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Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, als Füllstoff in einer Polymermaterialzusammensetzung.
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Daneben betrifft die Erfindung eine Polymermaterialzusammensetzung unter Verwendung eines Füllstoffes in Form von Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten.
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Schließlich betrifft die Erfindung ein Formteil aus einer Polymermaterialzusammensetzung mit einem Füllstoff in Form von Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten.
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Polymermaterialzusammensetzungen werden im großen Umfang eingesetzt, um daraus Formteile herzustellen. Um die Eigenschaften der Polymermaterialzusammensetzung zu beeinflussen und insbesondere um diese maßzuschneidern, werden der Zusammensetzung Füllstoffe beigegeben. Dadurch kann das mechanische Verhalten sowie weitere Eigenschaften der Polymermaterialzusammensetzung entsprechend an die Bedürfnisse und Notwendigkeiten beispielsweise im Hinblick auf ihre Anwendung angepasst werden.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Verwendung eines Füllstoffs in einer Polymermaterialzusammensetzung anzugeben, mit dem die Eigenschaften der Polymermaterialzusammensetzung in ausgewogener Weise beeinflusst werden können.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Polymermaterialzusammensetzung anzugeben, die verbessert ist.
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Schließlich ist es noch Aufgabe der Erfindung, ein Formteil aus einer solchen verbesserten Polymermaterialzusammensetzung anzugeben.
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Die Lösung der ersten Aufgabe erfolgt gemäß Anspruch 1.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Es wurde erkannt, dass die Verwendung von Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, als Füllstoff in einer Polymermaterialzusammensetzung die gestellte Aufgabe vollumfänglich löst.
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Vernetztes Polymethylmethacrylat (PMMA) ist ein relativ inertes und stabiles Polymer, welches in Form von Partikel geeignet ist, als Füllstoff in einer Polymermaterialzusammensetzung eingesetzt zu werden.
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Die Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, und als Füllstoff in einer Polymermaterialzusammensetzung einsetzbar sind, enthalten dabei vernetztes Polymethylmethacrylat als Hauptkomponente. Der Gehalt der Partikel an vernetztem Polymethylmethacrylat kann dabei 40 bis 99 Gewichts-% betragen. Daneben können in den Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, auch weitere Stoffe enthalten sein. Ein solcher Stoff, der in den Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, ist beispielsweise Aluminiumhydroxid.
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Eine solche Zusammensetzung aus vernetztem Polymethylmethacrylat und Aluminiumhydroxid der Partikel ist besonders gut geeignet, als Füllstoff in einer Polymermaterialzusammensetzung Verwendung zu finden.
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Ein Vernetzungsgrad von 50 bis 85 % ist bei dem vernetzten Polymethylmethacrylat, das in den Partikel enthalten ist, bevorzugt. Bei einem solchen Vernetzungsgrad des vernetzten Polymethylmethacrylat sind die Partikel, in denen dieses enthalten ist, besonders hitzestabil und können auch bei höheren Temperaturen mit dem Polymermaterial gemischt und geformt werden.
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Die vernetztes Polymethylmethacrylat enthaltenden Partikel eignen sich dann besonders gut als Füllstoff, wenn diese einen Gehalt an vernetztem Polymethylmethacrylat von > 90 Gewichts-%, bevorzugt von > 93 Gewichts-% aufweisen.
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Bei einem solchen Gehalt an vernetztem Polymethylmethacrylat bei den als Füllstoff verwendeten Partikel ist eine besonders günstige Eignung als Füllstoff gegeben.
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Die Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, sollen dabei eine Korngröße von < 0,4 mm insbesondere von < 0,3 mm aufweisen.
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Bei dieser Korngröße lassen sich die Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, in besonders günstiger Weise als Füllstoff in der Polymermaterialzusammensetzung einarbeiten und darin homogen verteilen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, sich daraus auszeichnen, dass diese einen Siebrückstand nach ISO1624 von mindestens 97 % mit einer Korngröße kleiner oder gleich 250 Mikrometer aufweisen.
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Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, und die die vorstehend genannten Eigenschaften aufweisen, sind besonders vorteilhaft als Füllstoff in einer Polymermaterialzusammensetzung zu gebrauchen.
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Die Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, und als Füllstoff in einer Polymermaterialzusammensetzung genutzt werden, sind dann sehr vorteilhaft zu diesem Zweck einsetzbar, wenn diese eine Dichte nach ISO R-1183/A von 1,700 bis 1,770 Gramm pro Kubikzentimeter aufweisen.
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Bei einer solchen Dichte der Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, können diese als Füllstoff in einer Polymermaterialzusammensetzung günstig genutzt werden, um die Dichte der Polymermaterialzusammensetzung je nach den Bedürfnissen und Anforderungen einzustellen.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist sehr vorteilhaft, wenn die Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, sich dadurch auszeichnen, dass diese eine Schüttdichte nach ISO 60 von 420 bis 570 Gramm pro Liter aufweisen.
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Eine derartige Schüttdichte ist in besonderer Weise vorteilhaft für den Einsatz der Partikel als Füllstoff in einer Polymermaterialzusammensetzung, da hierdurch sowohl eine besonders einfache und homogene Verteilung des Füllstoffes in der Polymermaterialzusammensetzung ermöglicht wird, wie auch eine exakte Einstellung der Dichte der Polymermaterialzusammensetzung durch die eingesetzte Menge des Füllstoffes ermöglicht wird.
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Durch die vorliegende Erfindung gelingt es, in ausgewogener Weise das mechanische Verhalten und die Dichte einer Polymermaterialzusammensetzung durch die Zugabe eines Füllstoffs in Form von Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, einzustellen. Damit können positive Effekte erreicht werden, was die Längenausdehnung der Polymermaterialzusammensetzung, deren Elastizität, E-Modul, Bruchverhalten, hier die Schlagzähigkeit und die Bruchdehnung – insbesondere auch bei niedrigen Temperaturen – und weiterer mechanischer Parameter angeht. Somit kann durch die vorliegende Erfindung eine Polymermaterialzusammensetzung mit sehr guten maßgeschneiderten Eigenschaften bereitgestellt werden.
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Die Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Polymermaterialzusammensetzung an zugegeben, erfolgt gemäß Anspruch 7.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde als besonders vorteilhaft erkannt, wenn eine Polymermaterialzusammensetzung unter Verwendung eines Füllstoffes in Form von Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, wie vorstehend beschrieben, bereitgestellt wird.
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Eine solche Polymermaterialzusammensetzung ist in einfacher Weise zugänglich, in breiter Weise für die Herstellung von Formteilen anwendbar und bedingt durch die Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, kostengünstig verfügbar.
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Eine solche Materialzusammensetzung kann ein Polyvinylchlorid (PVC), ein Polyolefin, insbesondere ein Polypropylen (PP), ein Polyethylen (PE), das unvernetzt oder vernetzt ist, ein Polybutylen (PB), eine Mischung, ein Blend oder ein Copolymeres der Vorgenannten, ein halogeniertes Polyolefin, ein Polyamid, einen Polyester, ein Polystyrol, ein Polyurethan, insbesondere ein thermoplastisches Polyurethan (TPU), einen Polyether, ein Polysulfon, oder eine Mischung der Vorgenannten enthalten.
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Für die vorstehend genannten Polymermaterialien kann der Füllstoff in Form von Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, in vorteilhafter Weise eingesetzt werden.
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Es gelingt damit in einfach Weise, die mechanischen Eigenschaften der Polymermaterialzusammensetzung, die die vorgenannten Polymermaterialien enthält, nach den jeweiligen Bedürfnissen und Anforderungen einzustellen.
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In einer sehr günstigen Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Phasenvermittler eingesetzt wird, um die Haftung zwischen den Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, und dem Polymermaterial, in dem die Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, vorhanden sind, zu verbessern. Ein solcher Phasenvermittler kann in der Matrix des Polymermaterials eingesetzt sein. In einer alternativen Ausführung kann vorgesehen sein, den Phasenvermittler auf den Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, aufzubringen. Durch die verbesserte Haftung zwischen den Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, und dem Polymermaterial wird das mechanische Verhalten der Polymermaterialzusammensetzung, die Partikel beinhaltet, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, verbessert. Es gibt dabei eine große Auswahl an Phasenvermittlern, die für diesen Zweck geeignet sind.
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Die Eigenschaften der Polymermaterialzusammensetzung können insbesondere durch Einbringung von Phasenvermittlern in die Grenzfläche zwischen den Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, und der Polymermatrix, in der diese Partikel verteilt sind, verbessert werden.
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Als Polymermatrizes kommen für den Fall, dass in den Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, Aluminiumhydroxid enthalten ist, prinzipiell alle Thermoplaste in Frage, die unter 220 °C Massetemperatur verarbeitet werden können, da sich Aluminiumhydroxid ab einer Temperatur von 200 °C zersetzt.
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Als Polymermatrix ist Polyvinylchlorid aufgrund seiner Teilverträglichkeit mit Polymethylmethacrylat bevorzugt. Weiter bevorzugt als Polymermatrix sind Polyolefine, Styrolpolymere sowie deren Copolymere.
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Als Phasenvermittler sind folgende Verbindungen geeignet:
Bei Polyolefinen und Polyvinylchlorid als Polymermatrix sind dies bevorzugt Olefincopolymere mit mind. einem der folgenden Comonomere:
alpha, beta-ungesättigtes Olefin, Vinylacetat, Methylacrylat, Butylacrylat, Glycidylmethacrylat, Maleinsäureanhydrid, Kohlenmonoxid, sowie deren mit Säure- oder Säureanhydridgruppen (z.B. Maleinsäureanhydrid) gegraftete Varianten und beliebige Mischungen dieser Olefincopolymere.
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Bei Styrolpolymeren, Polyvinylchlorid und Polyolefinen als Polymermatrix sind geeignet: Styrolcopolymere wie ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat), SMA (Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisat), ASA (Acrylester-Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat), Styrolblockcopolymere wie SB (Styrol-Butadien-Copolymerisat), SBS (Styrol-Butadien-Styrol-Copolymerisat), SEBS (Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Copolymerisat), SEPS (Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol-Copolymerisat), SIS (Styrol-Isopren-Styrol-Copolymerisat) sowie deren mit Säure- oder Säureanhydridgruppen (z.B. Maleinsäureanhydrid) gegraftete Varianten.
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Besonders bevorzugt bei Polyvinylchlorid als Polymermatrix sind (Meth)acrylatcopolymere mit anderen Acrylat- und Methacrylatmonomeren, wie Ethylacrylat, Butylacrylat und Butylmethacrylat.
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Der Phasenermittler kann in einer Dosierung von > 0,5 Gewichts-%, bevorzugt von 1,5 bis 10 Gewichts-% in der Zusammensetzung enthalten sein.
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Bei der vorliegenden Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wen der Gehalt an Füllstoff in Form von Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, 5 bis 75 Gewichts-% beträgt.
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Durch die Zugabe eines Füllstoff in Form von Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, in der Größenordnung 5 bis 75 Gewichts-% kann die Polymermaterialzusammensetzung genau an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
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Die Aufgabe der Erfindung, eine Polymermaterialzusammensetzung anzugeben, erfährt ihre Lösung in Anspruch 8.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass eine Polymermaterialzusammensetzung dann sehr große Vorteile mit sich bringt, wenn diese unter Verwendung eines Füllstoffs in Form von Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, wie vorstehend beschrieben, bereitgestellt wird.
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Die Aufgabe der Erfindung, ein Formteil anzugeben, erfährt ihre Lösung in Anspruch 10.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde es als sehr vorteilhaft erkannt, ein Formteil aus einer Polymermaterialzusammensetzung mit einem Füllstoff in Form von Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, wie vorstehend beschrieben, zu bilden.
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Ein solches Formteil aus einer Polymermaterialzusammensetzung, die einen Füllstoff in Form von Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, aufweist, ist besonders bevorzugt, was seine mechanischen Eigenschaften angeht.
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Anwendung findet die Erfindung in breiter Weise bei der Herstellung von Polymermaterialzusammensetzungen und von aus diesen gebildeten Formteilen.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels wie folgt näher erläutert:
Das Formteil der vorliegenden Erfindung ist in Form eines Rohres ausgebildet.
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Die Wandung des Rohres ist aus der Polymermaterialzusammensetzung in einem Extrusionsverfahrens gebildet worden, wobei die Polymermaterialzusammensetzung einen Füllstoff in Form von Partikel enthält, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten. Die Polymermaterialzusammensetzung enthält Polyvinylchlorid (PVC). Der Füllstoff in Form von Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, ist in der Polymermaterialzusammensetzung zu 43 bis 45 Gewichts-% enthalten.
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Andere Anwendungsmöglichkeiten eröffnen sich für die Erfindung bei Formteilen aus WPC (Wood-Plastic-Composites), bei denen die mechanischen Eigenschaften des Polymermaterials maßschneiderbar sind.
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So lassen sich beispielsweise Bodendielen aus WPC aus Polyolefinen, wie z. B. Polypropylen (PP) bzw. Polyethylen (PE) unter Verwendung von Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, als Füllstoff herstellen, die gegenüber solchen, die ohne Partikel, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, hergestellt sind, ein verbessertes Eigenschaftsprofil aufweisen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren wie folgt näher erläutert:
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Hierzu zeigt
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1 in schematischer Weise die Polymermaterialzusammensetzung;
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2 in schematischer Weise einen Querschnitt durch ein Formteil in Form eines Rohres, dessen Wandung aus der Polymermaterialzusammensetzung gebildet ist bzw. diese enthält.
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1 zeigt in schematischer Weise die Polymermaterialzusammensetzung 1 gemäß vorliegender Erfindung.
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Die Polymermaterialzusammensetzung 1 enthält ein Polymermaterial 4, in dem eine Vielzahl von Partikel 3, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, verteilt sind.
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Das Polymermaterial 4 bildet die Matrix, in der die Partikel 3, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, verteilt sind.
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Die Partikel 3, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, sind in dem Polymermaterial 4 etwa homogen verteilt.
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In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Partikel 3, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, in dem Polymermaterial 4 nicht homogen verteilt sind, sondern an einer Stelle eine höhere Konzentration aufweisen, als an einer anderen.
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In 2 ist in schematischer Weise ein Querschnitt durch ein Formteil 2, das als Rohr ausgebildet ist, gezeigt, dessen Wandung aus der Polymermaterialzusammensetzung 1 geformt ist.
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Die Wandung des als Rohr ausgebildeten Formteils 2 ist aus der erfindungsgemäßen Polymermaterialzusammensetzung 1 gebildet, beziehungsweise enthält diese.
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In der Polymermaterialzusammensetzung 1 sind in einer Matrix aus einem Polymermaterial 4, im vorliegenden Fall aus Polyvinylchlorid (PVC), eine Vielzahl von Partikel 3, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, etwa gleichmäßig verteilt.
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Die Wandung des als Rohr ausgebildeten Formteils 2 wird von einer Außenoberfläche 5 und einer Innenoberfläche 6 begrenzt.
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Das Lumen 7 des in der 2 dargestellten Rohres weist einen in etwa kreisförmigen Querschnitt auf. Das Lumen 7 wird dabei von der Innenoberfläche 6 begrenzt.
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In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, das die Verteilung der Partikel 3, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, in der Wandung des als Rohr ausgebildeten Formteils 2 nicht etwa gleichmäßig verteilt sind sondern das die Verteilung einen Gradienten aufweist.
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Es kann dazu vorgesehen sein, das die Konzentration an Partikel 3, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, in der Nähe der Außenoberfläche 5 größer ist, als in der Nähe der Innenoberfläche 6, oder dass vorgesehen ist, das die Konzentration der Partikel 3, die vernetztes Polymethylmethacrylat enthalten, in der Nähe Innenoberfläche 6 größer ist, als in der Nähe der Außenoberfläche 5. Derartige Rohre können in einem Coextrusionsprozess ohne großen Aufwand hergestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Polymermaterialzusammensetzung
- 2
- Formteil
- 3
- Partikel, das vernetztes Polymethylmethacrylat enthält
- 4
- Polymermaterial
- 5
- Außenoberfläche
- 6
- Innenoberfläche
- 7
- Lumen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO1624 [0019]
- ISO R-1183/A [0021]
- ISO 60 [0023]
