de aproximadamente 10 mils (0,25 mm) a aproximadamente 250 mils (6,35 mm), o mas preferentemente, aproximadamente 15 mils (0,38 mm) a aproximadamente 90 mils (2,28 mm), o aun mas preferentemente, aproximadamente 30 mils (0,76 mm) a aproximadamente 60 mils (1,52 mm). Tambien de acuerdo con la invenci6n, para usar como un encapsulante de celda solar, la lamina o pelfcula preferentemente tiene un espesor de aproximadamente 0,1 mil (0,003 mm) a aproximadamente 20 mils (0,51 mm). Es decir, cuyo se usa en un laminado
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de celda solar flexible como una pelfcula encapsulante de celda solar, la pelfcula ionomerica de alta fluidez de masa fundida preferentemente tiene un espesor total de aproximadamente 0,1 mil (0,003 mm) a aproximadamente 10 mils (0,25 mm), o mas preferentemente, aproximadamente 1 mil (0,03 mm) a aproximadamente 5 mils (0,13 mm), mientras que cuando se usa en un laminado de celda solar rfgido como una lamina encapsulante de celda solar, la lamina ionomerica de alta fluidez de masa fundida preferentemente tiene un espesor total de aproximadamente 10 mils (0.25 mm) a aproximadamente 20 mils (0,51 mm). El espesor de las subcapas individuales que forman la pelfcula o lamina ionomerica de capas multiples total no es crftico y puede variar independientemente dependiendo de la aplicaci6n particular. Preferentemente, sin embargo, las capas de superficie de una pelfcula o lamina de multiples capas deberfa tener un espesor de aproximadamente 1 mil (0,03 mm) a aproximadamente 5 mils (0,13 mm).
Las pelfculas o laminas ionomericas de alta fluidez de masa fundida pueden tener superficies lisas o rugosas en uno
o en ambos lados. Preferentemente, las pelfculas o laminas de alta fluidez de masa fundida tienen superficies rugosas para facilitar la desaireaci6n de los laminados a traves del proceso de laminado. La provisi6n de canales para el escape de aire y la remoci6n de aire durante la laminaci6n es un metodo conocido para obtener laminados que tienen un aspecto aceptable. Las superficies rugosas pueden ser efectuadas por estampado mecanico o por fractura de masa fundida durante la extrusi6n de la lamina de la capa intermedia o de la pelfcula o lamina encapsulante, seguido por extinci6n de modo que la rugosidad es retenida durante el manipuleo. El patr6n superficial se puede aplicar a la pelfcula o lamina ionomerica de alta fluidez de masa fundida a traves de procesos del arte comun. Por ejemplo, la pelfcula o lamina como se extruy6 puede ser pasada sobre una superficie preparada especialmente de un rodillo de matriz posicionado en la proximidad cercana a la salida de la matriz que imparte las caracterfsticas de superficie deseadas a un lado del polfmero fundido. Asf, cuando la superficie de ese rodillo tiene pequenos picos y valles, la pelfcula o lamina formada de polfmero moldeada encima tendra una superficie rugosa en el lado que se pone en contacto con el rodillo, que generalmente se conforma respectivamente a los valles y picos de la superficie del rodillo. Tales rodillos de matriz se divulgan en, por ejemplo, el documento US 4.035.549.
Si se desea, una o ambas superficies de la pelfcula o lamina ionomerica de alta fluidez de masa fundida pueden ser tratadas para aumentar la adherencia a las otras capas de laminado. Este tratamiento puede tomar cualquier forma conocida en el arte, incluyendo adhesivos, bases de imprimaci6n, tales como silanos, tratamientos de llama (ver, por ejemplo, los documentos US 2.632.921; US 2.648.097; US 2.683.894; y US 2.704.382), tratamientos de plasma (ver, por ejemplo, el documento US 4.732.814), tratamientos de haces de electrones, tratamientos de oxidaci6n, tratamientos de descarga corona, tratamientos qufmicos, tratamientos con acido cr6mico, tratamientos con aire caliente, tratamientos con ozono, tratamientos con luz ultravioleta, tratamientos de arenado, tratamientos con solventes, y similares, y combinaciones de estos. Por ejemplo, una capa delgada de carb6n puede ser depositada en una o en ambas superficies de la pelfcula o lamina a traves de pulverizaci6n al vacfo como se divulga en el documento US 4.865.711. El documento US 5.415.942, por otro lado, divulga un recubrimiento con primer de hidrosol hidroxi-acrflico que puede servir como un primer promotor de adherencia para pelfculas de poli(tereftalato de etileno).
La capa adhesiva preferentemente puede tomar la forma de una monocapa de un primer adhesivo o de un recubrimiento. El recubrimiento de adhesivo/primer puede ser de menos de aproximadamente 1 mil (0,03 mm), o preferentemente, menos de aproximadamente 0,5 mil (0,013 mm), o mas preferentemente, menos de aproximadamente 0,1 mil (0,003 mm) de espesor. Los adhesivos pueden ser cualquier adhesivo o primer conocido en el arte. Preferentemente, los adhesivos o bases de imprimaci6n son agentes de acoplamiento de silano o poli(vinilamina) o poli(alilamina). Las imprimaciones a base de poli(alilamina) y su aplicaci6n a pelfculas polimericas de poli(tereftalato de etileno) se divulgan en las patentes US 5.411.845; US 5.770.312; US 5.690.994; y US
5.698.329.
LAMINADOS DE SE�URIDAD
La invenci6n provee ademas laminados de seguridad que comprenden una lamina de capa intermedia polimerica formada por la composici6n ionomerica de alta fluidez de masa fundida. Especfficamente, el laminado de seguridad comprende por lo menos una capa de lamina rfgida y por lo menos una capa de la lamina ionomerica de alta fluidez de masa fundida como una lamina de capa intermedia.
Como se coment6 mas arriba, a las temperaturas de laminaci6n usadas en la presente, las laminas de la capa intermedia de alta fluidez de masa fundida poseen tfpicamente una mayor fuerza de adherencia que aquellas laminas derivadas de ion6meros de baja fluidez de masa fundida, y por lo tanto proveen a las estructuras del laminado de seguridad de una mayor resistencia al impacto.
Las laminas rfgidas pueden ser laminas de vidrio o de plastico rfgidas, tales como, policarbonato, acrflicos, poliacrilato, poliolefinas cfclicas (por ejemplo, polfmeros de etileno norborneno), poliestireno catalizado con metaloceno, poliamidas, poliesteres, fluoropolfmeros y similares, y combinaciones de estos. Las laminas metalicas (tales como, de aluminio, acero o acero galvanizado) o placas de ceramica pueden ser sustituidas por la lamina polimerica rfgida o vidrio.
El termino "vidrio" pretende incluir no s6lo vidrio de ventana, vidrio de placa, vidrio de silicato, vidrio de lamina, vidrio con bajo contenido de hierro, vidrio templado, vidrio templado sin CeO y vidrio flotante, sino tambien incluye vidrio de
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color, vidrio especial (tales como aquellos que incluyen ingredientes para control, por ejemplo, calentamiento solar), vidrio recubierto (tal como aquellos pulverizados con metales (por ejemplo, plata o 6xido de estano e indio) para prop6sito de control solar), vidrio E, vidrio Toroglass, vidrio Solex® (Solutia). Tales vidrios especiales se divulgan, por ejemplo, en los documentos US 4.615.989; US 5.173.212; US 5.264.286; US 6.150.028; US 6.340.646; US 6.461.736; y US 6.468.934. Se entiende, sin embargo, que el tipo de vidrio a ser seleccionado para un laminado particular depende del uso previsto.
Una forma de realizaci6n preferida de la invenci6n es un laminado de seguridad que comprende por lo menos una capa de vidrio, y por lo menos una capa de la lamina ionomerica de alta fluidez de masa fundida. Preferentemente, la lamina ionomerica de alta fluidez de masa fundida es autoadherida al vidrio. Como se usa en la presente, cuando se dice que la lamina polimerica es "auto-adherida" al vidrio, se entiende que no hay una capa intermedia, tal como una capa de primer o una capa adhesiva delgada entre el vidrio y la capa polimerica, y tampoco la superficie del vidrio o la capa polimerica ha sido tratada especialmente. Una forma de realizaci6n de la invenci6n que mas se prefiere es un laminado que comprende dos capas de vidrio y por lo menos una capa de las laminas ionomericas de alta fluidez de masa fundida unida entremedio. Preferentemente, la lamina ionomerica de alta fluidez de masa fundida es auto-adherida a una o a ambas capas de vidrio.
El laminado de seguridad de la invenci6n puede comprender ademas otras laminas de capa intermedia opcionales y/o capas de pelfcula. Las otras laminas de la capa intermedia opcional pueden estar formadas por cualesquiera materiales adecuados, tales como, copolfmeros acidos y ion6meros derivados de estos, poli(vinilacetato de etileno), poli(vinilacetal) (por ejemplo, poli(vinilbutiral)), poliuretano, cloruro de polivinilo, polietilenos (por ejemplo, polietilenos de baja densidad lineal catalizados con metaloceno), elast6meros de bloques de poliolefina, copolfmeros de esteres acrilato (por ejemplo, poli(etileno-co-acrilato de metilo) y poli(co-butilacrilato de etileno)), elast6meros de silicona y resinas epoxi. En una forma de realizaci6n preferida, la otra capa intermedia es una segunda pelfcula o lamina polimerica que comprende una composici6n ionomerica. El espesor de la o las otras capas intermedias opcionales no es crftico y puede variarse independientemente dependiendo de la aplicaci6n particular. Los valores provistos mas arriba para la capa de copolfmero acido se prefieren en muchos casos.
Las capas de pelfcula usadas en los laminados de seguridad pueden ser de metal, tal como un foil de aluminio, o polimericas. Los materiales de pelfcula polimerica preferibles incluyen, pero no estan limitados a, poliesteres (por ejemplo, poli(tereftalato de etileno) (PET)), poli(etileno naftalato), policarbonato, poliolefinas (por ejemplo, polipropileno, polietileno y poliolefinas cfclicas), polfmeros de norborneno, poliestireno (incluyendo poliestireno sindiotactico), copolfmeros de estireno-acrilato, copolfmeros de acrilonitrilo-estireno, polisulfonas (por ejemplo, polietersulfona, polisulfona, etc.), nylons, poli(uretanos), acrflicos, acetatos de celulosa (por ejemplo, acetato de celulosa, triacetatos de celulosa, etc.), celofan, polfmeros de cloruro de vinilo (por ejemplo, cloruro de polivinilideno, copolfmeros de cloruro de vinilideno, etc.), fluoropolfmeros (por ejemplo, fluoruro de polivinilo, fluoruro de polivinilideno, politetrafluoroetileno, copolfmeros de etileno-tetrafluoroetileno, etc.) y similares. Mas preferentemente, la pelfcula polimerica es una pelfcula de poli(tereftalato de etileno) orientada biaxialmente.
El espesor de la pelfcula polimerica no es crftico y puede variarse dependiendo de la aplicaci6n particular. En general, sin embargo, el espesor de la pelfcula polimerica puede oscilar entre aproximadamente 0,1 mils (0,003 mm) y aproximadamente 10 mils (0,26 mm), o preferentemente, de aproximadamente 1 mil (0,025 mm) a aproximadamente 7 mils (0,18 mm).
Adicionalmente, las pelfculas polimericas son suficientemente aliviadas de tensiones y estables a la contracci6n bajo los procesos de recubrimiento y laminaci6n. Preferentemente, las pelfculas polimericas son estabilizadas al calor para proveer bajas caracterfsticas de contracci6n cuando son sometidas a temperaturas elevadas (es decir, menos de 2% de contracci6n en ambas direcciones despues de 30 min a 150 °C).
Las pelfculas tambien pueden ser recubiertas, si se desea. Por ejemplo, las pelfculas pueden ser recubiertas con absorbedores de infrarrojo organicos y capas metalicas pulverizadas, tales como plata, recubrimientos y similares. Las pelfculas polimericas recubiertas con metal se divulgan, por ejemplo, en los documentos US 3.718.535; US 3.816.201; US 4.465.736; US 4.450.201; US 4.799.745; US 4.846.949; US 4.954.383; US 4.973.511; US 5.071.206; US 5.306.547; US 6.049.419; US 6.104.530; US 6.204.480; US 6.255.031; y US 6.565.982. Por ejemplo, el recubrimiento puede funcionar como un recubrimiento de barrera al oxfgeno y la humedad, tal como un recubrimiento de 6xido metalico divulgado en los documentos US 6.521.825; US 6.818.819; y EP 1 182 710.
Si se desea, una o ambas superficies de las capas de laminado, tales como la o las laminas de la capa intermedia ionomerica, la o las otras laminas opcionales de la capa intermedia o la o las capas de pelfcula, o la o las laminas rfgidas, pueden ser tratadas para aumentar su fuerza deadherencia, como se describe mas arriba.
El laminado de seguridad de la invenci6n puede adoptar cualquier forma conocida en el arte. Las construcciones de laminado de vidrio especfficas preferibles incluyen, por ejemplo, en donde "ION" significa la lamina de la capa intermedia que comprende el ion6mero de alta fluidez de masa fundida, como se describe mas arriba:
•
vidrio/ION;
•
vidrio/ION/pelfcula;
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•
vidrio/ION/vidrio;
•
vidrio/ION/pelfcula/ION/vidrio;
•
vidrio/ION/pelfcula/ION/pelfcula;
y similares.
Los laminados de seguridad de la invenci6n pueden ser producidos por cualquiera de los procesos de laminaci6n que se describen mas abajo en detalle, o por otros procesos.
CONJUNTOS PRELAMINADOS DE CELDAS SOLARES Y LAMINADOS DE CELDAS SOLARES
La invenci6n provee ademas un conjunto prelaminado de celdas solares que comprende un componente de celda solar formado por una o una pluralidad de celdas solares y por lo menos una capa de la pelfcula o lamina ionomerica de alta fluidez de masa fundida que se describe mas arriba.
Las celdas solares se encuentran disponibles comunmente en una variedad cada vez mayor a medida que avanza la tecnologfa y es optimizada. En la invenci6n, se entiende que una "celda solar" incluye cualquier artfculo que puede convertir luz en energfa electrica. Ejemplos tfpicos del arte de las diversas formas de celdas solares incluyen, por ejemplo, celdas solares de silicio de cristal unico, celdas solares de silicio de policristales, celdas solares de silicio de microcristales, celdas solares basadas en silicio amorfo, celdas solares de seleniuro de cobre e indio, celdas solares de compuestos semiconductores, celdas solares sensibilizadas con colorantes, y similares. Los tipos mas comunes de celdas solares incluyen celdas solares multi-cristalinas, celdas solares de pelfcula delgada, celdas solares de compuestos semiconductores y celdas solares de silicio amorfo debido a fabricaci6n de costo relativamente bajo para celdas solares en gran escala.
Las celdas solares de pelfcula delgada son producidas tfpicamente depositando varias capas de pelfcula delgada sobre un substrato, tal como vidrio o una pelfcula flexible, teniendo las capas un patr6n de modo de formar una pluralidad de celdas individuales que estan electricamente interconectadas para producir una tensi6n de salida adecuada. Dependiendo de la secuencia en la que se lleva a cabo la deposici6n de multiples capas, el sustrato puede servir como la superficie posterior o como una ventana frontal para el m6dulo de celdas solares. A modo de ejemplo, las celdas solares de pelfcula delgada divulgadas en los documentos US 5.512.107; US 5.948.176; US 5.994.163; US 6.040.521; US 6.137.048; y US 6.258.620. Ejemplos de m6dulos de celdas solares de pelfcula delgada son aquellos que comprenden celdas de pelfcula delgada de telururo de cadmio o CI�S, (Cu(In-�a)(SeS)2).
En una forma de realizaci6n particular, el conjunto prelaminado de celdas solares comprende una capa de la pelfcula
o lamina ionomerica de alta fluidez de masa fundida, que esta posicionada adyacente al componente de la celda solar y sirve como una de las capas encapsulantes, o preferentemente, la pelfcula o lamina ionomerica de alta fluidez de masa fundida esta posicionada adyacente al componente de la celda solar en el lado que recibe la luz y sirve como la capa encapsulante frontal.
De acuerdo con la invenci6n, ademas de la por lo menos una pelfcula o lamina ionomerica de alta fluidez de masa fundida, el conjunto prelaminado de celdas solares puede comprender ademas opcionalmente capas encapsulantes formadas por otros materiales polimericos, tales como, copolfmeros acidos y ion6meros derivados de estos, poli(vinilacetato de etileno), poli(vinilacetal) (por ejemplo, poli(vinilbutiral), incluyendo grados acusticos de poli(vinilbutiral)), poliuretano, cloruro de polivinilo, polietilenos (por ejemplo, polietilenos de baja densidad lineal catalizados con metaloceno), elast6meros de bloques de poliolefina, copolfmeros de etileno-ester acrilato (por ejemplo, poli(etileno-co-acrilato de metilo) y poli(etileno-co-butil acrilato)), elast6meros de silicona y resinas epoxi.
En otra forma de realizaci6n, el conjunto prelaminado de celdas solares comprende dos capas de la pelfcula o lamina ionomerica de alta fluidez de masa fundida, en donde cada una de las dos pelfculas o laminas ionomericas de alto fndice de fluidez de masa fundida son laminadas a cada uno de los dos lados del componente de la celda solar y sirve como las capas encapsulantes frontal y posterior.
El espesor de las capas encapsulantes individuales distintas de la o las pelfculas o laminas ionomericas de alta fluidez de masa fundida no es crftico y puede variarse independientemente dependiendo de la aplicaci6n particular. Preferentemente, el espesor de cada una de estas capas encapsulantes puede oscilar independientemente entre aproximadamente 1 mil (0,026 mm) y aproximadamente 120 mils (3,00 mm), o mas preferentemente, de aproximadamente 1 mil a aproximadamente 40 mils (1,02 mm), o mas preferentemente aun, de aproximadamente 1 mil a aproximadamente 20 mils (0,51 mm). Adicionalmente, todas las capas encapsulantes comprendidas en los conjuntos prelaminados de celdas solares pueden tener superficies lisas o rugosas. Preferentemente, sin embargo, la o las capas encapsulantes tienen superficies rugosas para facilitar el desaireado de los laminados a traves del proceso de laminaci6n.
En otra forma de realizaci6n, el conjunto prelaminado de celdas solares puede comprender ademas una capa incidente y/o una capa de respaldo que sirven como las capas exteriores del conjunto en el lado que recibe la luz y el lado posterior, respectivamente.
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Las capas exteriores de los conjuntos prelaminados de celdas solares, es decir, las capas incidentes y la capa de respaldo, pueden derivarse de cualesquiera laminas o pelfculas adecuadas. Las laminas adecuadas pueden ser de vidrio o laminas plasticas, tales como, policarbonato, acrflicos, poliacrilato, poliolefinas cfclicas (por ejemplo, polfmeros de etileno norborneno), poliestireno catalizado con metaloceno, poliamidas, poliesteres, fluoropolfmeros y similares, y combinaciones de estos. Ademas, tambien se pueden usar laminas metalicas, tales como aluminio, acero, acero galvanizado o placas ceramicas, para formar la lamina posterior.
Las capas de pelfcula adecuadas pueden ser polimericas. Los polfmeros preferidos usados para formar las pelfculas polimericas, incluyen pero no estan limitados a, poliesteres (por ejemplo, poli(tereftalato de etileno)), poli(etileno naftalato), policarbonato, poliolefinas (por ejemplo, polipropileno, polietileno y poliolefinas cfclicas), polfmeros de norborneno, poliestireno (incluyendo poliestireno sindiotactico), copolfmeros de estireno-acrilato, copolfmeros de acrilonitrilo-estireno, polisulfonas (por ejemplo, polietersulfona, polisulfona, etc.), nylons, poli(uretanos), acrflicos, acetatos de celulosa (por ejemplo, acetato de celulosa, triacetatos de celulosa, etc.), celofan, polfmeros de cloruro de vinilo (por ejemplo, cloruro de polivinilideno, copolfmeros de cloruro de vinilideno, etc.), fluoropolfmeros (por ejemplo, fluoruro de polivinilo, fluoruro de polivinilideno, politetrafluoroetileno, copolfmeros de etilenotetrafluoroetileno, etc.) y similares. Mas preferentemente aun, la pelfcula polimerica es una pelfcula de poliester orientada biaxialmente (preferentemente poli(tereftalato de etileno)) o una pelfcula de fluoropolfmero (por ejemplo, pelfculas de Tedtar®, Tefzel®, y Teflon®, de E. I. du Pont de Nemours y Company, Wilmington, DE). Fluoropolfmero-poliester-fluoropolfmero.
Las pelfculas ("TPT") tambien se prefieren para algunas aplicaciones. Las pelfculas de metal, tales como el foil de aluminio tambien se pueden usar en la presente como la lamina posterior.
El conjunto de prelaminados de celdas solares de la invenci6n, pueden comprender ademas opcionalmente otras capas de pelfcula o lamina (por ejemplo, capas dielectricas o capas de barrera) incorporadas en el conjunto. Tales capas funcionales pueden derivarse de cualquiera de las pelfculas o polimericas arriba mencionadas o aquellas que son recubiertas con recubrimientos funcionales adicionales. Por ejemplo, las pelfculas de poli(tereftalato de etileno) recubiertas con un recubrimiento de 6xido de metal, tales como aquellas divulgadas en los documentos US 6.521.825; US 6.818.819; y EP 1 182 710, puede funcionar como capas barrera de oxfgeno y humedad en los laminados.
Si se desea, se puede incluir tambien una capa de fibra de vidrio no tejida (scrim) en los laminados de las celdas solares para facilitar el desaireado durante el proceso de laminaci6n o para servir como refuerzo para la o las capas encapsulantes. El uso de tales capas de scrim en los laminados de celdas solares se divulga, por ejemplo, en los documentos US 5.583.057; US 6.075.202; US 6.204.443; US 6.320.115; US 6.323.416; y EP 0 769 818.
Ademas, se entiende que todas las capas de pelfcula o lamina posicionadas en el lado que recibe la luz de la capa de la celda solar estan hechas de material transparente para permitir una transmisi6n eficiente de la luz solar al componente de la celda solar. En algunos casos, se puede incluir una pelfcula o lamina especial para servir a ambas funciones, la funci6n de una capa encapsulante y la de una capa exterior. Tambien es concebible que cualquiera de las capas de pelfcula o lamina incluidas en el conjunto puede estar en la forma de una pelfcula o lamina de una sola capa preformada o de multiples capas.
Si se desea, una o ambas superficies de las capas de laminado de los conjuntos prelaminados de celdas solares pueden ser tratados para aumentar la fuerza de adherencia, como se describe mas arriba.
Los conjuntos prelaminados de celdas solares pueden adoptar cualquier forma conocida en el arte. Las construcciones de prelaminados de celdas solares especfficas preferibles (lado superior (luz incidente) a lado posterior) incluyen, por ejemplo, en donde "ION" significa la pelfcula o lamina encapsulante ionomerica de alta fluidez de masa fundida preferible de la invenci6n, como se describi6 mas arriba:
•
vidrio/ION/celda solar/ION/vidrio;
•
vidrio/ION/celda solar/ION/pelfcula de fluoropolfmero;
•
pelfcula de fluoropolfmero/ION/celda solar/ION/vidrio;
•
pelfcula de fluoropolfmero/ION/celda solar/ION/ pelfcula de fluoropolfmero;
•
vidrio/ION/celda solar/ION/pelfcula de poliester;
•
pelfcula de fluoropolfmero/ION/celda solar/ION/pelfcula de poliester;
•
vidrio/IO/celda solar/ION/pelfcula recubierta con barrera/ION/vidrio;
•
pelfcula de fluoropolfmero/ION/pelfcula recubierta con barrera/ION/celda solar/ION/pelfcula recubierta con barrera/ION/pelfcula de fluoropolfmero;
•
vidrio/ION/celda solar/ION/stock de aluminio;
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•
pelfcula de fluoropolfmero/ION/celda solar/ION/stock de aluminio;
•
vidrio/ION/celda solar/ION/lamina de acero galvanizado;
•
vidrio/ION/celda solar/ION/pelfcula de poliester/ION/stock de aluminio;
•
pelfcula de fluoropolfmero/ION/celda solar/ION/pelfcula de poliester/ION/stock de aluminio;
5 • vidrio/ION/celda solar/ION/pelfcula de poliester/ION/lamina de acero galvanizado;
•
pelfcula de fluoropolfmero/ION/celda solar/ION/pelfcula de poliester/ION/lamina de acero galvanizado;
•
vidrio/ION/celda solar/capa encapsulante acustica de poli(vinilbutiral)/vidrio;
•
vidrio/ION/celda solar/capa encapsulante de poli(vinilbutiral)/pelfcula de fluoropolfmero;
•
pelfcula de fluoropolfmero/ION/celda solar/capa de copolfmero encapsulante de copolfmero acido/pelfcula de 10 Tedlar®;
•
vidrio/ION/celda solar/capa encapsulante de vinilacetato de etileno /pelfcula de poliester;
•
pelfcula de fluoropolfmero/ION/celda solar/capa encapsulante de poli(etileno-co-acrilato de metilo)/pelfcula de poliester;
•
vidrio/capa encapsulante de poli(etileno-co-butil acrilato)/celda solar/ION/pelfcula recubierta con barrera/capa 15 encapsulante de poli(etileno-co-butil acrilato)/vidrio;
y similares.
La pelfcula de fluoropolfmero preferida en cada uno de los ejemplos mencionados mas arriba es una pelfcula de fluoropolfmero de Tedlar® o una pelfcula de tres capas de fluoropolfmero-poliester-fluoropolfmero. La pelfcula de poliester preferida en cada uno de los ejemplos arriba mencionados es una pelfcula de poli(tereftalato de etileno). El
20 termino "vidrio" se refiere a laminas de cualquiera de los tipos arriba mencionados de vidrio o alternativas de vidrio.
La invenci6n provee ademas laminados de celdas solares producidos a partir de los conjuntos prelaminados de celdas solares divulgados mas arriba. Especfficamente los laminados de celdas solares se forman sometiendo los conjuntos prelaminados de celdas solares a un proceso de laminaci6n adicional, como se provee mas abajo en detalle.
25 Ademas, como se coment6 mas arriba, bajo la temperatura de laminaci6n usada en la presente, las pelfculas o laminas encapsulantes ionomericas de alta fluidez de masa fundida poseen mayor fuerza de adherencia que aquellas pelfculas o laminas encapsulantes derivadas de otro modo de ion6meros de baja fluidez de masa fundida, y por lo tanto proporcionando las estructuras de laminados a las condiciones de laminaci6n reducidas descriptas en la presente; y por lo tanto proveen estructuras de laminados de celdas solares con un proceso de producci6n
30 simplificado.
PROCESO DE LAMINACION
La invenci6n provee ademas un proceso simplificado para producir los laminados de seguridad o laminados de celdas solares. Especfficamente, como se indic6 mas arriba, la incorporaci6n de las laminas de las capas intermedias ionomericas de alta fluidez de masa fundida o pelfculas o laminas encapsulantes de celdas solares
35 ionomericas de alta fluidez de masa fundida requiere temperaturas de laminaci6n reducidas, o un tiempo de ciclo, o ambos comparado con aquellos usados en el proceso que comprende los ion6meros de baja fluidez de masa fundida.
El proceso de laminaci6n puede ser un proceso en autoclave o no en autoclave.
En un proceso ilustrativo, una lamina de vidrio, una capa encapsulante frontal, un componente de celda solar, una
40 capa encapsulante posterior y una capa de respaldo (por ejemplo, una pelfcula de Tedlar®), y una lamina de vidrio de cubierta son extendidas y laminadas juntas bajo calor y presi6n y un vacfo (por ejemplo, en el rango de aproximadamente 27-28 pulgadas (689-711 mm) Hg) para remover el aire. Preferentemente, la lamina de vidrio ha sido lavada y secada. Un tipo de vidrio tfpico es vidrio de bajo contenido de hierro concentrado de 90 mil de espesor. En un procedimiento ilustrativo, el conjunto prelaminado de la invenci6n es colocado en una bolsa capaz de
45 mantener un vacfo ("una bolsa de vacfo"), que extrae el aire fuera de la bolsa usando una lfnea de vacfo u otros medios hacer un vacfo en la bolsa, sellando la bolsa mientras se mantiene el vacfo, colocando la bolsa sellada en un autoclave a una temperatura de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 180 °C, a una presi6n de aproximadamente 150 a aproximadamente 250, preferentemente aproximadamente 200 psig (aproximadamente 15 bar), durante aproximadamente 10 a aproximadamente 50 minutos. Preferentemente la bolsa es colocada en
50 autoclave a una temperatura de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 120 °C durante aproximadamente 20 a aproximadamente 45 minutos. Mas preferentemente la bolsa es colocada en autoclave a una temperatura de
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aproximadamente 110 °C a aproximadamente 120 °C durante aproximadamente 20 a aproximadamente 40 minutos. Un anillo de vacfo puede ser sustituido por la bolsa de vacfo. Un tipo de bolsas de vacfo se divulga en la patente US
3.311.517. Las pelfculas y laminas ionomericas de alta fluidez de masa fundida de la invenci6n proveen la ventaja deseable de menores temperaturas de laminaci6n y/o tiempos de ciclo de laminaci6n mas rapidos, dependiendo de la elecci6n del laminador.
Todo aire atrapado dentro del conjunto de prelaminado puede ser removido a traves de un proceso de rodillos de pinza. Por ejemplo, el conjunto prelaminado puede ser calentado en un horno a una temperatura de aproximadamente 80 °C a aproximadamente 120 °C, o preferentemente, a una temperatura de entre aproximadamente 90 °C y aproximadamente 100 °C, durante aproximadamente 15 a aproximadamente 60 (preferentemente aproximadamente 30) minutos. Luego el conjunto prelaminado calentado se pasa a traves de un conjunto de rodillos de pinza de modo que el aire en los espacios vacfos entre las capas exteriores de las celdas solares, el componente de las celdas solares, y las capas encapsulantes pueden ser empujado hacia afuera, y se sella el borde del conjunto. Este proceso puede proveer el m6dulo de celda solar final o puede proveer lo que se denomina conjunto preprensado, dependiendo de los materiales de construcci6n y las condiciones exactas utilizadas.
El conjunto preprensado puede ser colocado luego en un autoclave con aire en donde la temperatura se eleva de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 160 °C, o preferentemente entre aproximadamente 110 °C y aproximadamente 120 °C, y la presi6n a entre aproximadamente 100 psig y aproximadamente 300 psig, o preferentemente, aproximadamente 200 psig (14,3 bar). Estas condiciones se mantienen durante aproximadamente 15 minutos a aproximadamente 1 hora, o preferentemente, aproximadamente 20 a aproximadamente 50 minutos, despues de lo cual, el aire es enfriado mientras no se agrega mas aire al autoclave. Despues de aproximadamente 10 a aproximadamente 30 (preferentemente aproximadamente 20) minutos de enfriamiento, la presi6n de aire en exceso es venteada y los laminados de celdas solares son removidos del autoclave. Esto no deberfa ser considerado limitante. Esencialmente se puede usar en la presente cualquier proceso de laminaci6n conocido en el arte.
Un proceso de laminaci6n no en autoclave ha sido divulgado, por ejemplo, en los documentos US 3.234.062; US 3.852.136; US 4.341.576; US 4.385.951; US 4.398.979; US 5.536.347; US 5.853.516; US 6.342.116; US 5.415.909; US 2004-0182493; US 2003-0148114 A1; EP 1 235 683 B1; WO 91/01880; y WO 03/057478 A1. En general, el proceso no en autoclave incluye el calentamiento del conjunto prelaminado o el conjunto de preprensado y, opcionalmente, la aplicaci6n de vacfo, presi6n o ambos. Por ejemplo, el preprensado puede ser pasado sucesivamente a traves de hornos de calentamiento y rodillos de pinzas. Un ejemplo comercial de un proceso de laminaci6n fotovoltaico incluye los sistemas de laminaci6n al vacfo Icolam de Meier Vakuumtechnik �mbH, Bocholt, Alemania.
En la producci6n de laminados de celdas solares, si se desea, los bordes de los laminados pueden ser sellados para reducir la humedad y la intrusi6n de aire y el efecto de degradaci6n potencial sobre la eficiencia y vida util de las celdas solares por cualquier medio divulgado en el arte. Los materiales de sello del borde adecuados incluyen, pero no estan limitados a, caucho butflico, polisulfuro, silicona, poliuretano, elast6meros de polipropileno, elast6meros de poliestireno, elast6meros de bloques, estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), y similares.
EJEMPLOS
Los siguientes Ejemplos pretenden ser ilustrativos de la invenci6n, y no pretenden de ningun modo limitar el alcance de la invenci6n.
METODOS
Los siguientes metodos se usan en los Ejemplos presentados a continuaci6n.
indice de masa fundida
El indice de masa fundida (MI) se mide por ASTM D1238 a 190 °C usando una carga de 2160 g. Un test ISO similar es ISO 1133.
I. Proceso de laminaci6n 1:
Las capas de laminado descriptas mas abajo son apiladas (extendidas) para formar el conjunto prelaminado descripto en los ejemplos. Para el conjunto que contiene una capa de pelfcula como la capa de lamina incidente o posterior, se coloca una lamina de vidrio de cubierta sobre la capa de pelfcula. El conjunto prelaminado es colocado luego en un laminador Meier ICOLAM 10/08, (Meier Vakuumtechnik �mbH, Bocholt, Alemania). El ciclo de laminaci6n incluye un paso de evacuaci6n (vacfo de 3 pulg. Hg) de 5,5 minutos y una etapa de prensado (presi6n de 2 bar) de 5,5 minutos a una temperatura de 115°C. Para los ejemplos 11, 16, 20, 52, 57 y 60 solamente, se incorpora un paso adicional a 145°C durante 5 minutos mientras se mantienen las condiciones de prensado para curar la composici6n. Luego se remueve el laminado.
II. Proceso de laminaci6n 2:
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Las capas de laminado descriptas mas arriba son apiladas (extendidas) para formar los conjuntos prelaminados descriptos en los ejemplos. Para el conjunto que contiene una capa de pelfcula como la capa incidente o posterior, se coloca una lamina de vidrio de cubierta sobre la capa de pelfcula. El conjunto prelaminado se coloca luego en una bolsa de vacfo, la bolsa de vacfo se sella y se aplica vacfo para remover el aire de la bolsa de vacfo. La bolsa es colocada en un horno y calentada a 90-100 °C durante 30 minutos para remover el aire contenido entre el conjunto. El conjunto preprensado es sometido luego a una colocaci6n en autoclave a 115°C durante 30 minutos en un autoclave con aire a una presi6n de 200 psig (14,8 bar), como se describi6 mas arriba. El aire es enfriado despues mientras no se agrega mas aire al autoclave. Despues de 20 minutos de enfriamiento cuando la temperatura del aire alcanza menos de aproximadamente 50 °C, el exceso de presi6n es venteado, y el laminado es retirado del autoclave.
EJEMPLOS 1-20
Las estructuras de laminados de 12 x 12 pulg (305 x 305 mm) descriptas mas abajo en la Tabla 1 son ensambladas y laminadas por el Proceso de Laminaci6n 1.
Tabla�
Estructuras de laminados
Ejemplo Capa 1 Capa 2* Capa 3* Capa 4* Capa 5
1, 21
Vidrio 1 ION 1 ION 1 Vidrio 1
2, 22
Vidrio 1 ION 2 Vidrio 1
3, 23
Vidrio 1 ION 2 ION 2 Vidrio 1
4, 24
Vidrio 2 ION 3 PET 1 ION 3 Vidrio 2
5, 25
Vidrio 3 ION 4 EBA ION 4 Vidrio 1
6, 28
Vidrio 1 ION 5 ION 5 PET 2
7, 27
Vidrio 2 ION 6 PET 3 EVA Vidrio 2
8, 28
Vidrio 1 ION 7 PET 1
9, 29
Vidrio 1 ION 8 PET 4 PVBA Vidrio 1
10, 30
Vidrio 2 ION 9 PET 5 PVB PET 1
11, 31 Vidrio 1 ION 10 ION 11 ION 10 Vidrio 1 12, 32 Vidrio 2 ION 12 ION 12 PET 1 13, 33 Vidrio 1 ION 13 PET 6 ION 13 Vidrio 1 14, 34 Vidrio 1 ION 14 ION 11 ION 14 Vidrio 1 15, 35 Vidrio 3 ION 15 PET 1 ION 15 Vidrio 2 16, 36 Vidrio 1 ION 16 ION 11 ION 16 Vidrio 1 17, 37 Vidrio 1 ION 17 PET 2 ION 17 Vidrio 1 18, 38 Vidrio 2 ION 18 PET 4 ION 18 Vidrio 2 19, 39 Vidrio 3 ION 19 ION 19 Vidrio 1 20, 40 Vidrio 1 ION 20 Vidrio 1
* ION 1 a 10 no son de acuerdo con la invenci6n
• ION 1 es una lamina estampada de 20 mil (0,51 mm) de espesor de ion6mero A, un acido poli(etileno-cometacrflico) que contiene 15% en peso de residuos polimerizados de acido metacrflico que es 20% neutralizado con i6n zinc y que tiene un MI de 30 g/10 min.
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•
ION 2 es una lamina de tres capas estampada de 60 mil (1,52 mm) de espesor que tiene (i) dos (2) capas de superficie de 2 mil (0,06 mm) de espesor formadas por una mezcla de ion6mero B, un poli(etileno-co-acido metacrflico) que contiene 18% en peso de residuos polimerizados de acido metacrflico que es 10% neutralizado con i6n sodio y que tiene un MI de 50 g/10 min, y 0,15% en peso de TINUVIN 328 (Ciba Specialty Chemicals Company), basado en el peso total de la mezcla, y (ii) una capa de nucleo formada por un poli(etileno-co-acido metacrflico) que contiene 18% en peso de residuos polimerizados de acido metacrflico que es 35% neutralizado con un i6n sodio y que tiene un MI de 1 g/10 min.
•
ION 3 es una lamina de tres capas estampadas de 15 mil (0,38 mm) de espesor que tiene (i) dos (2) capas de superficie de 1 mil (0,03 mm) de espesor de ion6mero C, un poli(etileno-co-acido metacrflico) que contiene 19% en peso de residuos polimerizados de acido metacrflico, que es 7,5% neutralizado con i6n zinc y que tiene un MI de 100 g/10 min y (ii) una capa nucleo de un poli(etileno-co-acrilato de isobutilo-co-acido metacrflico) que contiene 10% en peso de residuos polimerizados de isobutil acrilato y 10% en peso de residuos polimerizados de acido metacrflico, que es 70% neutralizado con iones de zinc y que tiene un MI de 1 g/10 min.
•
ION 4 es una pelfcula de 1 mil (0,03 mm) de espesor de ion6mero D, un poli(etileno-co-acido metacrflico) que contiene 19% en peso de residuos polimerizados de acido metacrflico que es 5% neutralizado con i6n de zinc y que tiene un MI de 200 g/10 min.
•
ION 5 es una lamina estampada de 20 mil (0,51 mm) de espesor de ion6mero E, un poli(etileno-co-acido metacrflico) que contiene 22% en peso de residuos polimerizados de acido metacrflico que es 7,5% neutralizado con i6n de zinc y que tiene un MI de 75 g/10 min.
•
ION 6 es una lamina estampada de 20 mil (0,51 mm) de ion6mero F, una composici6n que comprende 99,5% en peso de ion6mero A y 0,5% en peso de N-beta-(aminoetil)-gamma-aminopropiltrimetoxisilano, basado en el peso total de la composici6n.
•
ION 7 es una lamina de tres capas estampada de 90 mil (2,25 mm) de espesor que tiene (i) dos (2) capas de superficie de 1 mil (0,03 mm) de espesor de ion6mero �, una composici6n que comprende 99,25% en peso de ion6mero B y 0,25% en peso de N-beta-(aminoetil)-gamma-aminopropiltrimetoxisilano, basado en el peso total de la composici6n, y (ii) una capa nucleo de un poli(etileno-co-butil acrilato) que contiene 35% en peso de residuos polimerizados de n-butil acrilato y que tiene un MI de 3 g/10 min.
•
ION 8 es una lamina de tres capas estampada de 20 mil (0,51 mm) de espesor que tiene (i) dos (2) capas de superficie de 2 mil (0,06 mm) de espesor de ion6mero H, una composici6n que comprende 99,875% en peso de ion6mero C y 0,125% en peso de N-beta-(aminoetil)-gamma-aminopropiltrimetoxisilano, basado en el peso total de la composici6n, y (ii) una capa nucleo de un poli(etileno-co-acido metacrflico) que contiene 22% en peso de residuos polimerizados de acido metacrflico que es 35% neutralizado con i6n de sodio y que tiene un MI de 1,5 g/10 min.
•
ION 9 es una lamina estampada de 15 mil (0,38 mm) de espesor de ion6mero I, una composici6n que comprende 99,875% en peso de ion6mero D y 0,125% en peso de gamma-glicidoxipropiltrietoxisilano, basado en el peso total de la composici6n.
•
ION 10 es una pelfcula de 1 mil (0,03 mm) de espesor de ion6mero J, una composici6n que comprende 99,875% en peso de ion6mero E, 0,30% en peso de TINUVIN 1577, 0,30% en peso de CHIMASSORB 944, (productos de Ciba Specialty Chemicals Company), y 0,125% en peso de gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano, basado en el peso total de la composici6n.
•
ION 11 es una lamina estampada de 90 mil (2,25 mm) de espesor de ion6mero �, una composici6n que comprende 98,5% en peso de ion6mero A y 1,5% en peso de 1,1-bis(t-butilperoxi)-3,3,5-trimetilciclohexano, basado en el peso total de la composici6n.
•
ION 12 es una lamina estampada de 15 mil (0,38 mm) de espesor de ion6mero L, una composici6n que comprende 98,0% en peso de ion6mero B y 2,0% en peso de 1,1-bis(t-butilperoxi)-3,3,5-trimetilciclohexano, basado en el peso total de la composici6n.
•
ION 13 es una lamina estampada de 20 mil (0,51 mm) de espesor de ion6mero M, una composici6n que comprende 97,5% en peso de ion6mero C, 0,5% en peso de CYASORB UV-1164 (Cytec Industries), y 2,5% en peso de 1,1-bis(t-butilperoxi)-3,3,5-trimetilciclohexano, basado en el peso total de la composici6n.
•
ION 14 es una pelfcula de 1 mil (0,03 mm) de espesor de ion6mero N, una composici6n que comprende 93,0% en peso de ion6mero D, 5,0% en peso de trialil isocianurato y 2,0% en peso de 1,1-bis(t-butilperoxi)-3,3,5trimetilciclohexano, basado en el peso total de la composici6n.
•
ION 15 es una lamina de tres capas estampada de 20 mil (0,51 mm) de espesor que tiene (i) dos (2) capas de superficie de 1 mil (0,03 mm) de espesor de ion6mero O, una composici6n que comprende 95,0% en peso de ion6mero E, 3% en peso de trimetilolpropano triacrilato y 2,0% en peso de 1,1-bis(t-butilperoxi)-3,3,5trimetilciclohexano, basado en el peso total de la composici6n y (ii) una capa nucleo de poli(etileno-co-acrilato de metilo) que contiene 25% en peso de residuos polimerizados de metil acrilato y que tiene un MI de 5 g/10 min.
•
ION 16 es una pelfcula de 1 mil (0,03 mm) de espesor de ion6mero P, una composici6n que comprende 98,0% en peso de ion6mero A, 0,5% en peso de viniltrimetoxisilano, y 1,5% en peso de 1,1-bis(t-butilperoxi)-3,3,5trimetilciclohexano, basado en el peso total de la composici6n.
•
ION 17 es una lamina estampada de 20 mil (0,51 mm) de espesor de ion6mero Q, una composici6n que comprende 97,75% en peso de ion6mero B, 0,25% en peso de gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano, y 2,0% en peso de 1,1-bis(t-butilperoxi)-3,3,5-trimethilciclohexano, basado en el peso total de la composici6n.
•
ION 18 es una lamina de tres capas estampada de 15 mil (0,38 mm) de espesor que tiene (i) dos (2) capas de superficie de 1 mil (0,03 mm) de espesor de ion6mero R, una composici6n que comprende 97,375% en peso de ion6mero C, 0,125% en peso de N-beta-(N-vinilbencilaminoetil)-gamma-aminopropiltrimetoxisilano, y 2,5% en peso de 1,1-bis(t-butilperoxi)-3,3,5-trimetilciclohexano, basado en el peso total de la composici6n y (ii) una capa nucleo de un poli(etileno-co-acido metacrflico) que contiene 18% en peso de residuos polimerizados de acido metacrflico que es 70% neutralizado con i6n de sodio y que tiene un MI de 1,5 g/10 min.
•
ION 19 es una lamina de tres capas estampada de 20 mil (0,51 mm) de espesor que tiene (i) dos (2) capas de superficie de 2 mil (0,06 mm) de espesor de ion6mero S, una composici6n que comprende 92,875% en peso de ion6mero D, 5,0% en peso de isocianurato de trialilo, 0,125% en peso de gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano, y 2,0% en peso de 1,1-bis(t-butilperoxi)-3,3,5-trimetilciclohexano, basado en el peso total de la composici6n y (ii) una capa nucleo de un poli(etileno-co-acido metacrflico) que contiene 22% en peso de residuos polimerizados de acido metacrflico que es 35% neutralizado con un i6n de zinc y que tiene un MI de 0,5 g/10 min.
•
ION 20 es una lamina estampada de 90 mil (2,25 mm) de espesor de ion6mero T, una composici6n que comprende 94,875% en peso de ion6mero E, 3% en peso de triacrilato de trimetilolpropano, 0,125% en peso de N-beta-(Nvinilbencilaminoetil)-gamma-aminopropiltrimetoxisilano, CYASORB UV-1164, TINUVIN 123, y 2,0% en peso de 1,1bis(t-butilperoxi)-3,3,5-trimetilciclohexano, basado en el peso total de la composici6n.
•
PVB A es una lamina acustica de 40 mil (1,02 mm) de espesor de poli(vinilbutiral) que contiene 100 partes por cien (pph) de poli(vinilbutiral) con un numero de hidroxilo de 15 y plastificado con 48,5 pph de plastificante tetraetileno glicol diheptanoato, preparado de una manera similar a aquellos divulgados en la solicitud de patente PCT No. WO 2004/039581.
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EJEMPLOS 21-40
Las estructuras de laminado de celdas solares de 12 x 12 pulg (305 x 305 mm) descriptas mas arriba en la Tabla 1 son ensambladas y laminadas por el Proceso de Laminaci6n 2, indicado mas arriba.
EJEMPLOS 41-60
Las estructuras de prelaminados de celdas solares de 12 x 12 pulg (305 x 305 mm) descriptas mas abajo en la Tabla 2 son ensambladas y laminadas por el Proceso de Laminaci6n 1, indicado mas arriba. Las capas 1 y 2 constituyen la capa incidente y la capa encapsulante la lamina frontal, respectivamente, y las Capas 4 y 5 constituyen la capa encapsulante de la lamina posterior y la capa de respaldo, respectivamente.
Tabla�
Estructuras prelaminaci6n de celdas solares
Ejemplo Capa 1 Capa 2* Capa 3
Capa 4* Capa 5
41,61
Vidrio 4 ION 1 Celda solar 1 ION 1 FPF
42,62
Vidrio 4 EVA Celda solar 2 ION 2 Vidrio 1
43,63
Vidrio 4 ION 3 Celda solar 3 ION 2 AL
44,64
Vidrio 2 ION 3 Celda solar 4 ION 3 Vidrio 2
45,65
FPF ION 4 Celda solar 1 ION 4 FPF
46,66
Vidrio 1 ION 5 Celda solar 2 ION 5 PET 1
47,67
Vidrio 4 ION 6 Celda solar 3 ION 6 FPF
48,68
Vidrio 4 ION 6 Celda solar 4 ION 7 PET 1
49,69
Vidrio 4 ION 8 Celda solar 1 ION 8 Vidrio 1
50,70
Vidrio 4 ION 9 Celda solar 2 ION 9 FPF
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51,71
FPF ION 10 Celda solar 3 ION 10 FPF
52,72
Vidrio 2 ION 12 Celda solar 4 ION 11 Vidrio 2
53,73
Vidrio 4 ION 13 Celda solar 1 ION 13 FPF
54,74
FPF ION 14 Celda solar 2 ION 14 PET 1
55,75
Vidrio 4 ION 15 Celda solar 3 ION 15 AL
56,76
FPF ION 16 Celda solar 4 ION 16 FPF
57,77
Vidrio 4 ION 17 Celda solar 1 ION 17 Vidrio 1
58,78
Vidrio 4 ION 18 Celda solar 2 ION 18 FPF
59,79
FPF ION 19 Celda solar 3 ION 19 AL
60,80
Vidrio 4 ION 19 Celda solar 4 ION 20
ION 1 a 10 no son de acuerdo con la invenci6n reivindicada.
EJEMPLOS 61-80
Las estructuras de prelaminados de celdas solares de 12 x 12 pulg (305 x 305 mm) descriptas mas arriba en la Tabla 2 son ensambladas y laminadas por el Proceso de Laminaci6n 2, indicado mas arriba. Las capas 1 y 2 constituyen la capa incidente y la capa encapsulante de lamina frontal, respectivamente, y las Capas 4 y 5 constituyen la capa encapsulante de la lamina posterior y la capa de respaldo, respectivamente.
EJEMPLO COMPARATIVO CE1 EJEMPLO 81
En el Ejemplo Comparativo CE1, 50 gramos de un ion6mero de baja fluidez de masa fundida, que era un copolfmero de poli(etileno-co-acido metacrflico) que contenfa 15% en peso de residuos polimerizados de acido metacrflico que estaba 23% neutralizado con iones de zinc y que tenfa un MI de 5 g/10 min, fue agregado a un re6metro Brabender precalentado a 90 °C (C. W. Brabender Instruments, Inc., So. Hackensack, NJ) equipado con un cabezal mezclador de 50 cc durante 1 minuto, mientras la velocidad de las paletas mezcladoras se fij6 en 8 rpm. La velocidad de las paletas mezcladoras se aument6 luego a 30 rpm y la resina de polfmero se mezcl6 adicionalmente durante 1 minuto, despues de lo cual la espiga de corte cort6 debido al alto torque y el motor de mezclado estaba a 5 amps. El proceso se detuvo entonces.
En el Ejemplo 81, 50 gramos de un ion6mero de alta fluidez de masa fundida, que era un copolfmero de poli(etilenoco-acido metacrflico) que contenfa 15% en peso de residuos polimerizados de acido metacrflico que estaba 11,9% neutralizado con iones de zinc y que tenfa un MI de 100 g/10 min, se agreg6 a un re6metro Brabender precalentado a 90 °C equipado con un cabezal mezclador de 50 cc durante 1 minuto, mientras la velocidad de las paletas mezcladoras se ajust6 a 8 rpm. La velocidad de las paletas mezcladoras se aument6 luego a 30 rpm y la resina de polfmero se mezcl6 adicionalmente durante 5 minutos, despues de los cual se alcanz6 una masa fundida de polfmero homogenea con el motor de mezclado a 1 amp y la temperatura de fusi6n del polfmero a 101°C. El proceso se detuvo.
Estos resultados demostraron que los ion6meros de alta fluidez de masa fundida (Ejemplo 81) pueden ser mezclados a temperaturas suficientemente bajas (aproximadamente 90 °C) para la incorporaci6n de per6xidos organicos a traves de un equipo de mezclado comercialmente viable y de extrusi6n escalable mientras los ion6meros de baja fluidez de masa fundida (Ejemplo Comparativo CE1) no pueden.
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Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Una pelfcula o lamina polimerica que comprende (i) una composici6n ionomerica que comprende un copolfmero ionomerico de una alfa-olefina y aproximadamente 1 a aproximadamente 30% en peso de un acido carboxflico alfa,beta-etilenicamente insaturado que tiene 3 a 8 carbonos, basado en el peso total del copolfmero ionomerico, en donde el acido carboxflico es neutralizado a un ferrel de 1 a 100% en moles, con uno o mas iones metalicos, basado en el numero total de moles de grupos carboxilato en el copolfmero ionomerico, y en donde el copolfmero ionomerico tiene un indice de masa fundida de aproximadamente 20 a aproximadamente 300 g/10 min, y (ii) aproximadamente 0,5 a aproximadamente 3% en peso de per6xido organico, basado en el peso total de la composici6n ionomerica.
  2. 2.
    La pelfcula o lamina polimerica de acuerdo con la reivindicaci6n 1, en donde la composici6n ionomerica comprende ademas un agente de acoplamiento de silano.
  3. 3.
    Un artfculo que comprende una capa intermedia formada por la pelfcula o lamina polimerica de acuerdo con la reivindicaci6n 1 6 2 y una capa adicional seleccionada entre el grupo que consiste en vidrio, otras laminas de capas intermedias polimericas, capas de pelfcula polimericas y pelfculas o laminas metalicas.
  4. 4.
    La pelfcula o lamina polimerica de acuerdo con la reivindicaci6n 1 6 2 o el artfculo de acuerdo con la reivindicaci6n 3, en donde (a) la alfa-olefina es etileno; (b) el acido carboxflico alfa,beta-etilenicamente insaturado es seleccionado entre el grupo que consiste en acido acrflico, acido metacrflico, acido itac6nico, acido maleico, anhfdrido maleico, acido fumarico, acido monometilmaleico, y sus mezclas; (c) el copolfmero ionomerico comprende aproximadamente 10 a aproximadamente 25% en peso de acido carboxflico alfa,beta-etilenicamente insaturado; (d) el acido carboxflico es neutralizado a un nivel de 2 a 40% en moles, con uno o mas iones metalicos, basado en el numero total de moles de grupos carboxilato en el copolfmero ionomerico, (e) el copolfmero ionomerico tiene un indice de masa fundida de aproximadamente 30 a aproximadamente 200 g/10 min, y (f) la capa intermedia tiene un espesor de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 250 mils (aproximadamente 0,003 a aproximadamente 6,35 mm).
  5. 5.
    La pelfcula o lamina polimerica de acuerdo con la reivindicaci6n 2 o el artfculo de acuerdo con la reivindicaci6n 3 o 4, en donde la composici6n ionomerica contiene aproximadamente 0,01 a aproximadamente 5% en peso del agente de acoplamiento de silano, basado en el peso total de la composici6n ionomerica, y el agente de acoplamiento de silano es seleccionado entre el grupo que consiste en gamma-cloropropilmetoxisilano, viniltrimetoxisilano, viniltrietoxisilano, viniltris(beta-metoxietoxi)silano, gamma-vinilbencilpropiltrimetoxisilano, N-beta-(Nvinilbencilaminoetil)-gamma-aminopropiltrimetoxisilano, gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano, viniltriacetoxisilano, gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano, gamma-glicidoxipropiltrietoxisilano, beta-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrimetoxisilano, viniltriclorosilano, gamma-mercaptopropilmetoxisilano, gamma-aminopropiltrietoxisilano, N-beta-(aminoetil)-gammaaminopropiltrimetoxisilano, y sus mezclas.
  6. 6.
    La pelfcula o lamina polimerica de acuerdo con la reivindicaci6n 2 o el artfculo de acuerdo con la reivindicaci6n 3 6 4, en donde el per6xido organico es seleccionado entre el grupo que consiste en 2,5-dimetilhexan-2,5dihidroper6xido, 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexano-3, per6xido de di-terc-butilo, per6xido de terc-butilcumilo, 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexano, per6xido de dicumilo, alfa,alfa'-bis(terc-butil-peroxiisopropil)benceno, nbutil-4,4-bis(terc-butilperoxi)valerato, 2,2-bis(terc-butilperoxi)butano, 1,1-bis(terc-butil-peroxi)ciclohexano, 1,1bis(terc-butilperoxi)-3,3,5-trimetil-ciclohexano, peroxibenzoato de terc-butilo, per6xido de benzoflo y sus mezclas.
  7. 7.
    El artfculo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, que es un laminado de vidrio de seguridad en donde la capa adicional es una lamina de vidrio y la capa intermedia tiene un espesor de aproximadamente 10 a aproximadamente 250 mils (aproximadamente 0,25 a aproximadamente 6,35 mm) y es laminada a la lamina de vidrio.
  8. 8.
    El artfculo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, que es un conjunto prelaminado de celdas solares y en donde el conjunto comprende un componente de celdas solares que comprende una o una pluralidad de celdas solares, la pelfcula o lamina polimerica tiene un espesor de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 20 mils (aproximadamente 0,003 a aproximadamente 0,5 mm), preferentemente en donde el artfculo comprende ademas una segunda capa polimerica que esta posicionada adyacente al componente de la celda solar en el lado opuesto de la pelfcula o lamina polimerica, en donde la segunda capa polimerica comprende una composici6n polimerica seleccionada entre el grupo que consiste en poli(vinilacetal), vinilacetato de etileno, poliuretano, cloruro de polivinilo, polietilenos, elast6meros de bloques de poliolefina, copolfmeros de etileno-ester acrilato, copolfmeros de alfa olefina y acido carboxflico alfa,beta-etilenicamente insaturado y sus ion6meros, elast6meros de silicona y resinas epoxi.
  9. 9.
    El artfculo de acuerdo con la reivindicaci6n 8, que comprende ademas (A) una capa incidente que esta formada por un material transparente y sirve como una capa exterior en el lado que recibe la luz del conjunto, y/o (B) una capa de respaldo que esta formada por vidrio, una pelfcula o lamina plastica, o una pelfcula o lamina de metal y sirve como una capa exterior en el lado posterior del conjunto.
  10. 10.
    Un proceso de fabricaci6n de un artfculo, en donde el artfculo es un m6dulo de celdas solares, el proceso comprende: (i) proveer un conjunto de prelaminado de celdas solares como se describe de acuerdo con cualquiera
    E08725701 28-10-2011
    de las reivindicaciones 8 a 9, y (ii) laminar el conjunto prelaminado para formar el m6dulo de celdas solares sometiendo el conjunto a calor y, opcionalmente, vacfo.
  11. 11.
    Un artfculo preparado por el proceso de acuerdo con la reivindicaci6n 10.
  12. 12.
    Una composici6n polimerica que comprende (i) una composici6n ionomerica como se define en la reivindicaci6n
    5 1, y (ii) aproximadamente 0,5 a aproximadamente 3% en peso de per6xido organico, basado en el peso total de la composici6n ionomerica.
  13. 13. La composici6n polimerica de acuerdo con la reivindicaci6n 12, en donde (A) el copolfmero ionomerico tiene un indice de masa fundida de aproximadamente 30 a aproximadamente 200 g/10 min, (B) la alfa-olefina es etileno, (C) el acido carboxflico alfa,beta-etilenicamente insaturado es seleccionado entre el grupo que consiste en acido acrflico,
    10 acido metacrflico, acido itac6nico, acido maleico, anhfdrido maleico, acido fumarico, acido monometilmaleico, y sus mezclas, (D) la composici6n ionomerica comprende aproximadamente 10 a aproximadamente 25% en peso de unidades de repetici6n del acido carboxflico alfa,beta-etilenicamente insaturado, basado en el peso total del copolfmero ionomerico, y (E) el acido carboxflico es neutralizado a un nivel de 2 a 40% en moles, con uno o mas iones metalicos, basado en el numero total de moles de grupos carboxilato en el copolfmero ionomerico.
    15 14. La composici6n polimerica de acuerdo con la reivindicaci6n 12 o 13, en donde la composici6n polimerica comprende, basado en el peso total de la composici6n, aproximadamente 0,01 a aproximadamente 5% en peso de un agente de acoplamiento de silano seleccionado entre el grupo que consiste en gamma-cloropropilmetoxisilano, viniltrimetoxisilano, viniltrietoxisilano, viniltris(beta-metoxietoxi)silano,
    gamma-vinilbencilpropiltrimetoxisilano, N-beta-(N-vinilbencilaminoetil)-gamma-aminopropiltrimetoxisilano,
    20 gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano, viniltriacetoxisilano, gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano,
    gamma-glicidoxipropiltrietoxisilano, beta-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrimetoxisilano, viniltriclorosilano,
    gamma-mercaptopropilmetoxisilano, gamma-aminopropiltrietoxisilano, N-beta-(aminoetil)-gammaaminopropiltrimetoxisilano, y sus mezclas.
  14. 15. La composici6n polimerica de acuerdo con la reivindicaci6n 11 o 12, en donde el per6xido organico es
    25 seleccionado entre el grupo que consiste en 2,5-dimetilhexano-2,5-dihidroper6xido, 2,5-dimetil-2,5-di(tercbutilperoxi)hexano-3, per6xido de di-terc-butilo, per6xido de terc-butilcumilo, 2,5-dimetil-2,5-di(tercbutilperoxi)hexano, per6xido de dicumilo, alfa,alfa'-bis(-terc-butilperoxiisopropil)benceno, n-butil-4,4-bis(tercbutilperoxi)valerato, 2,2-bis(terc-butilperoxi)butano, 1,1-bis(terc-butilperoxi)ciclohexano, 1,1-bis(terc-butilperoxi)3,3,5-trimetil-ciclohexano, peroxibenzoato de terc-butilo, per6xido de benzoflo y sus mezclas.
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