MXPA01003739A

MXPA01003739A - Dispositivos termocromicos.

Info

Publication number: MXPA01003739A
Application number: MXPA01003739A
Authority: MX
Inventors: Harlan J Byker
Original assignee: Pleotint Llc
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2002-09-18
Also published as: ATE305383T1; AU6518499A; EP1133391B1; DE69927517D1; CA2346764C; EP1133391A1; CA2346764A1; WO2000021748A1; JP4782926B2; DE69927517T2; US6446402B1; JP2002527326A; US6084702A

Abstract

Un dispositivo termocromico que comprende: un substrato transmisor de luz, al menos un material termocromico, el cual cambia de manera reversible de absorber menos energia luminosa a absorber mas energia luminosa conforme aumenta su temperatura, al menos un material con caracter absorbedor de energia luminosa residual.

Description

DISPOSITIVOS TERMOCROMICOS ANTECEDENTES DE LA I NVENCIÓN Las ventanas proporcionan un reto de diseño im portante para arquitectos y constructores. Por un lado, son deseables las ventanas de alta transmisión para proporcionar una sensación de "aire abierto" a los ocupantes de los edificios, ganancia de calor solar o pasivo importante cuando la temperatura exterior o ambiente es baja y las ventanas son deseables para permitir luz visible hacia un edificio o estructura para proporcionar luz de d ía, y por lo tanto, reducir substancialmente la necesidad de alumbrado eléctrico durante el tiempo en que los ocupantes están presentes muy frecuentemente. Por otra parte, las ventanas pueden permitir cantidades excesivas de calor solar cuando la temperatura exterior o ambiente es alta y el enfriamiento o acondicionamiento de aire ya está en uso. Esto es especialmente verdadero en ciertos momentos del día y en ciertas partes de un edificio cuando la radiación solar está brillando directamente sobre, o a través de, las ventanas. Una solución pretendida al problema es el uso de tratamientos de ventana como celosías, cortinas y persianas. Sin embargo, estas son soluciones costosas, engorrosas y estéticamente indeseables, en particular en grandes edificios de oficinas, atrios y estructuras públicas como termínales de aeropuertos. Se han propuesto ventanas eficientes en energía basadas en tecnolog ías termocrómicas, fotocrómicas, electrocrómicas y fotoelectrocrómicas para proporcionar ventanas de transmisión variable para usarse en edificios y estructuras. Sin embargo, hasta ahora, ninguna ha mostrado el desempeño, durabilidad, efectividad de costo y conveniencia para ser usada en una base comercial.

BREVE DESCRI PCIÓN DE LA I NVENCIÓN Esta invención se refiere a dispositivos y ventanas eficientes en energ ía que permiten la luz solar o radiación solar en un edificio o estructura cuando la temperatura ambiente es baja y substancialmente bloquear la radiación solar cuando la temperatura ambiente es alta, especialmente cuando la luz solar está directamente sobre la ventana. Esta invención proporciona ventanas que perm iten el calentamiento solar pasivo y luz natural en d ías más fríos y todavía proporciona luz natural importante, al tiempo que bloquea la formación de calor solar en días más calientes, especialmente de la luz solar brillando directamente sobre o a través de las ventanas de esta invención. Esta invención también proporciona dispositivos termocrómicos, tales como, contraventanas de transmisión variable para usarse como lentes o filtros. Por último, es la temperatura exterior o ambiente y la dirección de los rayos solares lo que determina la necesidad del carácter bloqueador de energía de las ventanas. En una variedad de modalidades de esta invención, las ventanas de esta invención cambian espontáneamente para proporcionar el bloqueo energético bajo las condiciones apropiadas de la temperatura y dirección de la luz solar sin los mecanismos de control y la intervención del usuario requerida para la mayoría de las tecnologías alternas bajo consideración para usarse como ventanas capaces de reducir la luz. Otras modalidades de esta invención proporcionan ventanas que pueden ser controladas por usuarios o ser controladas automáticamente mediante, por ejemplo, mecanismos de control electrónico, si así se desea.

Las ventanas y dispositivos de la invención tienen carácter absorbedor de energ ía luminosa residual, de manera que cuando se exponen a luz solar, (especialmente luz solar directa en d ías templados o calientes), la temperatura de al menos una porción de la estructura de ventana total se eleva significativamente por encima de la temperatura ambiente, exterior. Las ventanas y dispositivos de la invención combinan el carácter termocrómico con este carácter absorbedor de energ ía luminosa residual, yuxtapuesto en tal manera que existe un aumento en la temperatura de los materiales responsables del carácter termocróm ico cuando existe un aumento en la temperatura debido a la exposición a la luz solar de los materiales responsables del carácter absorbedor de energía luminosa residual. El carácter termocromíco es tal , que la energía luminosa total absorbida por la ventana aumenta conforme la temperatura de los materiales responsables del carácter termocrómico es aumentada de la temperatura ambiente, exterior, a temperaturas por arriba de la temperatura ambiente, exterior. El carácter absorbedor de energía luminosa residual es provisto por materiales absorbedores de energ ía luminiosa estática y/o materiales termocrómicos que tienen algo de carácter absorbedor de energ ía luminosa a temperaturas am biente, exteriores. De preferencia, cualquier carácter absorbedor de energía luminosa de los materiales termocrómcios a temperaturas ambiente exteriores que contribuya al carácter absorbedor de energía luminosa residual se debe a la forma más coloreada de los materiales termocrómicos que existe debido al equilibrio térmico entre las formas menos coloreadas y más coloreadas a temperaturas ambiente, exteriores, o se debe a la coloración de la forma menos coloreada y no se debe a la actividad fotocrómica de los materiales termocrómicos. De preferencia, el carácter absorbedor de energ ía luminosa residual es tal, que la ventana es capaz de absorber aproximadamente 5% o más, y más preferiblemente alrededor de 1 0% o más de la energ ía de incidencia de irradiación solar en la ventana o dispositivo aparte de cualquier cambio de absorción provocada por la exposición a la luz solar. De preferencia, el carácter absorbedor de energ ía luminosa residual es tal, que existe un aumento en la temperatura en los materiales responsables del carácter termocrómico de al menos 1 0°C y más preferiblemente de al menos 20°C por encima de la temperatura ambiente, exterior, cuando la ventana o dispositivo está expuesto a luz solar directa o completa. El carácter termocrómico puede ser proporcionado esencialmente por cualquier materíal o materiales, los cuales cambian reversiblemente de absorber menos energ ía luminosa a absorber más energ ía luminosa conforme aumenta la temperatura del material o materiales. Se prefiere que el carácter termocrómcío sea proporcionado por materiales que tienen una menor absorción a temperaturas ambiente, exteriores en días templados y calientes, y tienen un aumento en la absorción cuando ia temperatura de los materiales responsables del carácter termocrómico es incrementada al menos 1 0°C. Se prefiere que el carácter termocrómico sea proporcionado por materiales que tienen incluso menos absorción a temperaturas ambiente, exteriores en d ías frescos y fríos, y un incremento menos significativo en la absorción cuando la temperatura de la ventana aumenta debido a la exposición a luz solar directa o completa en días frescos y fríos. Las ventanas o dispositivos de la invención combinan opcionalmente otras características como baja em isívidad, reflectancia a luz infrarroja, propiedades de barrera, sobre-recubrim iento protector, construcción de múltiples cristales y/o rellenos de gases especiales para proporcionar ventanas eficientes en energ ía. Las ventanas y dispositivos eficientes en energ ía de la invención comprenden una o más capas termocrómicas, las cuales cambian de absorber menos energ ía luminosa a absorber más energ ía luminosa conforme aumenta la temperatura de la o las capas termocrómicas. Para muchas de las capas termocrómicas usadas en la invención , esto significa un cambio de menos coloreadas a más coloreadas conforme aumenta la temperatura de la o las capas termocrómicas. Las ventanas y dispositivos de la invención comprenden uno o más substratos (es decir, cristal de ventana, panel, vidrio o lámina). El substrato puede ser una capa termocróm ica o el substrato puede tener una capa o capas termocrómcias proporcionadas en el mismo. Las ventanas de la invención pueden comprender dos o más substratos separados por espacios conteniendo gas o vacío. Las ventanas y dispositivos de la invención comprenden opcionalmente una barrera para luz de longitud de onda corta. La luz de longitud de onda corta puede ser luz ultravioleta (UV) . La luz de longitud de onda corta puede incluir, opcíonalmente, luz visible de longitud de onda corta (SWV). La barrera puede absorber algo o toda la luz UV y/o SWV incidente en la capa de barrera. La barrera puede ser un substrato, una porción de un substrato, (por ejemplo, la barrera puede estar en una capa W polimérica que une dos láminas de vidrio juntas) , o la barrera puede ser 5 una capa provista en un substrato. La barrera, si está presente, está ubicada entre el sol y la capa termocrómica y sirve para proteger y/o modificar el comportam iento de la capa termocrómica y posiblemente otras capas presentes. La barrera puede proteger otras capas, por ejemplo, de fotodegradación mediante luz UV y puede modificar el comportamiento de j 10 la capa termocrómica al suprimir algo o todo el carácter fotocrómico de los materiales presentes, los cuales tienen tanto carácter termocrómíco como fotocrómico. En m uchos casos, los materiales termocróm icos serán incorporados en un material polimérico, el cual incluye un aditivo, tal como un estabilizante de UV. Aunque este estabilizante no proporciona de 15 manera ordinaria el efecto equivalente de una capa de barrera, los dispositivos han sido construidos sin una capa de barrera cuando está presente un estabilizante de UV en la capa termocróm ica. ^ Las ventanas y dispositivos de la invención comprenden de manera opcional un sobre-recubrimiento protector. Este sobre-recubrimiento, si 20 está presente, sirve para proteger la capa termocróm ica y opcionalmente cualquier otra capa que pueda estar presente de, por ejemplo, abrasión física, oxígeno y contaminantes ambientales. La capa termocrómica está ubicada entre el sol y el sobre-recubrimiento protector, si está presente, por ejemplo, un cristal de ventana de vidrio/capa termocrómica/sobre- recubrimiento protector, puede estar orientado con el sobre-recubrimiento sobre la superficie interior de la estructura de la ventana. Las ventanas y dispositivos de la invención comprenden ^ opcionalmente uno o más materiales absorbedores de energ ía luminosa 5 estática. Estos materiales proporcionan absorción de energ ía luminosa relativamente constante, (es decir, la absorción que no es significativamente dependiente de la temperatura o procesos fotoq uímicos del materíal absorbedor de energ ía lum inosa). El o los materiales absorbedores de energ ía luminosa estática, si están presentes, sirven para j 10 proporcionar el carácter absorbedor de energ ía luminosa residual y así, absorben suficiente energ ía luminosa durante la exposición a la luz solar directa o completa para elevar la temperatura de al menos una porción de la ventana por encima de la temperatura ambiente que rodea a la ventana. Esto ayuda a hacer a las ventanas responsables de la dirección de la luz 15 solar. Los materiales absorbedores de energ ía lum inosa estática pueden estar contenidos en una capa separada, en el substrato, y/o cualquiera de las otras capas presentes incluyendo la capa termocrómica siempre que la ™ energ ía absorbida sea capaz de calentar el material termocrómico a una temperatura a la cual el material termocrómico aumenta en absorción de la 20 luz solar. Las ventanas y dispositivos de la invención comprenden opcionalmente, una o más capas de baja emisívidad (baja-e) . La o las capas de baja-e ayudan a proporcionar eficiencia de energ ía por su capacidad para reflejar luz infrarroja (I R) y/o su capacidad para emitir o 25 irradiar pobremente luz I R.

Para los fines de esta invención , se definen diferentes tipos de luz o radiación electromagnética, con base en las longitudes de onda de la radiación , como sigue: Luz ultravioleta (UV) 380 nanómetros hasta las longitudes de onda más corta de la luz producida por el sol Luz visible de longitud de onda 380 nanómetros a 495 nanómetros corta (SWV) Luz visible 380 nanómetros a 750 nanómetros Cerca de luz infrarroja (N I R) 750 nanómetros a 3200 nanómetros Luz infrarroja (I R) 750 nanómetros a 50, 000 nanómetros BREVE DESCRI PCIÓN DE LAS FIGU RAS La Figura 1 muestra una variedad de estructuras para las ventanas y dispositivos de la invención. La Figura 2 muestra la absorbancia de la ventana de la invención, como una función de la temperatura de la ventana construida de acuerdo con el Ejemplo 2. La Figura 3 muestra una comparación de los espectros de absorción de dos tipos de ventanas de la invención construidas de acuerdo con el Ejemplo 3. La Figura 4 muestra los espectros de transmisión para varios substratos y capas de barrera.

CAPA TERMOCROM ICA La capa termocrómíca está comprendida por uno o más materiales termocrómicos. Numerosos materiales termocrómicos son conocidos y están comercialmente disponibles con cambio de negro o coloreado a menos coloreado o incoloro, conforme aumenta la temperatura de los materiales. Los materiales termocrómicos también son conocidos, los cuales cambian de menos reflejantes a más reflejantes de la luz NIR, conforme aumenta la temperatura de los materiales. Aunque es posible combinar tales materiales en las ventanas y dispositivos de esta invención, al menos uno de los materiales termocrómicos usados en esta invención cambia de menos absorbedor de energ ía luminosa a más absorbedor de energía luminosa conforme aumenta la temperatura del material termocrómico. Esto significa frecuentemente un cambio de incoloro o menos coloreado a coloreado o más coloreado, conforme aumenta la temperatura de los materiales. Los materiales termocrómicos cambian en una manera reversible, de manera que un material que aumenta en la absorción de energ ía luminosa conforme aumenta la temperatura, disminuirá en la absorción de energía luminosa nuevamente a su condición absorbedora de luz original conforme la temperatura del material dism inuya otra vez a la temperatura original. Para la presente invención, se prefieren los materiales termocrómicos que puedan hacer cíelos para arriba y para abajo de manera reversible entre absorber menos energ ía luminosa y absorber más energ ía luminosa muchos miles de veces como los ciclos de temperatura hacia arriba y hacia abajo. Los materiales termocrómicos deberían ser térmica y fotoq uímicamente estables a lo largo de su uso en los d ispositivos de la invención. El o los materiales termocrómícos, los cuales aumentan en ^ coloración o absorción de energ ía luminosa conforme la temperatura de los 5 materiales aumenta, pueden elegirse de cualquiera de aquéllos conocidos en la técnica, los cuales tengan esta característica. La técnica de materiales termocróm icos ha sido revisada por J . H . Day en Chemical Reviews 63, 65-80 (1 963) ; Chemical Reviews 68, 649-657 ( 1 968); y "Kirk- Othmer Encyclopedia of Chemical Technology" (Enciclopedia de Kir- ) 10 Othmer de Tecnolog ía Qu ímica) , 3a edición, vol. 6, pp. 1 29-142, John Wiley and Sons, Inc. (1 979). Algo de la técnica termocróm ica también es descrita por G.J. Sabongi en "Chemical Triggering , Reactions of Potential Utility in I ndustrial Processes" (Disparado químico, reacciones de utilidad potencial en procesos industriales), capítulo 5, pp. 240-278, Plenum Press 15 (1987) . El termocromismo de una variedad de materiales fotocrómicos se discute por R. C. Bertelson y otros en "Photochromism" (Fotocromismo), editado por G. H. Brown, John Wiley and Sons (1 971 ) . Preferidos entre los ! materiales termocrómicos en la técnica, los cuales aumentan en coloración conforme aumenta la temperatura, se encuentran los compuestos con las 20 estructuras mostradas a continuación : lndolino-benzoespiro piran os incoloro o menos coloreado coloreado o más coloreado Indolino-naftoespiropiranos incoloro o menos coloreado coloreado o más coloreado Benzotiazolin-naftoespiropiranos incoloro o menos coloreado coloreado o más coloreado Di naftoespiropi ranos incoloro o menos coloreado coloreado o más coloreado I ndolino-naftoespirooxazína incoloro o menos coloreado coloreado o más coloreado Oxazepino-espirooxazinas, como se describe por Castaldi y Allegriní en la patente estadounidense 5,055, 576. Los substituyentes R^ a R12, son como se define en la descripción de la patente estadounidense 5, 055, 576. incoloro o menos coloreado coloreado o más coloreado Espiro-3, 6-díhidroxífluoren-ftalanonas, (estructura mostrada) , y espiro-3,6-dihidroxifluoren-1 , 3-dihidro-2,2-dioxibenzoísotiofenos, (estructura no mostrada) , como se describe por Kampe et al . en la patente estadounidense 5,294,375. Los substituyentes X y Y son elegidos con el fin de incluir los substituyentes descritos en la patente estadounidense 5,294,375. incoloro o menos coloreado coloreado o más coloreado Acridino-naftoespiranos incoloro o menos coloreado coloreado o más coloreado A menos que se designe de otra manera como antes, los substituyentes X y Y de las estructuras anteriores son elegidos con el fin de reflejar los substituyentes descritos en estos compuestos en los artículos revisados sobre materiales termocrómicos y fotocrómicos citados antes. Uno de los materiales termocrómicos más preferidos es una esp?rooxazína vendida para usarse como un material fotocrómico bajo el nombre comercial Reversacol Palatenate Purple por Keystone Aniline Corporation de Chicago, Illinois. La estructura reportada se muestra a continuación: Los otros materiales más preferidos son las espirooxazinas, también vendidas para usarse como materials fotocrómícos, conocidos por los nombres comerciales Reversacol Sea Green y Reversacol Aqua Green por 15 Keyston Aniline Corporation of Chicago, I llinois. La estructura reportada para estos compuestos son como se muestra a continuación : Sea Green Aqua Green Además de los compuestos espiro, cuyas estructuras están dadas antes, los sistemas termocrómicos que cambian de incoloro o menos coloreado a coloreado o más coloreado conforme aumenta la temperatura, 5 basados en la transferencia de protones dependiente de la temperatura, también son útiles en los dispositivos de la invención. Los sistemas preferidos de este tipo son aquéllos descritos en la patente estadounidense 4,421 , 560 para Kito et al. y por Tsutsui et al. en el Japanese Journal of Applied Physics, 33, 5925-5928 ( 1 994) . 0 Otro tipo de materiales termocrómicos útiles en la presente invención es la clase de compuestos conocidos como crómenos, frecuentemente de interés por sus propiedades fotocrómicas. Varios crómenos y compuestos de espíro-oxazina adicionales de interés, están listados en la patente estadounidense 5,621 , 01 7 para Kobayakawa y Momoda. 5 La mayoría de los materiales termocrómicos, los cuales en su condición coloreada absorben luz visible, solo absorben luz visible a longitudes de onda específicas, y de esta manera parecen tener un color particular. Para alcanzar un color diferente al color particular de un materíal termocrómíco individual , pueden combinarse dos o más materiales Q termocrómicos o sistemas termocrómicos. Con el fin de que el color compuesto de dos o más materiales sea consistente sobre un rango particular de temperaturas, los perfiles de activación de temperatura para cambio de color de los materiales debería ser similar, (es decir, deberían tener cambios de incoloro o menos coloreado, a coloreado o más 5 coloreado sobre aproximadamente el mismo rango de temperatura) .

Además, los materiales termocrómicos no deberían afectar significativamente las características de cambio de color de cada uno o deberían estar contenidos en capas separadas. El mezclado e igualación de compuestos para lograr un color particular es bien conocido en la técnica de pinturas y la técnica de colorantes, y el teñido y estas técnicas pueden ser usadas como una guía para elegir las combinaciones de materiales termocrómicos para la presente invención . Las líneas de guía también pueden encontrarse en "Principies of Color Technology, 2nd Edition" (Principios de Tecnolog ía de Color, 2a edición) , F.W. Billmeyer Jr. Y M . Saitzman , John Wiley and sons, I nc. (1 981 ). Frecuentemente el gris es un color deseable y esta apariencia puede lograrse al tener una curva de absorción relativamente plana o sin estructura a través del espectro visible o al combinar los materiales termocrómicos que, cuando están coloreados, transmiten cantidades de luz relativamente sim ilares de los colores complementarios azul, verde y rojo. De preferencia, la intensidad del color (C*ab) del dispositivo en luz solar completa es menor a 20. Una de las combinaciones más prometedoras de los materiales termocrómicos para los dispositivos de la presente invención es el Reversacol Platenate Purple y 1 ',3'-dihidro-1 ' , 3' , 3',-tpmet¡l-5'-metox¡-6-nitroespiro[2H- 1 -benzopiran-2, 2'-(2H)-indol] , (Chroma Dye 88, disponible de Chroma Chemicals I nc. de Dayton, Ohio). Chroma Dye 88 también es un material termocróm ico preferido. Cuando estos dos materiales termocrómícos se combinan en una solución de carbonato de propileno con polivinilacetato y 2-hidroxi-4-metoxibenzofenona, puede prepararse una pel ícula, mediante la evaporación del carbonato de propileno, el cual es café grisáceo/rojizo. Conforme aumenta la temperatura, la película se vuelve un gris azulado. Esto se compara con una película cualitativamente igual , pero solo con Reversacol Palatenate Purple como el material termocrómico, que se vuelve de verde a verde azuloso obscuro conforme se eleva la temperatura, y una pel ícula cualitativamente igual pero solo con Chroma Dye 88 como el material termocrómico, la cual se vuelve de café rojizo claro a café rojizo obscuro conforme se eleva la temperatura. Otro material termocrómico preferido es 1 ' , 3'-dihidro-1 '-dodecil-3', 3'-dimetíl-6-nitroespiro[2H-1 -benzopiran-2,2'-(2H)-indol], (Chroma Dye 37, disponible de Chroma Chem icals I nc. de Dayton , Ohio) . Una pel ícula termocrómica con Chroma Dye 37 en poli(vinil butiral-co-alcohol vinílico-co-acetato de vinilo) y 2-hidroxi-4-octiloxibenzofenona, cambia de rojo claro a morado progresivamente más obscuro, y entonces azul/morado conforme aumenta la temperatura de la pel ícula. La capa termocrómica puede contener múltiples materiales termocrómicos con varias temperaturas de activación para cambio de color. Por ejemplo, una ventana puede contener una pequeña cantidad de un material termocrómico que desarrolla una cantidad significativa de color de aproximadamente 25 a 30°C. La ventana también puede contener uno o más materiales termocrómicos adicionales que desarrollan color significativo a temperaturas mayores, tales como, 35, 45 y/o 55°C. Esto permite un aumento más gradual en la coloración conforme aumenta la temperatura. La capa termocrómica puede hacerse de múltiples capas conteniendo diferentes materiales termocrómicos o sistemas termocrómicos especialmente, si los materiales termocróm icos o sistemas termocrómicos afectan de manera adversa el comportamiento de los demás cuando están contenidos en la misma capa. La temperatura a la cual es obtenida una actividad termocrómica significativa puede ser diseñada en una capa mediante la elección de material termocrómico o substituyentes en el material o el ambiente alrededor del material. Por ejemplo, para los compuestos termocróm icos, cuyas estructuras están dadas antes, los cuales contienen un anillo de pirano, colocar un substituyente retirador de electrones en el lado de pirano de la molécula y/o un substituyente donador de electrones en el otro lado de la molécula, tiende a disminuir la temperatura a la cual tiene lugar una coloración termocrómica significativa. Para los compuestos termocrómicos cuyas estructuras están dadas antes, las cuales contienen una porción de indol, colocar un grupo alquilo volum inoso (como isopropilo, butilo terciario, isobutilo o neopentilo) en el nitrógeno del indol, también diende a disminuir la temperatura a la cual tiene lugar la coloración termocróm ica significativa. Disminuir la polaridad del ambiente alrededor de los materiales termocrómicos, tiende a incrementar la temperatura a la cual tiene lugar la coloración termocrómica significativa y viceversa. La polaridad alrededor del material termocrómico puede ser afectada por solventes o plastificantes en una matriz polimérica, la cual contiene el material termocrómico o la polaridad puede ser afectada por la elección de polímero por sí m ismo y/o la polaridad de grupos funcionales en o sobre el polímero. La "imparcialidad" de la matriz polimérica también afecta la capacidad de los compuestos termocrómicos tipo espiro a abrir el anillo a su forma coloreada. Los polímeros con baja densidad de reticulación, grandes huecos o espacios intersticiales o polímeros con bajas temperaturas de transición de vidrio, tienden a favorecer la coloración a temperaturas menores. El rango de temperaturas exteriores o ambiente, en el cual es deseable que la capa termocrómica esté activa, es aproximadamente 20°C hasta 55°C. En la presencia de la cantidad apropiada de carácter absorbedor de energía lum inosa residual y exposición a luz solar directa, la temperatura de la capa termocróm ica por sí misma es normalmente alrededor de 30°C hasta 90°C. El rango de temperatura de aproximadamente 30°C hasta 90°C es el rango en el cual tienen lugar aumentos significativos en la coloración de las capas termocróm icas de los dispositivos de la invención. Muchos de los materiales termocrómicos anteriores también son fotocrómicos. Muchos de aquéllos que son fotocrómicos, se vuelven significativamente coloreados si absorben luz UV y/o SWV a temperaturas entre aproximadamente 1 0°C y 30°C. La velocidad de blanqueado térmico del estado fotocoloreado o velocidad de regreso a equilibrio térmico aumenta con temperatura creciente, de manera que a aproximadamente 35°C hasta 40°C, muchos de los materales fotocrómicamente activos exhiben muy poca coloración foto-inducida de estado estable. Como se indica más adelante, esta actividad fotocrómica también puede ser bloq ueada o controlada al usar una barrera para absorber luz UV, o UV y SWV. Sin embargo, el equilibrio térmico entre la forma menos coloreada y la forma más coloreada, se desplaza hacia la concentración creciente de la forma más coloreada, conforme aumenta la temperatura, para muchos de los materiales termocrómicos cuyas estructuras están dadas antes. Los materiales termocrómicos preferidos y sistemas termocrómicos son aquéllos que tienen un gran aumento en la coloración debido al desplazamiento de equilibrio térmico sobre el rango de temperatura de aproximadamente 30°C hasta 90°C. Desafortunadamente, la forma más coloreada de algunos de los materiales cuya estructura es dada antes, puede convertirse a la forma menos coloreada medíante la absorción de luz visible del sol en una así llamada reacción de foto-blanqueo. Esta reacción de foto-blanqueo es indeseable para los materiales termocrómicos usados en los dispositivos de la presente invención . Por ejemplo, una capa termocrómica conteniendo 1 ', 3'-dihidro-1 '-etil-3'-etil-3'-metil-6-nitroespiro[2H-1 -benzopiran-2,2'-(2H)-indol], (Chroma Dye 47, disponible de Chroma Chem icals I nc. de Dayton , Ohio) , se vuelve rojo claro a rojo obscuro sobre calentamiento desde 20°C hasta 60°C, en la ausencia de luz solar en películas de polimetilmetacrílato, polivinilacetato y poli(vinil butíral-co-alcohol vin ílíco-co-acetato de vinilo) y parece ser un excelente candidato para un material termocrómíco y/o materíal para combinación con otros mteriales termocrómicos en todas estas capas poliméricas. Sin embargo, el calentamiento en luz solar, resultó en muy poca, si acaso hubo un aumento, en la absorción de luz por Chroma Dye 47 en polimetilmetacrilato y polivinilacetato, debido a que se cree que la luz visible indujo la conversión de la forma más coloreada a la forma menos coloreada o fotoblanqueo. Este problema no se observó con Chroma Dye 47 en poli(vinil butíral-co-alcohol vinílíco-co-acetato de vinilo) en la presencia de 2-hidroxi-4-octiloxibenzofenona. El Chroma Dye 47 es un materíal termocrómíco preferido para usarse en pel ículas conteniendo poli(vinil butiral-co-alcohol vinílico-co-acetato de vinilo) especialmente aquéllos que también contienen absorbedores de UV tipo benzofenona, los cuales parecen acentuar la actividad termocrómica de Chroma Dye 47. El material termocrómico Chroma Dye 88 sufre de este fenómeno de fotoblanqueo en algunos sistemas poliméricos, pero en un menor grado en general que el Chroma Dye 47, y todavía puede ser usado en capas termocrómicas, particularmente en combinación con otros materiales termocrómicos. El coloreado y blanqueo termocrómico y fotocrómico de la mayoría de los materiales termocrómicos (TC) tipo espiro, pueden resumirse como sigue: ?-i O hv -i TC ^ ¡ncolo ro TC coloreado Los materiales termocrómicos, que no parecen ser fotocrómicos a una temperatura o intensidad dada de exposición a la luz solar, no cambian el color sobre la absorción de hvt o tienen una alta velocidad de termo- o foto-blanqueo. Los materiales termocrómícos, que son fotocrómicos, pueden tener su naturaleza fotocrómica eliminada o modificada por una barrera que absorbe toda o parte de la luz de energ ía hv! antes de que alcance el material termocrómico/fotocrómico. Además, la actividad fotocrómica de un material termocrómico puede ser modificada, ya sea intensificada o suprim ida por el ambiente alrededor del material, (tipo de matriz polímérica, plastificante(s) , adsorción o el material termocrómico sobre óxidos de metal, tal como sílice y alúmina y aditivos, especialmente absorbedores de luz UV y SWV contenidos en la m isma capa con el material termocrómico/fotocrómico) . Para evitar la indeseable reacción de foto-blanqueo, se prefiere que los materiales termocrómicos que tengan un bajo rendimiento de quantum para el proceso de blanqeo provocado por la absorción de hv2 o para los cuales poca o nada de luz de frecuencia v2 alcanza el material termocrómico. De manera sorprendente, se han encontrado materiales y capas termocróm icos, y se describen en los ejemplos más adelante, los cuales incorporan las características deseables y evitan las trampas de estas diversas reacciones térmicas y foto inducidas. Las ventanas de la invención cambian de transm itir cantidades significativas de energ ía solar a absorber cantidades significativas de energía solar, cuando la temperatura exterior o ambiente es templada, (en relación a la temperatura deseada del interior del edificio o estructura conteniendo la ventana), y la luz solar es directa. Una capa mayormente fotocrómica en una construcción de ventanas similar a la presente invención, tendría la desventaja de volverse energ ía significativamente solar, absorbiendo cuando la luz solar está directamente sobre la ventana pero la temperatura exterior es fresca o fría, (en relación a la temperatura deseada del interior del edificio o estructura) . Además, la mayoría de los materiales fotocrómicos se colorean significativamente en d ías nublados debido a que las nubes transmiten suficiente UV para provocar la coloración, aunque los días nublados usualmente son frescos y las nubes reducen la cantidad de foto-blanqueo debido a la luz visible. Este es un problema significativo si se pretende que la ventana proporcione iluminación ambiente (también conocida como luz natural), debido a que la ventana se obscurecería cuando la cantidad de luz visible del sol es baja y de esta manera, incluso se requiriría más alumbrado eléctrico en la habitación. Sin embargo, una pequeña cantidad del carácter fotocrómico puede combinarse con el carácter termocróm ico mediante la presencia de, por ejemplo: (1 ) una pequeña o modesta cantidad de un material fotocrómico; (2) una cantidad substancial de material fotocrómico cuya actividad fotocrómica ha sido parcialmente suprimida; y/o (3) una pequeña cantidad de actividad fotocrómica en un material termocrómico. Además del carácter absorbedor de energ ía de luz residual, el cambio de color debido a la actividad fotocróm ica provoca algo de absorción de energía solar, especialmente a partir de luz solar directa y una elevación de temperatura en la capa conteniendo la actividad fotocrómica y cualquier capa contigua. Cuando la temperatura exterior es templada, este aumento de temperatura adicional puede provocar más cambio de color en materiales termocrómicos contenidos en la misma capa y/o capa contigua. Cuando la temperatura exterior es fresca o fría, el cambio de color y elevación de temperatura debido a una pequeña cantidad de actividad fotocrómica inducida por luz solar directa, no es suficiente para inducir reacciones termocrómicas significativas ni bloquear cantidades significativas de energía solar de entrar al edificio o estructura. Normalmente, la capa termocrómica es una capa de propiedades y espesor uniformes que tiene aproximadamente la misma área que el área de visión de la ventana con la cual está asociada. Para formar una capa termocrómica, el material termocrómico puede ser recubierto como un material puro en otra capa o un substrato, o de preferencia , el material termocrómico es incorporado en una matriz polimérica. La matriz polimérica puede ser el substrato por sí mismo o puede ser una capa separada recubierta en el substrato u otra capa. Los materiales termocrómicos pueden ser incorporados directamente en un substrato cuando el substrato es una lám ina plástica , por ejemplo, al proporcionar materiales termocróm icos en una porción de monómero de la formulación para la fabricación de material de lámina acrílica. Los materiales termocrómicos pueden ser incorporados en una formulación para recubrimiento sobre el substrato o en otra capa al disolver el material termocrómico y el o los polímeros en un solvente o sistema multi-solventes adecuado, opcionalmente, junto con aditivos, (tales como absorbedores de UV, estabilizantes de luz y calor, antioxidantes, plastificante(s) y materiales absorbedores de energ ía luminosa estática) . La solución o formulación formadora de capa termocróm ica puede ser aplicada mediante una variedad de medios incluyendo vaciado de solvente, atomizado, recubrimiento de hilado, o serigrafía o impresión offset y con cuchilla de doctor. Después de la aplicación , la película se forma por evaporación de algo o todo de el o los solventes.

De manera alternativa, la capa termocrómica puede formarse al mezclar el o los materiales termocrómicos con una formulación formadora de pol ímeros y curar o hacer reaccionar la formulación. La form ulación formadora de polímeros es aplicada normalmente a un substrato u otra 5 capa antes del curado o la reacción, pero en el caso de que la formulación contenga el sistema de solventes apropiado, puede ser aplicado después de curado o reacción . La formulación formadora de pol ímeros puede estar comprendida por uno o más monómeros formadores de pol ímeros y/o uno o más oligómeros formadores de pol ímeros, y opcionalmente puede estar jfc 10 comprendida por uno o más polímeros, uno o más catalizadores, uno o más iniciadores, uno o más plastifícantes, y/o uno o más solventes. La formulación formadora de polímeros puede ser curada o hacerse reaccionar por medios térmicos o de radiación . La formulación formadora de polímeros puede dar origen a una capa de polímero termoplástico o la 15 formulación puede proporcionar reticulación y dar origen a una capa de pol ímero termofijado. La formulación formadora de pol ímero puede contener opcíonalmente aditivos, tales como, absorbedor(es) de UV, Q estabilízante(s) de calor y luz, antioxidante(s), plastificante(s) y material(es) absorbedor(es) de energ ía luminosa estática a ser 20 incorporada en la capa termocróm ica junto con el o los materiales termocrómicos o sistema o sistemas termocrómicos. De preferencia, el o los materiales termocrómicos o sistema o sistemas termocrómicos, se disuelven de manera permanente en la matriz polimérica o combinación de polímero/plastificante, o al menos 25 permanecen en la matriz en una forma dispersa, de manera que muy pocas, si es que alguna, partículas de dispersión de luz se forman y el o los materiales termocróm icos no son "fugitivos", ya que no se difunden o mig ran fuera de la matriz. El material termocrómico puede unirse de manera covalente a la cadena polimérica por ejemplo, al proporcionar un substituyente de metacrilato en un material termocrómico y copolimerizarlo con metilmetacrilato para formar un pol ímero. Ejemplos de materiales poliméricos, para usarse en capas termocrómicas, incluyen acrílicos, uretanos, vinilos, polivínilbutirales, acetatos, propionatos, butiratos, poliestirenos, poliam idas, poliimidas, polímeros de fluorocarburos, poliésteres y policarbonatos. Se prefieren polimetilmetacrilato, polietilmetacrílato, polívinilbutirales, polivinilacetatos, polivinílbutiratos y copolímeros de los antes mencionados y mezclas poliméricas de los polímeros antes mencionados. Según se prepara, la capa termocrómica puede ser esencialmente incolora y absorber muy poca energ ía solar, o puede ser un tanto coloreada y absorbedora de energía solar, proporcionando así absorción de energía luminosa residual. Se ha descubierto que los materiales termocrómicos preferidos como el Reversacols Palatenate Purple, Aqua Green y Sea Grenn tienen suficiente carácter absorbedor de energía luminosa visible a 20°C hasta 25°C, cuando se disuelven en una matriz polimérica para proporcionar calentamiento de las capas termocrómicas cuando se exponen a luz solar directa en un día templado. La energ ía solar absorbida por el o los materiales termocróm icos en la capa termocrómica, puede ser casi 0% hasta tan alto como aproximadamente 50% a temperaturas de 20°C hasta 25°C. Conforme aumenta la temperatura de, por ejemplo, 20°C o 25°C hasta temperaturas normalmente alcanzadas en las ventanas en días templados o calientes en luz solar directa de 30°C a 90°C, la transmisión de la ventana normalmente disminuye por tanto como 35 a 45 puntos porcentuales. Así, una ventana con digamos 80% de transm isión puede disminuir hasta al menos tan bajo como 45% a 35% de transmisión de energ ía solar y una capa termocrómica con digamos 55% de transmisión, puede dismin uir hasta al menos tan bajo como 20% a 1 0% de transmisión de energ ía solar. Con el fin de lograr este desempeño, las capas termocrómicas tipo polímero varían en espesor desde aproximadamente 0.001 centímetros hasta aproximadamente 0.1 centímetros y, de preferencia desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.05 centímetros. El contenido de material termocrómico total en las capas termocrómicas tipo pol ímero, varía desde aproximadamente 0.1 % en peso hasta aproximadamente 20% en peso.

SUBSTRATOS Los substratos que forman las ventanas y dispositivos de la invención, pueden ser plástico, vidrio o combinaciones de los mismos. Los substratos son transmisores de luz, significando que transmiten algo y en la mayoría de los casos, una mayoría de la luz visible y/o N I R incidente en los substratos. Los substratos pueden ser, por sí mismos, una capa termocrómica, sí el substrato es plástico y uno o más materiales termocrómicos se dispersan en la lámina de plástico. Los substratos pueden estar recubiertos con una o más de las capas de la invención o dos o más substratos pueden ser laminados juntos por una o más de las demás capas de la invención . Si el substrato es plástico, puede ser rígido o flexible y puede ser acrílíco, (por ejemplo, polimetilmetacrilato) , material de lámina, material de lámina de policarbonato, poliéster, varios tipos de vinilo, polímeros de fluorocarburos, poliolefinas, poliestireno, poliuretano, acetato o cualquier material plástico que pueda formarse en láminas transparentes, ya sea rígidas o flexibles. Los substratos plásticos que están expuestos directamente al ambiente pueden ser recubiertos con materiales de "recubrimiento duro", tales como aquéllos formados a partir de polisiloxanos y/o sílice depositado para proporcionar resistencia a rasg uños y abrasión, o pueden ser recubiertos con pel ículas resistentes a rasguños, "de auto-sanado", como aquéllas hechas a partir de ciertos poliuretanos. Una modalidad particularmente ventajosa de la presente invención para ciertas aplicaciones, involucra un substrato plástico flexible recubierto con una capa termocrómica, la cual puede unirse de manera adhesiva a una lámina de vidrio. El substrato flexible preferido es una película de poliéster ya recubierta con un recubrimiento de baja emisividad, (recubrimiento de baja-e, ver más adelante) , tal como los productos vendidos bajo el nombre Solis® por southwall Technologies de Palo Alto, California. Este tipo de substrato está recubierto con, por ejemplo, una capa termocrómica y entonces es recubierto con una capa de barrera, la cual tiene propiedades adhesivas. La capa termocrómica y la capa de barrera son colocadas en el substrato en el lado opuesto del lado ya recubierto con un recubrimiento de baja-e. La pel ícula de poliéster recubierta puede unirse entonces a una pieza plana o curva de vidrio, ya sea en un edificio o un veh ículo motor, y de esta manera, proporcionar un medio que retroajusta ventanas existentes con las características ahorradoras de energ ía de la presente invención. Si el substrato es vidrio, puede ser vidrio de sosa/cal , vidrio de borosilicato o cualquiera de una variedad de tipos de vidrio claros o entintados comúnmente conocidos en la técnica de la elaboración de vidrío. El vidrio puede formarse en lám inas mediante varios procesos que ¡ncluyen el proceso de lámina arrastrada o el proceso de l ínea flotante. Se prefiere vidrio de sosa/cal, particularmente vidrio de sosa/cal hecho en forma de lámina en el proceso de línea flotante. Una ventaja particular de la presente sobre un medio electro-óptico de transmisión de luz variante a través de las ventanas es la carencia de necesidad de electrodos transparentes en contacto con la capa de transmisión variable. Esto simplifica dramáticamente el uso de substratos de vidrio templado, debido a que en el caso de electrodos transparentes, no debe elegir entre los procesos difíciles ya sea de templar vidrio con el electrodo transparente en su lugar, o recubrir el vidrio ya templado con una capa de electrodo transparente. De esta manera, en la presente invención , el vidrio puede ser templado con aire o calor o qu ím icamente endurecido o fortalecido mediante medios convencionales antes de recubrirse con alguna o todas las siguientes capas: una capa de barrera de UV, una capa termocrómica, una capa de sobre-recubrimiento protectora, una capa de baja-e. Esta simplificación en el uso de vidrio templado, endurecido o fortalecido tiene mayores ventajas de uso de los dispositivos o ventanas de la invención para vidriado automotriz, construir tragaluces, ventanas que son parte del techo u otro vidriado no vertical y ventanas cerca de pisos y puertas, o donde se requiera vidrio templado o tratado de manera especial. I ncluso ventanas de la invención usadas en situaciones de vidriado vertical pueden beneficiarse de templado cuando las ventanas son tensionadas térmicamente debido a que están calientes o calentadas de manera no uniforme (debido, por ejemplo, al paso de nubes o sombras parciales por edificios cercanos). Una ventaja significativa puede ser apreciada en condiciones de alta tensión térmica mediante tratamiento de borde del vidrio como, por ejemplo, prespunte cuidadoso o "bordeado de lápiz", incluso cuando el vidrio no es templado. Una ventaja similar, como aquélla para templado, es apreciada con la presente invención para el uso de substratos de vidrio curvos o doblados, (es decir, substratos con un radio no infinito de curvatura) . Para dispositivos electro-ópticos, estos substratos son difíciles de doblar precisamente con electrodos transparentes ya en su lugar y son difíciles y costosos de proporcionar con electrodos transparentes una vez que los substratos son doblados. El proceso termocróm ico en la presente invención no requiere electrodos transparentes y de esta manera, puede propocíonar capas de transmisión varialbe en substratos curvos casi tan fácilmente como substratos planos. Los substratos también pueden hacerse de combinaciones de materiales de lám ina de plástico y vidrio. Un substrato puede consistir de dos piezas de vidrio laminadas juntas con , por ejemplo, polivinilbutiral o poliestíreno. De manera alternativa, el substrato puede ser cualquiera de una variedad de vidriados de seg uridad, los cuales contienen capas alternantes de materiales de láminas de plástico como policarbonato o acrílico y láminas de vidrío, templado o no, unidas juntas con , por ejemplo, láminas de polivinilbutiral y/o poliestireno. El substrato puede incluso ser una combinación de vidrio o plástico y metal , tal como en ventanas de vidrio reforzado, donde se fusiona una malla de alambre metálico entre dos piezas de vidrio o plástico. Una modalidad ventajosa de la invención es el uso de la capa termocróm ica y/o una capa de barrera como una capa laminante o como parte de la capa lam inante para substratos de vidrio y/o plástico. Por ejemplo, pueden incorporarse materiales termocrómicos en una lámina de polivinilbutiral y pueden usarse para laminar dos piezas curvas de vidrio juntas, para un quemacocos automotriz o parabrisas. El espesor de los substratos puede variar de 20 a 30 mieras para láminas flexibles de plástico y el vidrio de lámina arrastrada más delgada a 7 u 8 centímetros para los vidriados de seguridad de múltiples capas más gruesos. En general, para aplicaciones de substratos flexibles, el espesor de substrato variará de 25 a 250 mieras y para dispositivos o ventanas utilizando vidrio de l ínea flotante de sosa/cal, el espesor de substrato variará desde 1 hasta 10 milímetros. Un substrato de vidrio preferido es el vidrio de l ínea flotante entintado conocido como vidrio EverGreenM R dispon ible de Pilkington-Libbey Owens ford de Toledo, Ohio, el espectro de transmisión del cual se muestra como la curva 2 de la Figura 4. Otros substratos de vidrio preferidos son vidrio Solargray® y vidrio Solarbronze® disponibles de PPG I ndustries, Inc. de Píttsburgh, Pennsylvanía. Los substratos plásticos preferidos son lám inas de plástico flexibles ya recubiertas con una capa de baja emisividad, tal como, películas de poliéster Solis® disponibles de Southwall Technologies de Palo Alto, California.

CAPAS DE BARRERA Una barrera que bloquea algo o substancialmente toda la luz UV y bloquea opcionalmente toda o una porción de la luz visible de longitud de onda corta (SWV) incidente en la barrera, puede ser proporcionada como parte de la ventana. La barrera, si está presente, está ubicada entre el sol y la capa termocrómica de las ventanas de la invención . La barrera puede ser el substrato por sí mismo o una capa en el substrato, de preferencia entre el substrato y la capa termocróm ica. El propósito de la barrera es prevenir fotones de alta energía, de longitud de onda corta, del sol, de alcanzar la capa termocrómica y proteger con ello los com ponentes de la capa termocróm ica de una posible degradación. Además, muchos materiales termocrómicos son fotocrómicos ya que cambian de incoloro o menos coloreado a coloreado o más coloreado sobre la exposición a luz UV y/o SWV. Una barrera de UV la cual, opcionaimente también es una barrera a luz SWV, puede prevenir, m inimizar o modificar las reacciones fotocrómicas de aquéllos materiales termocrómícos que suelen ser capaces de actividad fotocrómíca. Si el substrato por sí mismo es una barrera, puede hacerse de varios tipos de vidrio con, por ejemplo, alto contenido de hierro u óxidos metálicos adicionados u otros materiales que son buenos absorbedores de luz UV y/o SWV. Los substratos plásticos pueden ser buenas barreras debido a la absorción de luz de longitud de onda corta inherente del material plástico y/o aditivos, colorantes o pigmentos incorporados en el material plástico. De manera alternativa, la capa de barrera, si está presente, puede estar hecha de una película o capa de materíal inorgánico, material orgánico o una combinación de los mismos. Ejemplos de materiales inorgánicos son dióxido de titanio, óxido de cinc, óxido de cadmio, trióxido de tungsteno y óxidos mezclados que combinan dos o más de tales materiales. Una capa de barrera inorgánica puede aplicarse al substrato por una variedad de medios, tales como, deposición qu ímica de vapor, deposición física de vapor, (por ejemplo, deposición electrónica, evaporación de haz de electrones y platinado de iones), técnicas de atomización de plasma o procesos de sol-gel. Puede proporcionarse una barrera mediante una pila de materiales de película delgada, (pila dicroica), con espesor e índice de refracción elegido con el fin de reflejar la luz UV y/o SWV. Una barrera orgánica puede hacerse de una capa de material polimérico, esto es absorber inherentemente de la longitud de onda de luz de interés o contiene materiales estabilizantes o absorbedores de luz mezclados (disueltos o entremezclados) en el material polimérico o unidos de manera covalente al pol ímero por sí mismo. Ejemplos de materiales poliméricos incluyen polietilenos, polipropilenos, políbutilenos, epóxicos, acrílicos, uretanos, vinilos incluyendo cloruro de polivinilo, polivinilbutirales, acetatos, políestírenos, poliimidas, poliamidas, polímeros de fluorocarburos, poliésteres, policarbonatos, copol ímeros de los antes mencionados y mezclas poliméricas de los polímeros antes mencionados. Se prefieren polimetilmetacrilato, polietilmetacrilato, polivinilbutiral, polivinilacetato y un copol ímero de vinil butiral , alcohol polivinílico y polívinilacetato. Un gran número de materiales absorbedores y/o estabilizantes de luz son conocidos en la técnica y los particularmente útiles incluyen benzotriazoles, benzofenonas, cianoacrilatos, aminas obstruidas, oxalanilidas y triazinas substituidas. Estos materiales son absorbedores de UV eficientes y alg unas veces de luz SWV. Los materiales que no son buenos absorbedores de luz de longitud de onda corta , pero que propocionan estabilización incrementada en la capa de barrera son estabilizantes de luz de am inas obstruidas (HALS) . Los absorbedores de luz de longitud de onda corta y estabilizantes de luz preferidos para usarse en las capas de barrera y las otras capas de la invención, son aquéllas descritas por M. Dexter en "Kirk Othmer Encyclopedía of Chemical Technology" (Enciclopedia de Kirk Othmer de tecnolog ía qu ím ica) , 3a edición . Vol. 23, pp. 61 5-627, John Wiley and Sons, I nc. (1 983). Son muy preferidos 2-h id roxi-4-m etoxi benzofenona, 2-h id roxi-4-octi I oxi benzofenona, etil 2-ciano-3, 3-difeniIacrilato, 2-etilhexil 2-ciano-3, 3-difenilacrilato, 2-(2'-hidroxí-5'-metilfen i I) benzotriazol y 2-[2'-hidroxi-3' ,5'-(di-amil terciario)fenil]benzotriazol. El HALS preferido es bis(1 ,2,2,6, 6-pentametil-4-piperidiníl)(3, 5-di-terbutil-4-hidroxibenciI)butilpropanodioato. Un ejemplo de un absorbedor de UV unido covalentemente al pol ímero es proporcionado por un copol ímero preparado mediante polimerización iniciada por radicales libres de una mezcla de 2-[3-(2H-benzotriazol-2-il)-4-hidroxifenil]etil metacrilato y metil metacrilato, ambos disponibles de, por ejemplo, Aldrích Chemical Company de Milwaukee, Wisconsin. Este copolímero tiene la ventaja de que el absorbedor de UV no es capaz de ser lixiviado o difundido fuera del polímero sobre largos periodos. Los absorbedores de luz SWV pueden ser una variedad de vidrios entintados, tales como aquéllos usados para filtros de corte. Los absorbedores de luz SWV también pueden ser una variedad de colorantes amarillos y/o colorantes que absorben luz violeta y azul, los cuales son buenas barreras a todos o una porción de la luz SWV. El absorbedor de luz SWV preferido para pel ículas de pol ímeros es amarillo quinolína (también conocido como Solvent Yellow 33 y Colour I ndex No. 47000). El color producido por los absorbedores de luz SWV pueden ser modificados o compensados por otros materiales incluidos en la estructura de ventana, los cuales son un tanto absorbedores en otras partes del espectro visible. Por ejemplo, una pequeña cantidad de colorante rojo puede combinarse con un colorante amarillo par producir una barrera de color ámbar transparente para luz de longitud de onda corta. Los absorbedores de luz SWV y cualquier absorbedor de luz de compensación de color pueden constituir o pueden contribuir al carácter absorbedor de energ ía luminosa residual de la ventana. Si una o unas capas de barrera se aplican al substrato, puede aplicarse por cualquiera de los medios descritos antes para la o las capas termocrómicas. Esto incluye los métodos basados en solución, los métodos basados en curado y combinaciones de los m ismos. La concentración de absorbedores de luz UV y/o SWV en la capa de barrera y el espesor de la capa de barrera son elegidos con el fin de prevenir o modificar las propiedades fotocrómicas del o los materiales termocrómicos, y proporcionar estabilidad contra la degradación de luz solar de las capas más allá de la o las capas de barrera. Normalmente, la o las capas de barrera bloquean (absorben o reflejan) , más de 98% de la luz UV del sol que alcanza la ventana. La cantidad de luz SWV bloqueada por la barrera depende de la cantidad de luz SWV que sería absorbida por el o los materiales termocrómicos particulares presentes y depende de si es deseable o no tener algo de actividad fotocrómica. Una barrera a la luz UV y SWV es un vidrio de filtro de corte de 495 nanómetros disponible de Edmund Scientific Company de Barrington , Nueva Jersey. Esta barrera puede ser usada como un substrato o puede unirse a un substrato. El espectro de transmisión de esta capa de barrera se muestra como curva 5 de la Figura 4. Las combinaciones de las capas de barrera de UV orgánicas e inorgánicas, generalmente involucran partículas de óxidos metálicos dispersas en una matriz polimérica. En general, estas dispersiones son de diseminación de luz debido a la desigualación de índice de refracción entre las partículas de óxidos metálicos y la matriz polimérica, y así parecen nebulosas. Normalmente, la capa de barrera es una capa de espesor uniforme y propiedades que tiene aproximadamente la misma área que el área de visión de la ventana con la cual está asociada. Las capas de barrera que son películas de óxidos de metales inorgánicos normalmente son 1 00 hasta 1 000 nanómetros de espesor. Las capas de barrera basada en orgánicos o polímeros normalmente son de 0.005 centímetros a 0.1 centímetros de espesor y, normalmente contienen desde 1 hasta 50% en peso de absorbedor de luz UV y/o desde 0.1 hasta 20% en peso de absorbedor de luz SWV. Las capas de barrera UV orgánica y de combinación orgánica/inorgánica también pueden contener, de manera opcional, plastificantes, antioxidantes, estabilizantes de calor, rellenos y como se describe antes, compuestos absorbedores de energ ía de luz estática, incluyendo absorbedores de luz visible y/o N I R.

CAPAS DE SOBRE-RECUBRIMIENTO PROTECTOR Una capa termocrómica puede ser recubierta, opcionalmente, con una capa o capas de sobre-recubrimiento protector. Esta capa o capas, si están presentes, actúan como una barrera contra agua o humedad, una barrera contra oxígeno, una barrera contra contaminantes ambientales como compuestos conteniendo amoníaco, cloro y azufre, un recubrimiento protector para manejo del substrato recubierto durante la fabricación adicional de una estructura de ventana o cualquier com binación de los anteriores. La capa puede ser comprendida por una capa de metal muy delgada, una capa de óxido metálico o una combinación de varias capas de metal y óxido metálico. Por ejemplo, un conjunto de capas como de 50 nanómetros de óxido de cinc u óxido de estaño, 1 0 nanómetros de metal de plata y 50 nanómetros de óxido de cinc u óxido de estaño recubiertas en una capa termocrómica, proporciona una combinación de carácter de baja-e y carácter de sobre-recubrimiento protector. La capa de sobre-recubrimiento protector puede ser una capa orgánica o recubrimiento, tal como una película polimérica que contiene opcionalmente aditivos como antioxidantes, desecante, estabilizante de calor, estabilizantes de luz, absorbedores de luz, plastifícantes, pigmentos, rellenos y/o una capa de recubrimiento duro o capa resistente a rasguño de auto-sanación . Por ejemplo, una pel ícula polimérica puede formarse en la capa termocrómica por uno de los procesos descritos para la formación de la capa termocrómíca por sí misma, pero en lugar de contener materiales termocróm icos, puede contener un antioxidante como un fenol obstruido y un desecante como ácido poliacrílico. De manera alternativa, un pol ímero con buenas propiedades de barrera de oxígeno como fluoruro de polivinilideno o alcohol polivin ílico anhidro, puede ser recubierto en la capa termocrómica para minimizar el ingreso de oxígeno en las capas termocrómícas u otras capas, y de esta manera minim izar la reacción directa con oxígeno o participación indirecta de oxígeno en los procesos de fotodegradación en la capa termocrómica y/u otras capas.

MATERIAL ABSORBEDOR DE ENERG ÍA LUM I NOSA ESTÁTICA Con el fin de proporcionar un aumento de temperatura en la capa termocrómíca debido a la luz solar directa, uno o más materiales absorbedores de energ ía luminosa estática pueden estar contenidos en, o ser adicionados a, una o más de las sig uientes: una capa absorbedora de energía luminosa estática separada, el substrato, la capa de barrera, la capa termocrómica, la capa de sorbre-recubrimiento protector y la capa de baja-e. Que los materiales absorbedores de energ ía luminosa sean estáticos, significa q ue los materiales absorben constantemente luz visible y/o N I R sin alguna dependencia significativa en la temperatura o absorción de la luz. Esto significa que los materiales absorbedores de energ ía luminosa estática no son termocrómicos o fotocrómicos. Incorporar materiales absorbedores de energía lum inosa estática en la estructura de ventana es un medio de proporcionar carácter absorbedor de energ ía luminosa residual a los dispositivos o ventanas de la invención. Los materiales absorbedores de energ ía lum inosa estática son materiales tales como colorantes, pigmentos, vidrios entintados y plásticos coloreados de manera inherente. Si están presentes materiales absorbedores de energ ía luminosa estática, están presentes a un nivel o concentración tal, que absorbe desde un bajo porcentaje hasta aproximadamente 50 porciento o más de la luz visible y/o N I R disponible en la luz solar. La cantidad de material absorbedor de energía luminosa estática adicionada, depende de la cantidad de absorción de energ ía luminosa residual proporcionada por otras partes de la ventana, principalmente la absorción del material termocrómico a temperaturas alrededor de 20°C hasta 25°C. En general, el material absorbedor de energ ía luminosa estática está presente a un nivel o concentración tal, que el carácter absorbedor de energía luminosa residual total resulta aproximadamente en 1 0% hasta aproximadamente 50% de la energ ía de luz solar total Incidente en la ventana siendo absorbida.

Si se desea maximízar la ganancia de energ ía solar durante periodos de clima frío, se proporciona entintado m ínimo o solo entintado absorbedor de luz visible por el o los materiales absorbedores de energía de luz estática. Por un lado, si se prefiere transm isión visible máxima del montaje de ventana, por ejemplo, para minim izar el uso de alumbrado eléctrico en un edificio, el o los materiales absorbedores de energía de luz estática deben ser térmicamente estables con respecto a la degradación y difusión o migración fuera de la o las capas en las cuales están contenidos. También deben ser fotoquímicamente estables con respecto a la exposición a luz solar prolongada, al menos esa porción del espectro solar que alcanza la capa con carácter absorbedor de energ ía luminosa estática. El o los materiales absorbedores de energ ía de luz estática pueden jugar un papel clave para determinar el color o tinte de la ventana y pueden ser elegidos con el fin de dar a la ventana un color deseable directamente o compensar el color de otra parte de la estructura de la ventana, como el color residual debido a los materiales termocrómicos que ya tienen algún color a temperaturas ambiente, exteriores. Por ejemplo, un material absorbedor de energ ía lum inosa estática que absorbe predominantemente luz verde, puede ser adicionado a una capa de una estructura de ventana que contenga una capa termocrómica que parece de color verde a temperaturas ambiente, exteriores. Pueden adicionarse absorbedores o estabilizantes de UV a la capa para proporcionar estabilidad intensificada para el o los materiales absorbedores de energ ía luminosa.

Se conoce una multitud de colorantes, pigmentos y otros materiales tanto absorbedores de luz visible como de N I R en la técnica de tintes, colorantes y pigmentos. Los colorantes absorbedores de luz visible preferidos son 4,6-dinitro-4'-metil-2,2'-azodifenol, (Mordant Brown 6, C. l . 1 1 875) ; ácido 5-(4-nitrofenilazo)salicílico, (Mordant Orange 1 , C. l . 14030) ; 1 ,4-bis(tolilamino)-9, 10-antraquinona, (Solvent Green 3, C. l . 61565) y 1 ,4-bis(n-butilamino)-9, 1 0-antraquínona, (Solvent Blue 35, C. l . 61 554) . Los colorantes absorbedores de N I R preferidos son aquéllos que también pueden proporcionar absorción de luz SWV como Keysorb 970 y Keysorb 1 026 disponibles de Keystone Aniline Corporation de Chicago, Illinois. Una capa absorbedora de energía de luz estática separada conteniendo estos materiales es normalmente 0.005 centímetros a 0.1 centímetros de espesor y normalmente contienen desde 0.1 hasta 5% en peso de absorbedor de energía luminosa estática. La capa absorbedora de energía luminosa estática puede ser preparada mediante los métodos descritos para las capas termocrómicas o los materiales de energ ía luminosa estática pueden ser incorporados en otras capas por los medios descritos para incorporar materiales termocrómicos y materiales absorbedores de UV en las capas. Un método particularmente ventajoso para proporcionar carácter absorbedor de energía luminosa estática a ventanas de la invención, es a través del uso de vidrio o ventanas entintadas como substratos. Los substratos preferidos con propiedades absorbedoras de energ ía luminosa estática son vidrio EverGreenM R disponible de Pilkington-Libbey Owens Ford de Toledo, Ohio y vidrio Solargray® y vidrio Solarbronze® disponible de PPG I ndustries, Inc. de Pittsburgh , Pennsylvania.

ADITIVOS Cualquiera o todas las capas basadas en polímeros presentes en los dispositivos de la invención pueden contener aditivos tales como, antíoxidantes, desecantes, extínguídores de oxígeno sencillo, estabilizantes de calor, estabilizantes de luz, estabilizantes de UV, absorbedores de luz, plastificantes, pigmentos y rellenos. Muchos de estos aditivos son conocidos en la técnica de películas políméricas. Buenas listas, aunque no exhaustivas, de antioxidantes, extinguidores de oxígeno sencillo, absorbedores de luz, estabilizantes de luz y pigmentos, están dadas en las columnas 1 3 y 14 de la patente estadounidense 4,425, 1 61 para Shibahashi et al. y columnas 3-7 de la patente estadounidense 5,688, 592 para Shibahashí et al.

ADHESIÓN DE CAPAS POLI MERICAS A S U BSTRATOS Sobre la vida de una ventana o dispositivo de la invención, es importante que cualquier capa polimépca en contacto con un substrato, ya sea una capa de barrera, capa termocrómica, capa conten iendo material absorbedor de energía luminosa estática o una capa con una combinación de estas características, permanezca unida de manera seg ura al substrato. El pelado, cuarteado y agrietado pueden ser m inimizados al proporcionar una excelente adhesión de la capa polimérica a un substrato. La adhesión puede ser mejorada mediante el uso de promotores de adhesión , tales como, agentes de acoplamiento. Si el substrato es vidrio, la adhesión puede ser promovida mediante el uso de ciertos tipos de agentes de acoplamiento, en particular agentes de acoplamiento de silano, aunque también pueden usarse otros. Una discusión extensa de agentes de acoplamiento está dada en "Silane Coupling Agents" (Agentes de acoplamiento de silano), 2a edición, E.W. Plueddemann, Pleunm Press (1 991 ) y "Silanes and Other Coupling Agents" (Silanos y otros agentes de acoplamiento), K. L. Mittal Editor, VSP BV ( 1 992) . Los agentes de acoplamiento pueden ser adicionados a una solución polimérica que va a ser aplicada al substrato para formar una capa polimérica, pueden unirse de manera covalente a las cadenas poliméricas del o los polímeros usados para hacer la capa polimérica y/o la superficie de substrato puede ser pretratada con agente o agentes de acoplam iento. El sílano usado debería ser elegido con base en el tipo de polímero usado para formar la película polimérica. La guía para elegir los agentes de acoplamiento efectivos para un polímero particular puede obtenerse de los dos libros sobre el tema listados antes y a partir de catálogos de producto como, "Silane, Silicones and Metal-Organics" (Silano, silicones y metales orgánicos", disponibles de Gelest I nc. de Tullytown , Pennsylvania o "Silicon Compounds, Register and Review" (Compuestos de silicio, registro y revisión), disponible de United Chemical Technologies en Bristol, Pennsylvania. Los agentes de acoplamiento adecuados para la adición a las soluciones de pol ímeros son silanos monoméricos como ureidopropiltrietoxísilano, N-fenilaminopropiltrimetoxisilano, aminopropílsilanotriol, N-(2-aminoetil)-3-propilmetiltrimetoxisilano y bís(3-trimetoxisililpropil)amina. Estos agentes de acoplamiento son disueltos simplemente en el sistema de solvente junto con el polímero apropiado y otros constituyentes como absorbedores de UV, materiales termocrómicos y/o materiales absorbedores de energía luminosa estática. Esta solución es aplicada entonces al substrato, se permite que el solvente se evapore y de esta manera se forma una pel ícula con adhesión mejorada. Un agente de acoplam iento puede ser unido de manera covalente a la cadena polimérica, por ejemplo, mediante copolimerización de metacriloxípropiltrimetoxisilano con metílmetacrílato en un solvente inerte, usando un iniciador de radicales libres o al reaccionar 3-isocianatopropiltrletoxisilano con un poliol como alcohol polivin ílico, poli(2-hidroxietilmetacrilato) o un copol ímero de 2-hidroxetilmetacrilato y metilmetacrilato. Pueden usarse pol ímeros comercialmente disponibles que contienen grupos de alcoxisilano como trimetox¡sililpropil(polietenimina) y polietileno modificado con trimetoxisililo, ambos disponibles de Gelest Inc. de Tullytown , Pennsylvania. Los polímeros, con grupos sílano unidos en la cadena polimépca, pueden usarse como el único polímero en la capa políméríca o pueden ser parte de una mezcla de pol ímeros miscibles o inmiscibles que forman la capa polimérica. Por ejemplo, el producto de reacción de 3-isocianatopropíltrietoxísilano con un copol ímero de 2-hidroxietilmetacrilato y metilmetacrilato pueden disolverse en un sistema de solventes con polimetilmetacrilato y, por ejemplo, un absorbedor de UV como 2-etilhexil 2-ciano-3,3-difenilacriIato. Cuando esta solución se aplica a un substrato de vidrio, y se permite que el o los solventes se evaporen, se forma una pel ícula de barrera de UV con excelente adhesión. El pretratamiento de un substrato para promover la adhesión es bien descrita en la técnica y usualmente involucra la hidrólisis parcial o completa de los grupos alcoxi en el agente de acoplam iento en una solución acuosa/alcohólica del agente de acoplamiento, (hecha débilmente acida para sílanos sin amino) , seguida por la inmersión del substrato en la solución o aplicación de la solución al substrato. El substrato puede ser enjuagado con alcohol y secado. El agente de acoplamiento debería ser apropiado para el polímero a ser usado y puede ser ya sea monomérico o polimérico. Los agentes de acoplamiento adecuados incluyen los silanos monoméricos listados antes y los silanos poliméricos trimetoxisilílpropil(polietenimina) y polietileno modificado con tpmetoxilsililo. La barrera basada en pol ímero y/o películas termocróm icas formadas en las superficies de substratos pretratados han mejorado dramáticamente la adhesión al substrato.

RECUBRI MI ENTOS DE BAJA EM ISIVI DAD Los recubrim ientos de baja emisividad (baja-e) pueden combinarse con capas termocrómicas absorbedoras de energ ía luminosa para proporcionar una estructura de ventana que es una barrera de calor más eficiente que tal ventana sin un recubrimiento de baja-e. Esta combinación es un aspecto significativo de la presente invención. Un recubrimiento o capa de baja-e puede estar en la capa termocrómica o una capa contigua a ella. De manera alternativa, una capa de baja-e puede estar ubicada a través del espacio de la capa termocrómica en una estructura de ventana que involucra dos o más substratos separados. De manera alternativa, puede proporcionarse una capa de baja-e en el lado de un substrato opuesto a la capa termocrómica. Una estructura ventajosa y preferida para una ventana termocrómica de la invención se describe con detalle más adelante. Muchas otras estructuras son posibles, pero esta sirve para ilustrar la ventana que incorpora un recubrimiento de baja-e en la estructura de ventana. En un cristal doble, (doble substrato) , o estructura de ventana aislada, existe un espacio entre dos substratos, la capa termocrómica preferiblemente estaría ubicada en el substrato que está en el exterior, (es decir, al aire libre) y de preferencia en el lado del substrato en contacto con el espacio entre los substratos. Un recubrim iento de baja-e podría ser proporcionado en la capa termocrómica, sin embargo, si existe solo una capa de baja-e presente, de preferencia se ubica en el otro substrato, (es decir, el que está bajo techo), y de preferencia en el lado de ese substrato en contacto con el espacio entre los substratos. De esta manera, en el caso preferido, la capa termocróm ica y la capa de baja-e se enfrentarían una con otra a través del espacio. Cuando una capa termocrómica de una ventana de esta invención está en una estructura de ventana aislada y está en luz solar directa en un día templado o caliente, está en su condición más absorbedora de energ ía luminosa. La energ ía luminosa absorbida se convierte de preferencia, exclusivamente a calor y la capa termocrómica está a una temperatura elevada. La energ ía calorífica en la capa termocrómica es transferida desde la capa hasta los alrededores mediante conducción , convección y radiación, (emisión de luz infrarroja de longitud de onda larga). En un cristal doble, la estructura de ventana aislada con recubrimientos en las ubicaciones preferidas descritas antes, algo del calor en la capa termocrómica es transferido a través de cualquier otro recubrim iento que esté presente, al exterior del substrato que la capa termocrómica es recubierta en y desde que el calor es transmitido por conducción, convección y radiación al exterior. Algo del calor es conducido, ya sea directamente o a través de cualquier sobre-recubrim iento que esté presente, al espacio entre los substratos y desde ahí, el calor puede ser conducido mediante conducción normal y por convección de cualquier gas presente en el espacio al otro substrato. El calor conducido mediante conducción normal (es decir, debido a la energ ía cinética del movimiento aleatorio de los átomos o moléculas de gas) , puede minim izarse al tener un vacío parcial en el espacio o al elegir un gas para el espacio con pobre conductividad térmica, tal como, dióxido de carbono, hexafluoruro de azufre, argón, criptón o xenón . La conducción de calor por convección de gas en el espacio, puede minimizarse mediante la elección de un gas con alta viscosidad cinemática y la convección apropiada min imizando la separación entre los substratos. Sin embargo, un mayor mecanismo de transferencia de calor permanece vía radiación tipo cuerpo negro desde la capa termocrómíca caliente o sobre-recubrimiento, si está presente, al substrato interior y desde ahí hasta el interior del edificio o vehículo. En general, los recubrimientos de baja-e no solo son radiadores pobres de luz infrarroja de longitud de onda larga, son buenos reflectores de esta luz. De esta manera, la radiación em itida desde la capa o capas calientes en el lado interno del substrato exterior, es reflejada nuevamente al substrato exterior mediante un recubrimiento de baja-e en el lado interno del substrato interior. En el substrato exterior, la radiación reflejada es reabsorbida y al menos una porción significativa es transferida por último al ambiente exterior. En esta manera, la combinación de un recubrimiento de baja-e y una capa termocrómica coloreada actúa como una barrera substancial al calor de la radiación solar directa incidente en una ventana de la invención, reduciendo así la formación de calor en un edificio, estructura o veh ículo en un d ía soleado, caluroso. El uso de críptón como el gas entre los substratos de doble cristal o estructuras de ventanas termocrómicas tipo vidrio aislado, es particularmente ventajoso. El criptón tiene menos de la m itad de la conductividad térmica del argón o el aire, y de esta manera es un pobre conductor de calor mediante conducción normal. Sin em bargo, el criptón tiene una viscosidad cinemática significativamente menor que el argón o aire, y de esta manera es más propenso a conducir calor por convección. La separación minimizadora de transferencia de calor, óptima, entre cristales en una ventana de doble cristal con criptón en la separación , es aproximadamente la mitad de la separación ótpima para argón o aire. Esta separación más pequeña significa que existe menos gas en el espacio y la expansión global de gas conforme se calienta es significamente menor con criptón en su separación óptima, simplemente debido a que existe menos gas presente. Esto es muy importante para ventanas termocrómicas, las cuales se vuelven más calientes en su uso como ventanas bloqueadoras y absorbedoras de energ ía, debido a que demasiada expansión del gas puede colocar tensión dañina en los sellos que sostienen los cristales de ventanas juntos e Incluso resulta en la ruptura de los substratos de ventana por sí m ismos. Otras estructuras son posibles para esta com binación de recubrimientos, por ejemplo, una en la cual el recubrimiento de baja-e es un sobre-recubrimiento de la capa termocrómica de una ventana de doble cristal. En este caso, la pobre o baja velocidad de emisión de radiación infrarroja de recubrimiento de baja-e, minim iza la transferencia de calor de radiación del substrato exterior al substrato interior. Otra posibilidad es para recubrimientos de baja-e para ser reubicados tanto en los substratos exterior como interior de la estructura de ventana de doble cristal. Una discusión detallada de recubrimientos de baja-e y diseño de ventanas con recubrimientos de baja-e está dada por T. E. Johnson en "Low E Glazing Desígn Guide" (Gu ía de diseño de vidriado de baja-e), Butterworth y Heinenmann (1 991 ). Los recubrim ientos o capas de baja-e preferidos son pilas de capas delgadas de óxidos metálicos alternadas con capas transparentes, delgadas, de metal. Por ejemplo, una capa transparente y delgada de plata entre dos capas transparentes y delgadas de óxido de cinc para antí-reflejar la capa de plata, dan una capa de baja-e de tranmisión de luz alta con una emisívidad tan baja como aproximadamente 0.1 . También se prefieren capas delgadas de sem iconducotres de óxido metálico entorpecidas de manera degenerativa, tales como óxido de estaño entorpecido con flúor y óxido de indio entorpecido con estaño. Estos recubrimientos de óxido metálico pueden ser de color suprim ido por uno o más sub-recubrimientos y pueden alcanzar fácilmente una emisividad de menos de 0.2. Se prefieren los recubrimientos de baja-e con una emisividad de menos de 0.2. Ejemplos de vidrio recubierto de baja-e, comercialmente disponible, adecuados para usarse en la presente invención, son TEC 1 5 y Energy Advantage® Low-E, disponibles de Pilkington-Libbey Owens Ford de Toledo, Ohio; LoÉ-178 y LoE2 disponibles de Cardinal Glass de Spring Green , Wisconsin; Comfort E y Comfort E2 disponibles de AFG I ndustries, I nc. de Kingsport, Tennessee y Sungate® 100, Sungate®500 y Sungate®1 000 disponibles de PPG I ndustries, I nc. de Pittsburgh, Pennsylvania. Un ejemplo de un plástico recubierto de baja-e preferido son las películas de poliéster Solis® disponibles de Southwall Technologies de Palo Alto, California. El espectro de transmisión de una pieza de vidrio TEC 1 5 se muestra como curva 1 de la Figura 4. La disminución en transm isión en longitudes de onda más largas que aproximadamente 1400 nanómetros mostrada en la Figura 4, se debe principalmente a un aumento en la reflectancia de luz NIR a estas longitudes de onda más largas.

Dispositivo de control En muchas de las modalidades de esta invención, los dispositivos de esta invención cambian espontáneamente para proporcionar bloqueo de energía bajo las condiciones apropiadas de temperatura y dirección de la luz solar sin mecanismos de control e intervención del usuario. Otras modalidades de esta invención proporcionan dispositivos que pueden ser controlados por usuarios o pueden ser controlados automáticamente mediante, por ejemplo, mecanismos de control electrónico, si así se desea. La reducción de luz controlable se alcanza al proporcionar un medio para calentar la capa termocrómica, tal como una capa conductora transparente en contacto térmico con la capa termocrómíca y una fuente de electricidad para calentar de manera resistiva la capa conductora transparente y con ello, la capa termocrómica. La cantidad de energ ía eléctrica proporcionada al conductor transparente puede ser controlada por el usuario mediante, por ejemplo, el uso de un reóstato o puede ser controlada por un circuito electrónico que toma en consideración cosas tales como el momento del d ía, la orientación del sol o la temperatura ambiente, exterior. Si se proporciona una capa de baja-e en la capa termocrómica o cualquier sobre-recubrimiento está presente, la capa de baja-e puede servir como una capa calentadora resistiva cuando se desee y puede proporcionar un carácter de baja em isividad cuando el calentamiento resistivo no esté en uso. Esto puede ser útil para una ventana que bloquearía de manera espontánea la formación de calor solar en días veraniegos templados y sería controlada por el usuario para bloquear la formación de calor solar en días soleados de invierno.

Estructuras de ventana Los dispositivos de la invención que son ventanas, pueden tener un número de estructuras diferentes dependiendo del tipo de ventana, la ubicación y orientación en el edificio o vehículo y las condiciones climáticas en la región en que se usa la ventana. La instalación en el edificio y/o vehículo normalmente es por medio de tecnologías estándares como armazones, montantes y tiras de plástico moldeadas en el vidrio para adhesión al marco de la ventana. La Figura 1 ¡lustra varias de las novedosas estructuras posibles con la combinación única de capas descritas en la invención. La Figura 1 es ilustrativa de las estructuras posibles para ias ventanas de la invención y no significa que sea una lista exhaustiva de estructuras posibles. La Figura 1 a muestra una estructura de ventana 1 0, la cual está comprendida por un substrato 20, el cual está en contacto con una capa de barrera 30, que a su vez está en contacto con una capa absorbedora de energ ía luminosa estática 40, que a su vez está en contacto con una capa termocrómica 50, que a su vez está en contacto con una capa de sobre-recubrimiento protector 60, que a su vez está en contacto con una capa de baja-e 70. En la Figura 1 a, la capa de barrera y la capa absorbedora de energ ía de luz estática puede comprender una capa simple con propiedades de ambas capas. De manera alternativa, la capa absorbedora de energía de luz estática y la capa termocrómica puede comprender una capa simple con propiedades de ambas capas. La estructura de ventana en 1 a pretende ser instalada en un edificio o vehículo con el substrato 20 mirando al exterior o al sol , y la capa de baja-e 70 mirando al interior. La Figura 1 b muestra una estructura alternativa 1 0 comprendida por un substrato 20, el cual está en contacto con una capa termocróm ica 50, que a su vez está en contacto con una capa de baja-e 70. En la Figura 1 b, el substrato incorpora opcionalmente propiedades de barrera. El substrato y/o la capa termocrómica opcionalmente incorpora propiedades absorbedoras de energ ía luminosa estática. La capa de baja-e incorpora opcionalmente propiedades de sobre-recubrimiento protector. La estructura de ventana en 1 b pretende ser instalada en un edificio o vehículo con el substrato 20 mirando al exterior o al sol y a capa de baja-e 70 mirando al interior. La Figura 1 c muestra una estructura alternativa 1 0 comprendida por un substrato 20, que está en contacto con una capa de barrera 30, que a su vez está en contacto con una capa termocrómica 50, que a su vez está en contacto con otro substrato 21 , que a su vez está en contacto con una capa de baja-e 70. En la Fig ura 1 c, el substrato 20, el substrato 21 , la capa de barrera y/o la capa termocrómica opcionalmente incorporan propiedades absorbedoras de energ ía luminosa estática . La estructura de ventana en 1 c pretende ser instalada en un edificio o veh ículo con el substrato 20 mirando al exterior o al sol y la capa de baja-e 70 mirando al interior. La Figura 1 d muestra una estructura alternativa 1 1 , en la cual cualquiera de las estructuras 1 0 de las Figuras 1 a-1 c se combina con un espacio de gas o vacío 80 y otro substrato 22, el cual está en contacto con una capa de baja-e 71 . En la Figura 1 d, la capa de baja-e en la estructura 1 0 y la capa de baja-e en contacto con el substrato 22 son opcionales. Sin embargo, es preferible que una o ambas estén presentes en la estructura 1 1 . La estructura de ventana en 1 d pretende ser instalada en un edificio o vehículo con la estructura 1 0 mirando al exterior o al sol y el substrato 22 mirando al interior.

Ejemplo 1 Se prepara una ventana termocrómica al laminar una pieza de vidrio con propiedades de barrera de longitud de onda corta a una pieza de vidrio recubierta con una capa de baja-e junto con una película de polímero termocrómica como la capa laminante. La pieza de vidrio con propiedades de barrera de longitud de onda corta es un vidrio de filtro de corte de 495 nanómetros obtenido de Edmund Scientifíc Company de Barrington, Nueva Jersey. La pieza de vidrio recubierta con una capa de baja-e es una pieza de vidrio TEC 1 5 disponible de Pilkington-Libbey Owens Ford de Toledo, Ohio. La capa de película polimérica termocrómica se prepara a partir de una solución de carbonato de propileno conteniendo 0.3 gramos de pol ¡(vinil acetato) , (peso molecular promedio ca. 1 67, 000) y 0.3 gramos de 2-hidroxi-4-metoxi-benzofenona, am bos disponibles de Aldrich Chemical Company Inc. de Milwaukee, Wisconsin, y 1 0 m iligramos de Reversacol Palatenate Purple, (un compuesto tipo espirooxazina disponible de Keystone Aniline Corporation de Ch icago, I llinois). Varias gotas de la solución viscosa fueron esparcidas en el lado no recubierto del vidrio TEC 15 y se permite que esta solución se seque en un horno a 60°C durante 20 horas. Esta pel ícula es de naturaleza fotocrómica, ya que la exposición a la luz solar provocó inmediatamente que la pel ícula inicialmente verde medio se volviera azul verdoso obscuro. La pel ícula es de naturaleza termocrómica porque el calentamiento de la pel ícula desde temperatura ambiente hasta 70°C, en la ausencia de luz solar, provocó que la película se volviera en verde azuloso progresivamente más obscuro. La película polimérica así obtenida es pegajosa y un tanto dócil aún después del secado, de manera que la laminación de la pieza de vidrio con propiedades de barrera de longitud de onda corta a la pieza de vidrio TEC 15 se logra simplemente al presionar el vidrio de barrera sobre la película polimérica termocrómica. La ventana laminada así obtenida es de color verde azulado medio en el área de ia capa termocrómica. No se observó coloración fotocrómica cuando la ventana se expuso a luz solar directa durante varios minutos, con el vidrio de barrera mirando al sol y la capa de baja-e mirando lejos del sol. En la exposición a luz solar directa, con la misma orientación al sol, durante un periodo prolongado, (al menos 20 minutos), a una temperatura ambiente de aproximadamente 31 °C, la temperatura de la ventana se elevó a 53°C. La ventana en el área de la capa termocrómica cambió de verde medio a verde azulado notablemente más obscuro en apariencia conforme se eleva la temperatura. De esta manera, la fotocoloración de la ventana se suprimió y la coloración térm ica debido a la temperatura ambiente templada y la exposición de luz solar directa fue significativa aún cuando puede haber habido una pequeña cantidad de fotoblanqueo debido a la porción visible de la luz solar.

Ejemplo 2 Se preparó una ventana termocróm ica a partir de una lámina de vidrio EverGreenMR lam inado a una lámina de Energy Advantage® Low-E, ambos disponibles de Pilkington-Libbey Owens Ford de Toledo, Ohio. Las piezas de vidrio fueron lam inadas juntas mediante vaciado de solvente de una película de polí(vinil acetato), (peso molecular promedio ca. 1 67, 000), 2-hidroxi-4-metoxi-benzofenona, ambos disponibles de Aldrich Chemical Company Inc. de Milwaukee, Wisconsin, y Reversacol Palatenate Purple, (un compuesto tipo espirooxazina disponible de Keystone Aniline Corporation de Chicago, I llinois), de una solución de carbonato de propileno en un lado del vidrio EverGreenMR y en el lado del vidrío Energy Advantage® opuesto al recubrimiento de baja-e. Después de que el carbonato de propileno se había evaporado, las películas poliméricas fueron presionadas juntas y calentadas para formar una pel ícula uniforme simple de 0.026 centímetros de espesor. A una temperatura de 23°C bajo techo, en luz ambiente normal, la ventana fue de color moderadamente verde. Esta ventana se expuso a la luz solar, con el lado de vidrio EverGreenMR del laminado m irando al sol y la capa de baja-e mirando lejos del sol , en un día templado, (temperatura ambiente, exterior, 32°C) . La ventana se volvió de color más obscuro de lo que aparentemente fue actividad fotocrómica. Después de varios minutos, la exposición a la luz solar provocó que la temperatura de la ventana se elevara a 35°C y la ventana se volvió menos coloreada. Después de un total de aproximadamente 20 minutos, la temperatura de la ventana se elevó a 54°C y la capa termocróm ica se había obscurecido progresivamente otra vez a un matiz azul/verde casi tan obscuro como aquél que se produjo inícialmente por la actividad fotocrómica. Con la ventana a 23°C y luz de longitudes de onda más cortas que aproximadamente 495 nanómetros bloqueada ai colocar un filtro de corte sobre el vidrio EverGreenM R, no se observó obscurecim iento en el color en la exposición a luz solar debido a que toda la actividad fotocrómica pareció ser suprimida. Esto fue por exposición de la ventana a la luz solar con el filtro de corte mirando al sol y la capa de baja-e mirando lejos del sol. La exposición adiciona a la luz solar provocó que la ventana incrementara en temperatura y coloración como antes. Cuando la ventana, (sin el filtro de corte) , se calentó en el compartimiento de muestra de un espectrofotómetro al pasar corriente eléctrica a través de la capa de baja-e, la absorción de la ventana aumentó con la temperatura como se muestra en la Figura 2. Aunque los espectros en la Figura 2 se midieron con la ventana en la obscuridad, una comparación visiual de ia obscuridad de color de la ventana calentada a luz ambiente, con la obscuridad del color de la ventana calentada mediante exposición a luz solar, mostró de manera notable, que poco fotoblanqueo inducido por luz visible, si acaso, ocurrió en la luz solar para este sistema termocrómico.

Ejemplo 3 Se preparó una capa termocrómica en el lado sin recubrir de una lámina de vidrio TEC 1 5 disponible de Pilkington-Libbey Owens Ford de Toledo, Ohio, al esparcir varias gotas de una solución de 0.3 gramos de poli(vinil acetato) (peso molecular promedio ca. 1 67,000) , 0.3 gramos de 2-hidroxi-4-metoxi-benzofenona y 1 0 miligramos de Reversacol Palatenate Purple, (un compuesto tipo espirooxazina disponible de Keystone Aniline Corporation de Chicago, Illinois) disuelto en 0.4 gramos de acetona y 0.4 gramos de carbonato de propileno. Se permitió que los solventes se evaporaran a temperatura ambiente durante aproximadamente 1 hora, y entonces a 60°C durante aproximadamente 1 6 horas. Se formó una película verde, ligeramente pegajosa, de aproximadamente 0.02 centímetros de espesor. Cuando el vidrio y la capa termocrómica se calentaron al pasar corriente a través de la capa de baja-e, conductora, transparente, en la lámina de vidrio, la capa termocrómica se obscureció progresivamente a verde obscuro. Los espectros de la película termocrómica en la lámina de vidrio a 25°C, 45°C, 65°C y 85°C se muestran por la líneas delgadas en la Figura 3. Los espectros a 85°C se calculan para D65 iluminador y un observador de 2 grados para tener valores L*, a* y b* de C. I . E. 1 976 de 49.4, -26.1 y -3.9 respectivamente, lo cual dio lugar a un valor de C*ab de 26.4, (ver "Principies of Color Technology, 2nd Edition" (Principios de la tecnolog ía de color, 2a edición) , F.W. Billmeyer Jr. Y M. Saitzman , John Wiley and Sons, I nc. ( 1 981 ) para una discusión de coordenadas de color) . Se preparó una capa termocrómica en el lado sin recubrir de una lámina de vidrio TEC 1 5 disponible de Pilkington-Libbew Owens Ford de Toledo, Ohio, al esparcir varias gotas de una solución de 0.3 g ramos de poli (vín il acetato), (peso molecular promedio ca. 1 67, 000), 0.3 gramos de 2-hidroxi-4-metoxi-benzofenona, aproximadamente 5 miligramos de Reversacol Palatenate Purple, (un compuesto tipo espirooxazina disponible de Keystone Anilíne Corporation de Chicago, I llinois), aproximadamente 5 miligramos de 1 ', 3 '-dihidro- 1 ', 3', 3'-tpmetil-5'-metoxi-6-nitroespiro[2H-1 -benzopiran-2,2'-(2H)-indol], (Chroma Dye 88 disponible de Chroma Chemicals I nc. de Dayton, Ohio), disueltos en 0.7 gramos de carbonato de propileno. Se permitió que el solvente se evaporara a 60°C durante aproximadamente 16 horas. Se formó una pelícu la café grisáceo/rojizo, ligeramente pegajosa, de aproximadamente 0.02 centímetros de espesor. Cuando el vidrio y la capa termocrómica se calentaron al pasar corriente a través de la capa de baja-e, conductora, transparente en el lámina de vidrio, la capa termocrómica se obscureció progresivamente a g ris azulado bastante obscuro. Los espectros de la película termocrómica en la lámina de vidrío a 25°C, 45°C, 65°C y 85°C se muestran por las l íneas gruesas en la Figura 3. Los espectros a 85°C se calculan para D65 iluminador y un observador de 2 grados para tener valores de L*, a* y b* de C. I . E. 1 976 de 50.7, -12.7 y -1 1 .0 respectivamente, lo cual da lugar a un valor de C*ab de 16.8, el cual es significativamente más pequeño que el C*ab de 26.4 para la película con Reversacol Palatenate Purple como el único material termocrómico. Esto significa que la combinación de materiales termocrómicos da una película con un color que es menor en intensidad del color y es más opaca o de color más gris. Una película preparada con Chroma Dye 88 como los únicos materiales termocrómicos, se vuelve café rojizo obscuro sobre el calentamiento y también parece de color menos gris que la pel ícula con la combinación de materiales termocróm ícos.

Ejemplo 4 Se preparó una capa termocrómica al vaciar por solvente una película a partir de una solución de 0.24% en peso de lactona de cristal violeta y 4.7% en peso de poli(vinil butiral-co-alcohol vinílico-co-acetato de vinilo) , (88% de viníl butiral, peso molecular promedio de 50,000 hasta 80,000) ambos disponibles de Aldrich Chemical Company Inc. de Milwaukee, Wisconsin y 0.47% en peso de ácido octadecilfosfóníco disponible de Alfa Aesar de Ward Hill, Massachusetts disuelto en una mezcla en peso igual de acetato de etilo y acetato de amilo en una pieza de vidrio TEC 1 5. Después de la evaporación de los solventes, la composición de la pel ícula fue aproximadamente 5% en peso de lactona de cristal violeta y 10% en peso de ácido octadecilfosfónico en la matriz polímérica de poli(vinil butiral-co-alcohol vin ílíco-acetato de vinilo). Seg ún se preparó, la película fue de 0.02 centímetros de espesor y fue casi incolora pero un tanto nebulosa o disem inadora de luz a 25°C. Sobre el calentamiento a 50°C, la película se volvió clara y de color azul brillante.

Ejemplo 5 Se preparó una capa de barrera de UV en una pieza de vidrío de 0.1 centímetro de espesor al vaciar por solvente una capa de 0.02 centímetros de espesor, la cual era de 33% en peso de 2-hidroxi-4-octiloxibenzofenona en poli(víníl bitural-co-alcohol vinílico-co-acetato de vinílo), (88% de vinil butiral, peso molecular promedio de 50,000 a 80,000). Los solventes usados fueron acetato de etilo y acetato de amilo. Tanto la benzofenona como el copolímero de butiral fueron obtenidos de Aldrich Chemical Company Inc. de Milwaukee, Wisconsin. El espectro de transm isión de esta capa de barrera en la pieza de vidrio después de la evaporación de los solventes se muestra como curva 3 en la Figura 4.

Ejemplo 6 Se preparó una barrera a luz UV y SWV en una pieza de vidrio de 0.1 centímetros de espesor al vaciar por solvente una capa de 0.02 centímetros de espesor, la cual fue 1 7% en peso de 2-hídroxi-4-octiloxibenzofenona y 5% en peso de amarillo quinolina en poli (vi nif butiral-co-alcohol vin ílico-co-acetato de vinilo), (88% de vinil butiral, peso molecular promedio de 50, 000 a 80, 000). Los solventes usados fueron acetato de etilo y acetato de amílo. La 2-hidroxi-4-octiloxibenzofenona, amarillo quinolina y el copolímero de butiral fueron obtenidos de Aldrich Chemical Company Inc. de Mílwaukee, Wisconsin . El espectro de transmisión de esta capa de barrera en la pieza de vidrio después de la evaporación de los solventes se muestra como la curva 4 de la Figura 4.

Ejemplo 7 Se preparó un dispositivo termocrómico para usarse como una ventana o una contraventana al vaciar por solvente una película que era de 9.4% en peso de Reversacol Sea Green, 45.3% en peso de 2-hidroxi-4-octíloxibenzofenona (un estabilizante de UV) y 45.3% en peso de poli(vinil butiral-co-alcohol vin ílico-co-acetato de vinilo), (88% de vin il butíral, peso molecular promedio de 50, 000 a 80, 000) a partir de una solución de estos materiales en mezcla 50/50 de acetato de etilo y acetato de amilo en una pieza de vidrio TEC 1 5. El alto contenido de 2-hidroxi-4-octiloxibenzofenona pareció plastificar la película haciendo fácil lam inar una pieza de vidrio de ventana clara al vidrío TEC 1 5 después de que los solventes se habían evaporado. Al aplicar presión a 60°C, la película polímérica termocrómica se presionó hasta una pel ícula uniforme de 0.025 centímetros de espesor entre las dos piezas de vidrio, al usar separadores de mono-filamentos de nylon de 0.025 centímetros de espesor entre las piezas de vidrio. Se cree que tanto el poli(vínil butiral-co-alcohol vinílica-co-acetato de vínilo) como la 2-hidroxi-4-octíloxibenzofenona proporcionan una ambiente particularmente adecuado para la actividad termocrómica del Reversacol Sea Green . La pieza de vidrio TEC 1 5 fue más grande que la pieza de vidrio de ventana en dos lados opuestos, de manera que el contacto eléctrico podría hacerse en cualquier lado del recubrimiento conductor transparente en el vidrío TEC 15 con sujetadores de papel, cargados con resorte, eléctricamente conductores. Se conectó un suministro de energ ía de corriente alterna, de voltaje variable, a los sujetadores y la ventana o contraventana se calentó a, y se controló a varias temperaturas, al aplicar varias cantidades de energ ía al dispositivo. Las propiedades ópticas del dispositivo se midieron en un espectrofotómetro en una serie de temperaturas y las propiedades medidas y aquéllas calculadas de los espectros resultantes, se muestran a continuación: Temperat ura max Ab so rbancia a ?may Luz blanca % T 25 631 0.7 38.7 35 628 1 .01 29.2 45 627 1 .44 20.2 55 624 1 .83 14.8 65 61 9 2.26 1 0.7 75 622 2.85 7.0 85 617 3.24 5.1 Aún cuando el dispositivo inicia con una transmisión a ?max de solo aproximadamente 20% a 25°C, su transmisión a ?max disminuye sobre el rango de 25°C hasta 85°C hasta aproximadamente 0.06% por un cambio impresionante de sobre 330 a 1 en este rango de longitud de onda.

Ejemplo conceptual 1 Un separador de ventana de doble cristal, de aluminio, de 0.6 centímetros de ancho, se une al lado de capa de baja-e de la ventana del Ejemplo 2 y el filtro de corte de 495 nanómetros se une al lado de vidrio EverGreenM R del laminado. Una segunda lámina de Energy Advantage® Low-E disponible de Pilkington-Libbey Owens Ford de Toledo, Ohio, está unida al otro lado del separador de ventana de doble cristal, de aluminio, con el recubrimiento de baja-e mirando hacia adentro hacia la primera capa de baja-e. Se coloca un desecante en el separador de aluminio y el espacio entre los cristales de vidrio se llena con gas criptón. La ventana es vidriada en una estructura de edificio con la siguiente orientación iniciando desde el lado de exposición a la luz solar, exterior: vidrío de filtro de corte de 495 nanómetros, vidrio EverGreenM R, capa termocróm ica, vidrio Energy Advantage®, capa de baja-e de vidrio Energy Advantage®, gas críptón , capa de baja-e de vidrio Energy Advange®, vidrio Energy Advantage®, interior del edificio. Este sistema de ventana debería permitir radiación solar substancial en el edificio bajo condiciones donde la luz solar no es directa y/o la temperatura exterior es fresca, debido a que debería tener lugar muy poco obscurecimiento de la capa termocrómica bajo estas condiciones. Este sistema de ventana debería proporcionar bloque de energ ía solar substancial cuando la luz solar está directamente en la ventana, en especial en días templados debido a que la capa termocrómica debería obscurecerse significativamente bajo estas condiciones. Incluso en días templados, la transferencia de calor debida al gas en el espacio y la expansión térmica del sistema de ventana, debido a la expansión del gas, debería ser minimizada debido a una delgada separación entre los cristales y el uso de gas criptón en la separación. ' — 10 Ejemplo conceptual 2 Se prepara una ventana termocrómica a partir de una lámina de vidrio EverGreenMR disponible de Pilkington-Libbey Owens Ford de Toledo, Ohio, laminado a una lámina de LoE2 disponible de Cardinal Glass de Spring Green , Wisoconsin. La lámina de vidrio EverGreen R es recubierta 15 en un lado, sobre un área de 900 centímetros cuadrados, con una solución de 20 gramos de p o I i ( v i n i I butiral-co-alcohol vinílico-co-acetato de vinilo) , (88% de viníl butiral, peso molecular promedio de 50,000 a 80,000) y 5 ! gramos de 2-hidroxi-4-octiloxibenzofenona en 50 mililitros de acetato de amilo y 50 mililitros de acetato de etilo. La lámina de LoE2 es recubierta 20 en el lado opuesto del recubrimiento de baja-e, sobre un área de 900 centímetros cuadrados, con una solución de 20 gramos de p o I i ( v i n i i butiral- co-alcohol vinílico-co-acetato de vinilo), (88% de vinil butiral, peso molecular promedio de 50,000 a 80,000), 5 gramos de 2-hidroxi-4- octiloxibenzofenona y 1 gramo de Reversacol Aqua Green en 50 mililitros 25 de acetato de amilo y 50 mililitros de acetato de etilo. Se permite que el solvente se evapore a partir de soluciones para formar una capa de barrera en la lámina de vidrio EverGreenMR y una capa termocrómica en la lámina de vidrio LoE2. Las dos piezas de vidrio, con las capas poliméricas mirando unas a otras, se alimentan juntas a través de un conjunto de rodillos de compresión calentados y subsecuentemente se calientan a aproximadamente 90°C durante 20 minutos. El proceso de laminación es completado en un procedimiento de autoclave como aquél usado para laminar parabrisas automotrices. Esta ventana es vidriada en un edificio con el vidrio EverGreenMR mirando al lado exterior, de exposición al sol, del edificio y la capa de baja-e del vidrio LoE2 m irando al interior del edificio. Con una temperatura exterior de 34°C y condiciones despejadas, soleadas, cuando la ventana es expuesta a luz solar directa desde el lado del vidrio EverGreenM R, la exposición de la ventana debería provocar que cambiara de verde medio a verde ligeramente más obscuro de aquél que se cree que sería una pequeña cantidad de actividad fotocrómica residual.

En la exposición continuada, la ventana debería incrementar en temperatura y volverse de apariencia verde progresivamente más obscuro.

Con una temperatura exterior de 14°C y condiciones despejadas, soleadas, cuando la ventana es expuesta a luz solar directa desde el lado del vidrío EverGreenM R, puede observarse una cantidad ligera de entintado. La exposición prolongada solo debería provocar un modesto aumento en la temperatura de la ventana y muy poco incremento en la coloración .

Ejemplo conceptual 3 Se prepara una ventana al recubrir un substrato de vidrio de 1 mm de espesor con una capa de barrera, una capa absorbedora de energ ía de luz estática, una capa termocrómica y una capa de sobre-recubrimiento protector. Antes de recubrir el vidrio con estas capas, es pretratado al sumergir el vidrio en una solución de 90% de alcohol isopropílico y 10% de agua conteniendo 3 porciento en peso de trimetoxísililpropil(pol¡eten¡mina) durante 5 m inutos, seguido por enjuaguar el vidrio con alcohol ¡sopropílíco y permitirle secarse. La capa de barrera tanto para luz UV como SWV, se prepara al disolver 20 gramos de polimetilmetacrilato, (peso molecular promedio ca. 996,000), 2 gramos de amarillo quinoiina, (Solvent Yellow 33, C. l . 47000) y 5 gramos de 2-hidroxí-4-octiloxibenzofenona en 14 gramos de acetona y 6 gramos de carbonato de propileno. La solución es esparcida uniformemente en el substrato de vidrio sobre un área de aproximadamente 1000 centímetros cuadrados. Se permite que los solventes se evaporen a temperatura ambiente durante 2 horas y en un horno a 60°C durante 1 6 horas, sobre lo cual puede obtenerse una capa libre de pegajosidad con excelentes propiedades de barrera de UV y SWV. La capa absorbedora de energía de luz estática, se prepara al disolver 20 gramos de polimetilmetacrilato (peso molecular promedio ca. 996,000), 5 gramos de 2-hidroxi-4-octiloxibenzofenona y 1 gramo de 4,6-dinitro-4'-metil-2,2'-azodifenol, (Mordant Brown 6, C. l . 1 1 875) en 14 gramos de acetona y 6 gramos de carbonato de propileno. La solución es esparcida uniformemente en la capa de barrera sobre el área de aproximadamente 1000 centímetros cuadrados. Se permite que los solventes se evaporen a temperatura ambiente durante 2 horas y en un horno a 60°C durante 1 6 horas, sobre lo cual puede obtenerse una capa absorbedora de energía luminosa estática libre de pegajosidad. La capa termocrómica se prepara al disolver 20 gramos de polimetilmetacrilato, (peso molecular promedio ca. 996,000), 5 gramos de 2-hidroxi-4-octiloxibenzofenona y 0.5 gramos de Reversacol Sea Green, (un compuesto tipo espirooxazina disponible de Keystone Aniline Corporation de Chicago, Illinois), en 14 gramos de acetona y 6 gramos de carbonato de propileno. La solución es esparcida un iformemente en la capa absorbedora de energía luminosa estática sobre el área de aproximadamente 1000# centímetros cuadrados. Se permite que los solventes se evaporen a temperatura ambiente durante 2 horas y en un horno a 60°C durante 16 horas, sobre lo cual puede obtenerse una capa termocrómica libre de pegajosidad. La capa de sobre-recubrimiento protector se prepara al disolver 20 gramos de polimetilmetacrilto, (peso molecular promedio ca. 996, 000) y 2 gramos de 2,6-di-ter-butil-4-metilfenol en 14 gramos de acetona y 6 gramos de carbonato de propileno. La solución es esparcida uniformemente en la capa termocrómica sobre el área de aproximadamente 1000 centímetros cuadrados. Se permite que los solventes se evaporen a temperatura ambiente durante 2 horas y en un horno a 60°C durante 1 6 horas, sobre lo cual puede obtenerse una capa de sobre-recubrimiento protector libre de pegajosidad.

La exposición de la ventana a la luz solar en un día frío no debería provocar fotocoloración observable, muy poco calentamiento de la ventana y muy poca termocoloración . La exposición de la ventana a la luz solar en un día caluroso no debería provocar fotocoloración observable, sino resultar en calentamiento significativo de la ventana y termocoloración significativa. Cuando la ventana termocrómica es vidriada en una ventana de doble cristal con las capas poliméricas mirando al lado interior del marco, el otro cristal es una lámina de Sungate® 1 000 disponible de PPG Industries, Inc. de Píttsburgh, Pennsylvanía con el recubrimiento de baja-e mirando al lado interior del marco. La ventana debería proporcionar eficiencia de energ ía incrementada según se compara con ventanas de doble cristal normales cuando se instalan en un edificio con la pieza de vidrio de 1 mm mirando al exterior, seguida por las capas políméricas, el espacio de gas, la capa de baja-e y el vidrio Sungate® 1 00 con el vidrio Sungate®100 del lado sin recubrir mirando al interior del edificio.

Ejemplo conceptual 4 Una capa termocrómica que es propuesta por ser retroajustada a ventanas existentes, puede prepararse al recubrir una lámina de película de poliéster Solis® disponible de Southwall Technologies de Palo Alto, California, con una capa termocrómica y una capa de adhesivo de contacto con propiedades de barrera. La pel ícula Solis® puede ser recubierta en el lado opuesto al lado ya cubierto con el recubrimiento de baja-e, al esparcir una solución de p o I i ( v i n i I acetato), (peso molecular promedio ca. 167,000) , Keysorb 1 026, bis( 1 , 2,2, 6, 6-pentametil-4-piperidinil) (3, 5-di-terbutil-4-hidroxibencíl)butilpropanodioato y el Reversacol Palatenate Purple en tolueno en la película de poliéster, y permitir que el tolueno se evapore. Esta capa termocrómica es sobre-recubierta al atomizar una dispersión del absorbedor de UV Tinuvin® 213 disponible de Ciba Specialty Chemicals de Tarrytown, Nueva York en el adhesivo de contacto Fastbond R 30-NF disponible de 3M Company de St. Paul, Minnesota. Después de que la capa de adhesivo de contacto se ha secado, las piezas de la película se unen al lado de abajo del vidrio del quemacocos y lado interior de las ventanas laterales y trasera en el interior de un carro. La capa termocrómica, en conjunción con la capa de baja-e en el otro lado de la película de poliéster, debería ser efectiva para minimizar la formación de calor en el carro, particularmente cuando el carro está estacionado en luz solar directa en un d ía templado o caluroso. Otra pieza de esta película termocrómíca de retroajuste, se adhiere al lado interior del cristal interior de una estructura de ventana de vidrio aislada, de doble cristal. En esta configuración, la capa termocrómica en conjunción con el carácter de baja emisividad, debería proporcionar una barrera a la formación de calor de la luz solar directa. Habiendo descrito la invención con detalle y por referencia a modalidades específicas de la misma, será evidente que son posibles numerosas variaciones y modificaciones de la misma sin apartarse del espíritu y alcance de la invención como se define por las siguientes reivindicaciones:

Claims

REIVI N DI CACIONES 1 . Un dispositivo termocrómico que comprende: un substrato transmisor de luz; al menos un material termocrómico que cambia reversiblemente de absorber menos energ ía luminosa a absorber más energ ía luminosa conforme su temperatura aumenta; al menos un material con carácter absorbedor de energ ía luminosa residual. 2. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde al menos un material con carácter absorbedor de energ ía luminosa residual es un material termocrómico. 3. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde al menos un material con carácter absorbedor de energ ía luminosa residual es un materíal absorbedor de energía luminosa estática. 4. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde al menos un material absorbedor de energ ía lum inosa estática y al menos un material termocrómico tienen carácter absorbedor de energ ía luminosa residual. 5. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el material con carácter absorbedor de energía luminosa residual absorbe 5 porciento o más de la energía de luz solar incidente en el dispositivo. 6. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el material con carácter absorbedor de energ ía lum inosa residual absorbe 1 0 porciento o más de la energ ía de luz solar incidente en el dispositivo. 7. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el material con carácter absorbedor de energía de luz residual absorbe suficiente energ ía de luz solar para provocar un aumento de temperatura de 1 0°C o más en el material termocrómico cuando el dispositivo es expuesto a luz solar completa. 8. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el material con carácter absorbedor de energía lumiosa residual absorbe suficiente energía de luz solar para provocar un aumento de temperatura de 20°C o más en el material termocrómico cuando el dispositivo es expuesto a luz solar completa. 9. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el material termocrómico cambia de manera reversible de absorber menos energ ía lum inosa a absorber más energ ía lum inosa sobre el rango de temperatura de aproximadamente 30°C hasta 90°C. 1 0. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el material termocrómico es elegido de Reversacol Palatenate Purple, Reversacol Aqua Green, Reversacol Sea Green, Chroma Dye 37, Chroma Dye 88 y Chroma Dye 47. 1 1 . El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el material termocrómico es una mezcla de Reversacol Palatente Purple y Chroma Dye 88. 12. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde la intensidad de color del dispositivo en luz solar completa tiene un valor de C*a de menos de 20. 13. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde en donde el material termocrómico está presente en cantidad suficiente para dism inuir la transmisión de energ ía solar de dicho dispositivo por al menos 35 puntos porcentuales. 14. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el dispositivo incluye una barrera a luz UV. 15. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el dispositivo incluye una barrera a luz UV y luz SWV. 16. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el dispositivo incluye una capa de baja emisividad (baja-e) . 17. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el dispositivo incluye una capa de sobre-recubrimiento. 18. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el substrato es vidrio templado. 1 9. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el substrato tiene un radio no infinito de curvatura. 20. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el dispositivo incluye un promotor de adhesión . 21 . El dispositivo de la reivindicación 16, en donde la capa de baja-e proporciona carácter de sobre-recubrim iento. 22. El dispositivo de la reivindicación 14, en donde el dispositivo incluye una capa de baja-e. 23. Un dispositivo termocrómico que comprende: un substrato transmisor de luz; al menos un material termocrómico capaz de incrementar de manera reversible en ia absorción de luz conforme la temperatura del material termocrómico aumenta; al menos un material capaz de absorber luz solar incidente y provocar un aumento de temperatura en el material termocrómico presente cuando el dispositivo es expuesto a la luz solar. 24. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde al menos un material capaz de absorber luz solar incidente y provocar un aumento de temperatura, es un material termocróm ico. 25. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde al menos un material capaz de absorber luz solar incidente y provocar un aumento de temperatura, es un material absorbedor de energía luminosa estática. 26. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde al menos un material absorbedor de energía luminosa estática y al menos un material termocrómico son capaces de absorber la luz solar incidente y provocar un aumento de temperatura. 27. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde al menos un material capaz de absorber luz solar incidente y provocar un aumento de temperatura absorbe 5 porciento o más de la energ ía de luz solar incidente en el dispositivo. 28. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde al menos un material capaz de absorber luz solar incidente y provocar un aumento de temperatura, absorbe 1 0 porciento o más de la energ ía de luz solar incidente en el dispositivo. 29. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde al menos un material capaz de absorber luz solar incidente y provocar un incremento de temperatura, absorbe suficiente energ ía de luz solar para provocar un W aumento de temperatura de 10°C o más en el material termocrómico 5 cuando el dispositivo es expuesto a luz solar completa. 30. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde al menos un material capaz de absorber la luz solar incidente y provocar un aumento de temperatura, absorbe suficiente energía de luz solar para provocar un aumento de temperatura de 20°C o más en el material termocrómico 'á—\ ío cuando el dispositivo es expuesto a luz solar completa. 31 . El dispositivo de la reivindicación 23, en donde los materiales termocrómicos son capaces de aumentar de manera reversible en la absorción de luz sobre el rango de temperatura de aproximadamente 30 hasta 90°C. 15 32. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde el material termocrómico es elegido de Reversacol Palatenate Purple, Reversacol Aqua Green, Reversacol Sea Green , Chroma Dye 37, Chroma Dye 88 y f Chroma Dye 47. 33. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde los materiales 20 termocrómicos son una mezcla de Reversacol Palatenate Purple y Chroma Dye 88. 34. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde la intensidad de color del dispositivo en la luz solar completa tiene un valor de C*ab de menos de 20. 35. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde los materiales termocrómicos están presentes en cantidad suficiente para dism inuir la transmisión de energ ía solar de dicho dispositivo por lo menos 35 puntos ~ porcentuales. 5 36. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde el dispositivo incluye una barrera a la luz UV. 37. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde el dispositivo incluye una barrera a luz UV y luz SWV. 38. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde el dispositivo incluye | 10 una capa de baja-e. 39. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde el dispositivo incluye una capa de sobre-recubrimiento. 40. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde el substrato es vidrio templado. 15 41 . El dispositivo de la reivindicación 23, en donde el substrato tiene un radio no infinito de curvatura. 42. El dispositivo de la reivindicación 23, en donde el dispositivo W comprende un promotor de adhesión. 43. El dispositivo de la reivindicación 38, en donde la capa de baja-e 20 proporciona carácter de sobre-recubrimiento. 44. El dispositivo de la reivindicación 36, en donde el dispositivo comprende una capa de baja-e. 45. Una ventana termocrómica que comprende: un primer substrato transmisor de luz; 25 un segundo substrato transmisor de luz; al menos un material termocrómico, el cual cambia de manera reversible de absorber menos energía luminosa a absorber más energía luminosa conforme aumenta su temperatura; al menos un material con carácter absorbedor de energ ía luminosa 5 residual. 46. La ventana de la reivindicación 45, en donde la ventana incluye una barrera a luz UV. 47. La ventana de la reivindicación 45, en donde la ventana incluye una barrera a luz UV y luz SWV. 10 48. La ventana de la reivindicación 45, en donde la ventana incluye una capa de baja-e. 49. La ventana de la reivindicación 45, en donde los substratos están en relación separada y paralela. 50. La ventana de la reivindicación 49, en donde el espacio entre los 15 substratos es vaciado. 51 . La ventana de la reivindicación 49, en donde el espacio entre los substratos está lleno con gas. 52. La ventana de la reivindicación 51 , en donde el gas incluye criptón. 53. La ventana de la reivindicación 49, en donde al menos un material 20 termocrómico está presente en una capa en el lado del primero substrato que mira el espacio entre los substratos y la ventana es instalada en una estructura con el primer substrato mirando el exterior de dicha estructura. 54. La ventana de la reivindicación 53, en donde la ventana incluye una barrera a luz UV entre la superficie exterior del primer substrato y la capa 25 que comprende al menos un material termocrómico. 55. La ventana de la reivindicación 53, en donde la ventana incluye una barrera a luz UV y luz SWV entre la superficie exterior del primer substrato y la capa que comprende al menos un material termocróm ico. 56. La ventana de la reivindicación 53, en donde la ventana incluye una capa de baja-e en el lado del primer substrato que mira el espacio entre los substratos, estando en contacto dicha capa de baja-e con dicho espacio. 57. La ventana de la reivindicación 53, en donde la ventana incluye una capa de baja-e en el lado del segundo substrato q ue mira el espacio entre los substratos. 58. La ventana de la reivindicación 49, en donde cada uno de los substratos en la ventana incluye una capa de baja-e. 59. Una ventana termocrómica que comprende: un primer substrato transm isor de luz; un segundo substrato transmisor de luz; al menos un material termocrómico capaz de aumentar de manera reversible en absorción de luz conforme aumenta la temperatura del material termocrómico; al menos un material capaz de absorber luz solar incidente y provocar un aumento de temperatura en los materiales termocrómicos presentes cuando el dispositivo está expuesto a luz solar. 60. La ventana de la reivindicación 59, en donde la ventana incluye una barrera a luz UV. 61 . La ventana de la reivindicación 59, en donde la ventana incluye una barrera a luz UV y luz SWV. 62. La ventana de la reivindicación 59, en donde la ventana incluye una capa de baja-e. 63. La ventana de la reivindicación 59, en donde los substratos están en relación separada y paralela. 64. La ventana de la reivindicación 63, en donde el espacio entre los substratos es vaciado. 65. La ventana de la reivindicación 63, en donde el espacio entre los substratos se llena con gas. 66. La ventana de la reivindicación 65, en donde el gas incluye criptón. 67. La ventana de la reivindicación 63, en donde al menos un material termocrómico está presente en una capa en el lado del primer substrato que mira el espacio entre los substratos y la ventana es instalada en una estructura con el primer substrato mirando el exterior de dicha estructura. 68. La ventana de la reivindicación 67, en donde la ventana incluye una barrera a luz UV entre la superficie exterior del primer substrato y la capa que comprende al menos un material termocrómico. 69. La ventana de la reivindicación 67, en donde la ventana incluye una barrera a luz UV y luz SWV entre la superficie exterior del primer substrato y la capa que comprende al menos un materíal termocrómico. 70. La ventana de la reivindicación 67, en donde la ventana incluye una capa de baja-e en el lado del primero substrato que mira el espacio entre los substratos, estando en contacto dicha capa de baja-e con dicho espacio. 71 . La ventana de la reivindicación 67, en donde la ventana incluye una capa de baja-e en el lado del segundo substrato que mira el espacio entre los substratos. 72. La ventana de la reivindicación 63, en donde cada uno de los substratos en la ventana incluye una capa de baja-e. 73. La ventana de la reivindicación 45, en donde al menos un material con carácter absorbedor de energ ía luminosa residual es un material termocrómico. 74. La ventana de la reivindicación 45, en donde al menos un material con carácter absorbedor de energ ía luminosa residual es un material absorbedor de energía luminosa estática. 75. La ventana de la reivindicación 45, en donde el material con carácter absorbedor de energía luminosa residual absorbe suficiente energ ía de luz solar para provocar un aumento de temperatura de 10°C o más en el material termocrómico, cuando el dispositivo es expuesto a luz solar completa. 76. La ventana de la reivindicación 45, en donde el material termocrómico es elegido de Reversacol Palatenate Purple, Reversacol Aqua Green, Reversacol Sea Green , Chroma Dye 37, Chroma Dye 88 y Chroma Dye 47. 77. La ventana de la reivindicación 59, en donde al menos un material con carácter absorbedor de energía luminosa residual es un material termocrómico. 78. La ventana de la reivindicación 59, en donde al menos un material con carácter absorbedor de energ ía luminosa residual es un materíal absorbedor de energ ía luminosa estática. 79. La ventana de la reivindicación 59, en donde el material con carácter absorbedor de energía luminosa residual absorbe suficiente energía de luz solar para provocar un aumento de temperatura de 1 0°C o más en el material termocrómico cuando el dispositivo es expuesto a luz solar completa. 80. La ventana de la reivindicación 59, en donde el material termocrómico es elegido de Reversacol Palatenate Purple, Reversacol Aqua Green, Reversacol Sea Green, Chroma Dye 37, Chroma Dye 88 y Chroma Dye 47. 81 . El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el dispositivo incluye una capa conductora transparente en contacto térmico con el material termocrómico para calentar de manera resistiva el material termocrómico.