DE1594267A1 - Klebstoffzubereitung auf der Basis von Blockmischpolymerisaten - Google Patents
Klebstoffzubereitung auf der Basis von BlockmischpolymerisatenInfo
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Description
Klebstoffzubereitungen auf der Basis von Blockmischpolymerisaten .
Die Erfindung -betrifft neue und verbesserte Klebstoffzubereitungen,
die ein Blockmischpolymerisat, ein Harz auf Colophoniumb'asis und wahlweise andere Harze und Zusätze
enthalten. Diese sind als Haftkleber oder als durch λ
Berührung oder durch Wärme aktivierte Zubereitungen geeignet.
Im Handel ist eine sehr große Anzahl von KlebstoffZubereitungen
erhältlich, zum überwiegenden Teil auf der Basis von Elastomeren, z.B. chlorierten Kautschuken, die aber
entweder teuer sind oder bestimmte Spezialhandhabungsverfahren erforderlich machen und außerdem eine Anzahl von
unerwünschten physikalischen Beschränkungen aufweisen. Die
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gebräuchlichen Kautaohuke miinaen entweder unvulkaniaiert
gelassen werden odor ea mtlsnen in die iiuboreitung
Vulkanlsierruitbel eingearbeitet uerden uric1, ler klebstoff
nach seiner Anwendung oinor vulkanigierenden Behandlung
unterworfen werden. Ein solcher Verfahrerisachritt ist
an sich unerwünscht, aber bei den gewöhnlichen lüiutaohuken
v/erden die maximalen physikaliaohen 'Jigenoohafteri mir
durch Vulkanisierung erzielt. Kir aahlreiohe Verwendungszwecke
ist ea außerdem wesentlich, daß daa ilaxiraum an
phy3ikaliaohen Eigenschaften aua^ebildet wird, damit der
Klebstoff aeine maximale Wirksamkeit enthält.
iiiner der nauptnaohteile fast aller Arten von Klebatoffen
auf der Jaaia von gebräuchlichen, unvulkaniaierten
und nicht kristalliaierenden synthetischen und natürlichen
ivaütschuken iac daa kriechen bei Räumtempergstur.
Zahlreiche der aur xierotellung von Klebstoffzubereitun^en
verwendeten Uar:je und Polymerisate unterließen einem
Alterungaproaei unter der Hinwirkung von Ozon oder Sauerstoff,
inabeeondere in der Gegenwart von UV-Lioht. Im allgemeinen
nehmen dabei lie rilebeigenschaft3η ab, wobei die Zeitspanne
der Abnahiue von einer Zubereitung «ur anderen aohwanltt,
,-je naca deron r-j-ativar ^e'jtUniiftkfcit-. Die Verminderung
der i-iobeigönac:!ixten kann in viele/i tsVllen zuriiok.^edrMng't
v/ardan lurch di^ iGoeir.;Firt von "U";-"--:5lichen J3:jtai:di;ei'].5n,
ri..L). intioxyda^üion uni Aniiio^or.aiitien, abei* lionos* ..arivm
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BAD
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lKiät sich nicht vorhersagen, da der Alterungsproaeß noch durch
Veränderungen der chemischen Struktur der beteiligten Bestandteile kompliziert wird. Diese Veränderungen ziehen
oft Veränderungen der relativen Verträglichkeiten der Beatandteile der Klebatoffzubereitung nach sich, die ihrerseits
die :aebeigensohaften der 2ubereituiif>
'verändern können. Infolgedessen kann der Verlauf des Alterungsprozesses nicht
allgemein vorhergesagt werden, sondern nur für eine jeweils bestimmte Klebstoffzubereitung spezifisch festgestellt werden.
Die Entwicklung von illebstoffzubereitungen auf der
Basis von Polymerisaten mit hohem Molekulargewicht, z.B. Kautschuken, ist verbunden mit der Verwendung einer großen
Vielzahl von Harzer^ insbesondere von darren auf der Grundlage
von Kolophonium und ;Lolophoniumdarivaten. Zu den am
häufigsten verwendeten Derivaten gehören die Glycerinester oder die Pentaerytrithester des Kolophoniums und die
"hydrierten" Derivate von entweder Kolophonium selbst oder
Kolophoniumestern oder disproportioniertem Kolophonium. Wach dem früheren Stand der Technik wurden in dieser Hinsicht
Materialien verwendet t die im allgemeinen als hydrierte
Kolophoniumderivate bezeichnet wurden. Bis zum heutigen Tage jedoch wurden hierunter immer ilolophoniumderivate
verstanden, die noch einen llestanteil an ungesättigten
Bindungen auf-wiesen. Dies beruht augenscheinlich auf der
ehe Uli schon Struktur des Kolophoniumkernes, der zum Teil
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den bisher angewandten ,.ydrogenierungsverfahren widerstand.
Die in Technik und nandel im allgemeinen als "hydrierte Kolophnniumderivate" bekannten Produkte stellen daher
tatsächlich, mir- partiell hydrierte Stoffe dar.
Diese bekannten Materialien bewirken zwar gute Anfangsklebeigensohaften,
wenn sie mit bestimmten Kautschuken ■ kombiniert werden; diese Eigenschaften nehmen ,jedoch mehr
oder weniger sohneil ab, offensichtlich infolge des Rest-™
gehaltes an ungesättigten Bindungen in dem Uarz. Duroh den
Zusatz von bestimmten Antioxydantien wird diese unerwünschte
iilrscheinung verzögert, aber nicht wirksam verhindert.
iirfindungsgemäß werden verbesserte Klebst off Zubereitungen
bereitgestellt, die gekennzeichnet sind duroh:
a) 100 Gen,-Teile eines Blockmisohpolymerisats der allgemeinen
Formel A-B-A, worin Jedes A ein unabhängig gewähltes
™ I Blockpolymerisat eines i4onovinylarens mit einem mittleren .
Molekulargewicht von 8000 bis 45000 und worin B ein Blockpolymerisat eines konjugierten Diens mit einem mittleren
Molekulargewicht von 35000 bis 150 000 ist, sowie deren ' hydrierte Derivate;
* I
b) 10 - 150 Gew.-Teile eines Harzes auf Kolophoniumbasle;
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- 5 - 1 .-.-32 J71-5
ο) O - 1Ou Jew.-Teile eines Harzes aus der G-rupye bostehend
aus ICumaron-Indenharzen, polymerisieren Aohlenwasaerstoffharaen
und Kohienteerharzenj
d) 0 - 50 Gew.-Teile eines feinteiligen Füllstoffes;
e) 0 - 1J)G 'Jew.-Teile eines kautso-hukstreckb'les, sowie
f) 0 - BOO Gew.-Teile* eines relativ flüchtigen flüssigen
TrUgers.
Die Blockmischpolymerisate, die den wesentlichen
olastomeren Bestandteil der erfindungst;omäßen Zubereittin^
bilden, entsprechen der allgemeinen !Configuration A-B-A.
t ·
Wenn das Mischpolymerisat nicht hydriert ist, stellen
die Blöcke A Poly(vinylaren)"blöcke dar, während der Block B
ein Blookpolymer eines konjugierten Diens ist. jjHir gewöhnlich
liegen die mittleren idolekul arge wicht a der Blöcke A,
bestimmt auf oamotisohem Wege Ifftrinsio-yiskositfitsmessungen
bei etwa θ Ό00 "bis 45 000, vorzugsweise zwisohen
12 000 und 25 000, während die konjugierten Dien-Blookpolymerisate
mittlere Molelculargewiohte von etwa 35 000 bis
150 000, vorzugsweise von 40 000 bis 75 000 aufweisen.
Vorzugsweise umfassen die Blöcke A 11 bis 50 Gew. —fa des
Mischpolymerisats. Wenn"die Mischpolymerisate hydriert sind, bleiben die Molekulargewichtsbereiche etwa gleioh. Zwei
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bevorzugte Arten solcher Blockmischpolymerisate entsprechen
der Konfiguration Polyatyrol-Polybutadien-Polystyrol
und iJol./styrol-Polyisopren-Polystyrol sowie deren hydrierten
U-O^c-UG üüoke η. Das hydrierte G-egenstUok des zweiten der oben
definierten Blockmischpolymerisate ist von uesonderer jedeutung für fiaftkleber und durch V/firme aktivierte Klebstoffe,
nicht nur <-;egen ihrer außerordentlichen Beständigkeit,
sondern auch wegen de3 eia3tomeren Charakters des
hydrierten Mittelteiles, der dem einos ii.thylen-Prou./ls3n-Kautschuks
nahekommt, während die Jn-lblöoke entvjeder
Poly(vinylaren)blöcke bleiben oder, falls- sie hydriert sind,
gesättigte .Blöcke der Art von Yinylcyklohexanblookpolymeri3aten
werden. Die bevorzugte, vollständig hydrierte Art weist somit die Blookkonfiguration Polyvinyloyklohexan-(Äthylen-Propylen-Hisohpolymerisat)-Polyvinyloykloh3xan
auf.
Diese besonderen Blockmischpolymerisate weisen das einzigartige Lerkmal auf, dai3 sie die Spannunge-Dehnungs-Eigenschaften
eines Blastomeren erreichen, ohne daii sie gehärtet oder vulkanisiert werden müssen. Sie unterscheiden
sich somit deutlioh von anderen Kautscuuken, ζ,ή. von
natürlichem iCautschuk, Polybutadien und Styrol-Butadien-Kautschuk,
die alle vulkaniaiert werden müssen, um zufriedenstellende Zug-Spannungs-iSigenaohaften zu erhalten.
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Andere Blockmischpolymerisate, die dieselbe allgemeine Konfiguration aufweisen, aber deren Molekulargewichte
außerhalb des angegebenen Bereichs liegen, können mit den
wesentlichen bestandteilen der erfindungsgemäßen Zubereitungen
kombiniert werden. Darüber hinaus können auoh noch andere Polymerisate den wesentlichen Bestandteilen zugefügt
werden, insbesondere wenn eine etwas geringere Klebstärke für einen bestimmten vorgesehenen Verwendungszweck
ausreicht.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung wird, wenr\. die Klebstof Zubereitung als Haftkleber verwendet
werden soll, ein Blookmisohpolymeriaat bevorzugt, in dem der
ungesättigte Anteil mindestens von ßlook B um mindestens
5Q/° vermindert wurde.
Bevorzugt wird als Haftkleber eine Zubereitung, in der
das Blookmisohpolymeriaat modifiziert wurde durch vorzugsweise 50 - 150 Gtew.-Teile eines vollständig hydrierten
Kolophoniumeftters auf 100 Gew.-Teile des Blookmiaohpolymeriaatea.
Der weeentliohe Unterschied zwischen diesen
vollständig hydrierten Kolophoniumestern und den bisher bekannten, allgemein als "hydrierte Kolophoniumderivate"
bezeichneten Betern liegt darin, daß auoh der Restanteil
an ungesättigten Biaduagen duroh eine bevorzugte Hydrierungabehandlung
sohließlioh hydriert wurde, ao daß keinerlei
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■ ' . . ' . BAD ORIGINAL ;
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Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindunß in den Estern mehr
vorhanden ist. Typiache, für das Verfahren "brauchbare
Beter sind z*B. die Eater von mehrwertigen Alkoholen,
insbesondere Glyoerinester, Pentaerytritester und deren
Gemische. ' *
Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beruht auf der Feststellung, daß die Blockmischpolymerisate, mit
»denen sioh die vorliegende ,Erfindung aussohließlltth befaßt,
eine außerordentlich kritische Beschränkung hineiohtlioh
ihres oxydativejn Abbaues aufweisen, die andere Kautsohukarten
nicht besitzen. Kautschuke, z.B. natürlicher Kautsohuk, Styrol-Butadien-Kautsohuk und Polyisopren'aind alles Polymerisate
mit relativ hohem Molekulargewicht. Wenn dieae dem oxydativen Abbau unterworfen werden, können Bruohetüoke aus
den langen Polyinerketten herausgebrochen werden, wodurch
zwar das Polymerisat in einem gewissen Auemaß abgebaut wird, | das Ergebnis aber nioht schwerwiegend ist, solange nicht ein
weitgehender Abbau stattgefunden hat. Die erfindungsgemäßen Blockmischpolymerisate werden nioht in dieser Weise zersetzt.
Wenn zu irgendeiner Zeit in einem merklichen Ausmaße Kettenspaltung auftritt, geht auch der elastomere Charakter
des Polymerisats verloren. Das relativ niedere Molekulargewicht der Blockmischpolymerisate ist notwendig, da ihre
besondere Konfiguration "seibatvulkanisierende" Elastomere
innerhalb der angegebenen Molelculargewiohtsbereichö zur
Folge hat. Die vollatMndig hydrierten Kolopboniumester ti bon
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BAD
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eine stabilisierende und schützende Wirkung auf die Blockmischpolymerisate aus, woduroh die Kettenspaltung
vermieden und die Nutzungsdauer der Blockmischpolymerisate als Kleberbestandteile verlängert wird, verglichen mit der
relativ geringen Wirkung zahlreicher anderer, für diesen Zi>reok geprüfter Harzarten. Dies geht ans den Ergebnissen
der in den nachfolgenden Beispielen aufgeführten Vergleichsversuche hervor. Es zeigt sioh, daß ungesättigte Harze, ."
z.B. partiell hydrierte Kolophoniumharze, wenn sie alleine |
verwendet werden, die Zersetzung der Blockmischpolymerisate
fördern.
Die dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klebstoffe
zugrundeliegende 2-Komponenten-Zubereitung kann für
bestimmte Verwendungszwecke auf verschiedene Weise
ι · ■
modifiziert werden; so verbessert z.B. die Kombination der erfindungsgemäßen Blockmischpolymerisate mit anderen-Kautsohukarten
in Klebstoffzubereitungen zusammen mit den (
vollständig hydrierten Kolophorniumestern die Krieoheigenschäften
der zusätzlichen Kautsohukarten. Da die von den erfindungsgemäß'en Blookmisohpolymerisaten verschiedenen
Kautschuke zur .Erzielung hoher Z^^g-Spannungs-Eigθnsohaften
vulkanisiert werden müssen und da sie in Klebstoffzuberei~
tningen in unvulkanisiertem Zustand verwendet v/erden, neigen
sie d-aaU, bei Raumtemperatur zu fließen. Die Blockmischpolymerisate
andererseits, die die Eigenschaften vulkanisierter Kautschuke aufweisen, ohne chemisch vernetzt worden
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zu sein, haben schwache Kriegeigensohaften und verbessern
somit das Kriechen von Klebstoffen, die gebräuchliche Kautschuke enthalten. Diese gebräuchlichen Kautschuke
können natürlicher iCautsohuk, synthetisohe Kautsohuke,
korrigierte Dien-Kautsohuke, z.B. Polyisopren oder Polybutadien,
Neopren- sowie Styrol-Butadien-Mischpolymerisate sein.
In zahlreichen Fällen werden Abdeckstreifen gewünscht,
die klebrig genug sind, um den Streifen während einer W gewünschten Zeitspanne in seiner Stellung zu halten, die
sioh aber leicxit von dieser Fläche trennen lassen, wenn
der Streifen abgezogen werden soll. Diese Trenneigenschaften können noch gefördert werden durch die zusätzliche Anwesenheit
geringer i-iengen Silioone, Wacnse, fettsMureamide von
hohem Molekulargewicht, Kolophoniumamide u.a. mehr.
Für manohe Zwecke wird auoh ein Klebstoff mit hohem
Modul gewünscht. Diese Eigenschaft kann den Klebstoffzube-
^ reitungen aus Biookmisohpolymerisäten und vollständig
hydrierten Kolophoniumestern verliehen v/erden duroh das Einarbeiten von 10 bis 100 Gew.-Teilen Polystyrol auf
100 Gew.-Teile des Blockmischpolymerisates. Darüberhinaus
können die Zubereitungen modifiziert werden durch die Anwesenheit von einem oder mehreren Antioxydantien oder
Antiozonantien. Als solche v/erden aterisoh gehinderte
Metall-Phenole, Amine und Thiooarbeilate, vorzugsweise Dialkyl-
dithiooarbamate und insbesondere die entsprechenden
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Zinkaalze verwendet. Ganz besondere wird zu diesem Zweck
Zink-dibutyl-dithlooarbamat bevorzugt.
Für zahlreiche Zwecke verbessert die Anwesenheit eines
Kautschukstreoköles noch die physikalischen Eigenschaften
der Zubereitungen. Ale eolohe werden vorzugsweise
naphfcheniaohe Kautaohukstreoleöle verwendet, die bei der
Gebrauchstemperatur dee Klebstoffes verhältnismäßig nloht
flüchtig sind.
Die Haftkleberzubereitungen aus Bloolanisohpolymerisat
und"einem vollständig hydrierten Kolophoniumester können
auf beliebige Oberfläohen aufgebracht werden, z.B. auf eine
tfolie, die dann zu Klebebändern zerschnitten oder als Klebfolie
verwendet wird. Die Klebstoffe können auoh als Bindemittel bei der Herstellung von Schichtstoffen verwendet
werden. Außerdem können sie zur Herstellung von klebend aufgebrachten Bauplatten, Wandplatten oder Ziegeln verwendet
werden, wie sie derzeit bei bestimmten Bauweisen Anwendung finden.
Gemäß einer zweiten Auafiihrungaform der vorliegenden
Erfindung ririiasen die Harze auf Kolophoniumbasia nioht unbedingt
vollständig hydriert sein, wenn die Klebzubereitung
oder
als Haftkleber/duroh Wärme aktivierte Kleber verwendet wird.
als Haftkleber/duroh Wärme aktivierte Kleber verwendet wird.
In der folgenden Tabelle I oind die Harze, die sich von
Kolophonium ableiten, zusammengestellt:
BAD
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Harze auf KolophoniuuibasiB
Wurzelharz
polymerisiertes Kolophonium
hydreiertes Kolophonium
disproportioniertea Kolophonium dimerisiertes Kolophonium
Pentaerythritester des Kolophoniums
Pentaerythritester von hydr^iertem Kolophonium
Pentaerythritester von polymerisierteni Kolophonium
Grlycerinester des Kolophoniums Grlycerinester von^hydredertem Kolophonium
Methylester von hydriertem Kolophonium
Der Begriff "hydriertes Kolophonium" in der obigen Aufstellung
bezeichnet sowohl die vollständig als auch die partiell hydrierten Kolophoniumharze. Die polymerisierton
Koloplioniumharse können beliebige der handelsüblichen Polymerisat
ions stufen sein. Da der Klebstoff für den Benutzer
erst bei seiner Anwendung sichtbar wird, spielt seine Farbe in den neisten MIlen -keine ausschlaggebende Rolle. Es werden
aber im allgemeinen helle Produkte gewünscht, wie sie durch die besseren Sorten Kolophonium und hydriertes Kolophonium
erhalten werden. Polymerisiertes Kolophonium und Pentaerythritester
von hydriertem Kolophonium sind die am meisten bevor-
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äugten Art eh. der Kolophoniumharze für diese Ausführung forra
der Erfindung.
Die zweite Harakomponente schließt insbesondere die
in der folgenden Tabelle II aufgeführten uarae ein:
xiumaron-riien-iiarza (voraugawsise vom I<lp = 75 - 150 O)
Polymeriaierte aliphatisch^ und alioyolische
Petroleumkohlern^asseratoffe
Ko hlent e erharse
pheno!modifizierte Kumaron-Inden-Harze
Die ICumaron-Inden-lIarze v/erden als zweite iiar^-
koutponente bevorau^t. Die Torwendung der beiden narskoiiiponanten
zur Herstellung der erfindunga^er-iuden Haft kleber
und durch ,/arme aktiv:;, ort en Klebstoff ο hängt mit ihrer I
Verwandt schaft ^u deu ^looicuisohpol.vuiorisat'en ijusanimon.
Ihr Verhalten kann niuht unbedingt leioht vorLorgesa^t·
-/erdaii aufgrund ihi'e3 ent spry ehe tid en Verhaxteuo in Verbindung
mit anderen Polymerisaten oäer sogar mit anderen
Elastomeren, da die erfindungs ,öliüüü:i jjioolanicjchpoly'.urisa^e
eine gan" oesondere Klasse von jil.iatoaeren darstellan. Die
nlolophoniumiiarae bedingen, .;oim sie als 3inzige iiari:ko.;iponanta
mit den Blookmisohpol.ymeriaaten verwendet werden, eine
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- 14 - . iA-32 97"-J
klebrige ■ai'ti.lejerzu'oereitunj;. DL·, zweite i'-a
hingegen, die ciit doia ilisohpolyr..e2"iaat besser vertraglich
i3t, -jirkt, wenn sia mit den Blooiaaiachpol./meriaaten in
Abwesenheit von Lolophoniumhar^sß koi.Kjiniart wird, i.üor
oder vroni^or als Streckmittel und orKibt J.-beroibunten ruit
ungenügender iLlebwirkung.
Jer .»,-rteil an Kolopuoniur.mara -v/ird 30 ^3"In-: -./ie
mö;jli:h geh-ij.ten, um oiaerseion die duron das .iarn oev.'irkte
!.lebri^keit aiisüunutsian, oline ar, iereraoitrj dio .'.u-ifosti:: .yi
der ge wünsch L an Hub e reibung on ^u beeintrf.ohi-l^an. !»er
Ar.i^il an Kur.iarori-Inden-..-arz hinje^en wird inn=-1 rl alb der
Erfordernisse TiIr die iiaiticlener oder T.r:lr.:eaktivierten
xQebstoxfe so nooi. wie möglich fjei.-iiten, um d&n iKai.inaler.
ilut^en aua der i'ugf-stigkeic dieser Jtiai'ue su siehon.
Diese iiaftkleber und vßiraieal-tivierten Klebstoff^ubereifcuii^en
können ohne Zusatz von liineralölatraokir.itteln
aufriadenstollaiid ./irken. Js wurde aber fest gea i.ellt, dafc
öl in jirier uner^.iirt-jten ;/eif33 uirl· t, Inder- ss die '-ubarei
tune niont nur ^laatifiaiert/, ervreiom und lclebri^
macht, soniorr. indem ea auch eine besonders geeignete
ivonaißtenz bedingt, bei der das au Yerbegserui:^ der
YiakositiVt verwöiileto flüchtige Lösuru:o.;iittel aohneli
entvjeiohen kann.-3er Anteil an Cl, der eingearbeitet //erden,
kann, i:jt aber strong be^r^mit.; bei eine- ,j^eil von uiarr
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als 50 Gew.-Teilen auf 100 Gew. -Teile des Blockmisolipolymerisates
wird ein schlechtes haften an die zu verklebenden .Flächen festgestellt.
Die Art des für diesen Zweck verwendeten Lineralöles
ist nicht besonders kritisch; es sollte aber eines sein, daiä sioh unter den iiutzung3bedingungen nicht verflüchtigt.
Bevorzugt wird infolgedessen ein Siedepunkt über etwa 2800G (550°]?) und eine Viskosität zwischen etwa 4C und
250 S3U bei 99° C (210°F). Solche öle werden häufig als
"Verarheitung3- und iiautschukstrecköle" bezeichnet, und
hubim vorzugsweise einen Aromatengehalt von etwa 10 bis
etwa 5C,j neben naphthenischen oder paraffinischen Bestandteilen.
Durch Zusatz von inerten Füllstoffen können die
-ierstellurigskosteii der Klebzubereitungen gesenkt werden.
Dabei darf aber der Anteil an beliebigen Killstoffen nicht
mehr als 25 ^ew.-Teile auf 10C Gew.-Teile des Blockniischpolyiaerisates
betragen. In dem iviaße, in dem der Anteil an
Jinistoffen diese Grenze übersteigt, nehmen die durch die
zugrundeliegende '^-Komponenten-Zubereitung bedingte Schälfestigkeit
und die anderen physikalischen iligensohaften ab,
so daß die erhaltene Zubereitung, wenn sie überschüssige Killstoffe enthält, nichts anderes darstellt, als einen
Abdeckstreifen, der einen zeitweiligen 3ohutz für die damit verdecite Fläche aufzeigt, von dieser aber leicht abgezogen
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üine andere gegebenenfalls zugesetzte Komponente der
Üaftkleber und uärmeakt!vierten Klebstoffzubereitungen dieser
Ausführungsform der Erfindung ist ein relativ niedrig siedender (flüchtiger) Träger, vorzugsweise ein flüssiges
Lösungsmittel, das mit Ausnahme der gegebenenfalls vor- · handenen feinteiligen Millstoffe alle Bestandteile des
Klebmittels lösen oder zumindest kolloidal dispergieren kann. Der flüssige, flüchtige Träger kann sowohl hinsichtlich
^ seines Anteiles in der Oesamtzubereitung als auch seiner
Zusammensetzung in weiten Grenzen «ohwanken, je nach den
Vorrichtungen zum Aufbringen des Klebstoffes und den Erfordernissen
für schnelles oder langsames Verdampfen des Trägers, so daß sich ein fester Überzug des Klebstoffes auf
der gewünschten i'läohe absetzt. Die spezifische Art dee
Lösungsmittels schwankt in Abhängigkeit der jeweiligen Bestandteile der Klebst offzubereitung und stellt keine
kritische Einschränkung der vorliegenden Erfindung dar.
L· Die Flüchtigkeit wird z.B. durch die in Betracht gezogenen
Wärmebedingungen zum Wänneaktivieren dee Klebstoffes, wenn
solche Bedingungen erforderlich sind, gesteuert oder hängt vollständig von den normalen Verdampfungsgeachwindigkeiten
bei Raumtemperaturen ab. Geeignet» Lösungsmittel sind z.B. aromatische, alicyklische und aliphatIsche Kohlenwasserstoffe,
Ketone und deren Gemische. Ein gut geeignetes Lösungsgemisch
enthält 30 bis 85 Gew.-Teile eine· aromatischen Kohlenwasserstoffs,
z.B. toluol, Xylol oder Bentol, 5 bis 40 Gew.-Teile
eines Ketone, z.B. Aceton, oder Methyläthylketon nn*
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BAD OHIQ
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und 2 bis 2 5 Gew.-Teile einea aliphatischen iLohlem/asseratoffes
wie Pantan, Hexan odar Heptan. Sin Lösungsmittelgemisch,
das aioh als ganz besonders geeignet erwiesen hat,
enthält etwa 70 Gew.—Teile Toluol, 20 Crew.-I1 eil β Aceton und
10 Gew.-feile η-Hexan. Der Anteil an Lösungsmittel hängt
von der erforderlichen Viskosität des Klebemittels ab.. " Lb'sungsniittelmengon bis zu etwa 300 Grew.-Teile auf 100
Gextf.>-Teile des Blocktniaohpolymerisats werden besonders in
Jeträcht gezogen.
riovorzugte wärmeaktivierte IQebstoi'fZubereitungen enthalten
100 Gew.-feile des Blookmiachpolyuerisata, vorzugsweise
der Konfiguration Polystyrol-Pol/butadien-Polystyrol,
50 bi3 100 Gew.-Peile' einea Kumaron-Inderi-IIarzas und 10 bis
50 ü-eu.-i'eile eines polymerisiert en ^olophoniumharses.
Dor Ge samt gehalt derjboidon .iarzkomponanten soll vorzugsweise
75 bis 125 Gew.-Tsile auf ,jeweils 10c J-3*.;.-Teile des Jlooirmiaohpolysi3ri3atQS
betragen. Aui3erdeni soll voiwugawoias da3
iZuniaron-Inden-Har?! in einer ύοπέ,θ von t~. bi:; G:>
'Jow.-feilen \
und das polymerisiert β Kolophon.uxm in einer i.Oiiü· von ]j bis
40 QrQVi,-Teilen vorhanden sein, x^lobstoffe diesjr Art sind
besonders geeignet, um üchuhschlan mit iam jchuhooerteil zu
verbinden, insbesondere vjann die Schuhsohle einen wesentlichen
Anteil an einem Blookmiachpolymeriaat snthält,
obwohl dieaes nicht ein wesentliches merkmal darstellt.
'Die Klebstoffe eignen aich atich zum Verkleben von sovrohl
Ledersohlen als auch johlen aus natürlichem IIautsoh.uk mit
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den Schuhobertoilen sowie sum Verkleben von Sohuhsohlaumatsrial
aus vulkanisiert eia. synthetischem Kautschuk. Die
Zubereitungen vrerüsn zwar als "w^nriealctiviert'1 bezeichnet;
bei der Anwendung der ICLebütof fe i3t aber eine solche
Aktivierung nioht unbedingt erfoi-derlich, da sie in sahireichen
Fällen auch wirksam werden, t^onn einfach die :3iden
miteinander zu verbindenden Jiläohen aufeinander gedruckt
werden, wobei die eine der beiden Flächen zuvor mit der Klebstoff zubereitung bestrichen -./urde. In Übereinstimmung
;uit lor gebrauohliouen Praxis in der Schuhindustrie l:a:in dey
mit Klebmittel bedeckte Schuhteil aber auch duroh Erwärmen
auf Temperaturen unter etwa 90 Q1 vori-iUoSweiso unter etwa
75 0, während einer Zeitspanne, die ausreicht, um die ivlebrigkeit
der Zubereitung zn erhöhen, aktiviert v/erden.
Die erfindung3geinäi3en Zubereitungen können auc'.i als
Haftkleber verwendet xierder., die im hohen Haue selbstklebend
sind und gleichzeitig bei Berührung trocken oder nioht klebrig er-johüinen. 3ie wardan an^e-./andt, indeca einfach
zwei .Flachen aufainandergedrüokt werden, von denen mindestens eine zuvor mit der Qebstoffzubereitung'"bo-
strichen wurde. Bevorzugte Klebstoff Zubereitungen flr
diesen Verwendungeaweok entsprechen dar allgemeinen .'jusammensetztmg
100 Gew.-Seile eines Blookmisohpolymerioats, vorzugsweise
iait der Konfiguration Folyatyrol-Polybutadien-Polyatyrol,
25 bis 50 öew.-Teile eines Kumaron-Inden-IIaraes l
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**1#«67
und 25 Mg [ίο {Jew.-Teile eines Esters eines mehrwertigen
Alkohols mit einem hydrierten Kolophonium. Vorzugsweise 3oll der Gesaiatharzgehalt dieser Zubereitung 65 bis 85
üew.-i'eile "betragen, insbesondere soll jede der beiden
Harzkomponenteii in einer Menge von etwa 32,5 bis 42,5
vorhanden sein. *
Die Brfiniun.i Λίίι-d anhand der folgenden Eeiepiele näher
erläutert.
Baianiala
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Es wurden Klebstofflösungen zubereitet, die jeweils
100 Gewichtsteile eines Blockmischpolymerisates der allgemeinen Konfiguration Polystyrol-polybutadienpolystyrol
und dem nittleren Blockmolekulargevjichten von 14 000-64 000-14 000 enthielten. Es wurden die
Wirkungen des Harzgehaltes und des Gewichtsverhält-)
nisses der beiden verschiedenen Harze in den Klebstoff Zubereitungen bestimmt, wobei das eine Harz
ein Kumaron-Inden-Harz mit Schmelzpunkt von 10O0C
war und das andere ein Pentaerythritester eines hydrierten Kolophoniums. Diese Harze wurden entweder gemeinsam
oder einzeln in den in der folgenden Tabelle III angegebenen Anteilen mit dem Blockmischpolymerisat kombiniert.
Die Zubereitungen wurden in einem Lösungsmittelsystem, das 3 Gewichtsteile n-Hexan, 1 Gewichtsteil Toluol und
1 Gewichtsteil Aceton enthielt, zu etwa 25-gewichtsprozentigen
bis 40-gewichtsprozentigen Lösungen des Elastomeren
und Harzes gelöst. Diese Klebstofflösungen wurden auf
L-geformte Metallstreifen von der Breite 2,54 cm (1 inch)
und der Länge 12,7 cm (5 inches) aufgebürstet und trocknen gelassen, d.h. man ließ das Lösungsmittel entweder 30 min
oder 60 min lang verdunsten, wie unten in Tabelle III angegeben. Die verbundenen Streifenpaare, die hergestellt
wurden, indem jeweils zwei der so behandelten Streifen
BAD QRiQJjMAL
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nach der offenen Wartezeit zusammengedrückt und leicht mit einem Hammer geklopft wurden, wurden darauf bei Raumtemperatur
in einem "Instron tester" bei einer Backentrennungsgeschwindigkeit
(jaw separation speed) von 1,27 cm (0,5 inch) pro min geprüft. Aus den in der Tabelle
III aufgeführten Zahlenwerten ergibt sich, daß die zur Schichttrennung erforderliche Beanspruchung unter diesen
Bedingungen von dem Verhältnis der beiden Harze abhängig ist und daß bei gleichen Teilen der beiden Harze ein scharf
begrenztes Optimum erhalten wird.
Kumaron- Kolophonium-Probe Inden-Harz ester
Gew.Teile Gew.Teile
Beanspruchung bis Trennung
kg (lbs)
offene Wartezeit
offene Wartezeit
75 | 0 | 30 | min | 60 | min | |
A | 50 | 25 | ' 22,7 | (50) | 31,8 | (70) |
B | 37,5 | 37,5 | 22,7 | (50) | 31,8 | (70) |
C | 25 | 50 | 40,8 | (90) | 44,0 | (97) |
D | 0 | 75 | 9,7 | (20) | 22,7 | (50) |
E | 13,6 | (30) | ||||
Tabelle IY gibt die Ergebnisse der Versuche wieder, bei denen der Gesamtharzgehalt bezogen auf das Blockmischpolymerisat
verändert wurde. Bei diesen Vergleichsversuchen
wurden jeweils gleiche Anteile derselb
arze, wie in
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BAD
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Tabelle III aufgeführt, verwendet und der Gesamtharzgehalt von 25 bis 100 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile desselben Blockmischpolymerisats, viie in den
Versuchen gemäss Tabelle III verwendet, variiert. Aus den mit demselben Prüfgerät erhaltenen Zahlenwerten ergibt sich, daß eine optimale offene Wartezeit
von etwa 90 min angezeigt ist und ein optimaler Gesamtharzgehalt von etwa 75 Gewichtsteilen Harz auf
100 Gewichtsteile Blockmischpolymerisat als erwiesen anzusehen ist.
Tabelle IV | offene Warte zeit min |
Beanspruchung bis Trennung kg (lbs) |
|
Probe | Gew.-Teile Harz/ 100 Gew.-Teile Blockmis chpoIymer |
15 | 40,8 (90) |
A-I | 75 | 30 | 41,7 (92) |
A-2 | 75 | 90 | 45,4 (100) |
A-3 | 75 | 180 | 43,5 (96) |
A-4 | 75 | 15 | 20,0 (44) |
B-I | 100 | 60 | 39,0 (86) |
B-2 | 100 | 90 | 35,4 (78) |
B-3 | 100 | 180 | 15,4 (34) |
B-4 | 100 | 15 | 28,1 (62) |
C-I | 50 | 30 | 37,2 (82) |
C-2 | 50 | 90 | 32,7 (72) |
C-3 | 50 | 150 | 20,0 (44) |
C-4 | 50 | 15 | 21,8 (48) |
D-I | 25 | 30 | 27,2 (60) |
D-2 | 25 | 90 | 21,8 (48) |
D-3 | 25 | 180 | 15,4 (34) |
D-4 | 25 |
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Es wurde ein wärmeaktivierter Klebstoff hergestellt aus 100 Gewichtsteilen des Biockraischpolymerisats
äee- gemäss Beispiel 1, 75 G-ewichtsteilen eines
Kumaron-Inden-Harzes mit einem Erweichungspunkt von 50 bis 6o°C und 25 Gewichtsteilen eines polymerisierten
Wurzelharzes. Diese Zubereitung wurde in dem Lösungsmittelgemisch gemäss Beispiel 1 zu einer 35-gewichts- j
prozentigen Klebstofflösung gelöst. Diese wurde auf
Schuhsohlenmaterial entweder mit dem Rakel aufgetragen oder aufgebürstet und 1 bis 3 Tage bei 20 bis 500C
trocknen gelassen. Es wurden trockene, 76,2 bis 177,8/U
(3 bis 7 mil) starke Klebstoffüberzüge erhalten. Am Ende der Trocknungszeit wurde das mit Klebstoff beschichtete
Sohlenmaterial IR-Heizlampen ausgesetzt, um den Klebstoff
zu aktivieren, worauf zwei der beschichteten Stücke unter einem Druck von etwa 12,3 kg/cm (175 psi) etwa
15 see zusammengepresst wurden. Die verbundenen Paare "
wurden dann in einem "Instron Tester" Schälfestigkeitsversuchen unterworfen unter Verwendung von 2,5^ cm χ
15,2^ cm (1 inch χ 6 inches) grossen Versuchsstücken.
Es wurde festgestellt, daß außerordentlich zufriedenstellende Klebbindungen gebildet wurden zwischen zwei
Schichten eines handelsüblichen Sohlenmaterials aus
909835/1389
U-52 973 - 24 -
vulkanisiertem Kautschuk und Harz, zwischen Leder und
vulkanisiertem Kautschuk-Harz und Sohlenmaterial aus einer Blockmischpolymerisatzubereitung mit vulkanisiertem
Kautschuk- Harz. Die unter diesen Bedingungen erzielten Schälfestigkeiten betrugen etwa 35 bie 50 pli.
Wenn die Klebstoffzubereitung das polymer!sierte Wurzelharz
enthielt, konnten die mit Klebstoff beschichteten Sohlenstücke während einer wesentlich längeren Zeit·*
spanne der Luft ausgesetzt werden, ohne daß eine merkliche Verminderung der Klebefestigkeit beobachtet wurde,
als wenn das Kolophoniumharz nicht zugesetzt wurde. Darüberhinaus wurde die mit Blockmischpolyraerisatklebstoffen,
die nur ein einzelnes Harz enthielten, erprobte Abhängigkeit der Aktivierungetemperatur nicht
erprobt, wenn beide Harze vorhanden waren.
Es wurde der Einfluß des zum Verkleben angewandten Druckes und der offenen Wartezeit auf die Schälfestigkeit
bestimmt unter der Verwendung der Klebzubereitung gemäss Beispiel 2. In allen Beispielen wurde ein Klebstoffauftrag
von nur 101,6 /U (4 mil) verwendet. Die
zusammengebrachten Flächen waren beide hochwertige#,
909835/1389 bad original
handelsübliches Sohlenmaterial aus vulkanisiertem Styrol-Butadien-Kautschuk-Styrol. In dtr folgenden Tabelle sind
die erhaltenen Werte aufgeführt·
Trockenzeit h " 4 18
Verklebe- .
druck«
(psi) 12,3 (175) 2,11 (30) 12,3 (175) 7,03 (100) 4,64 (66)
keit, pli 59 45 54 55
Ss wurde eine ungehärtete Sohlenzubereitung, die ein
Blockmischpolyaerisat Bit derselben Struktur, wie das in dta Klebstoff verwendete, Polystyrol und ein Streeköl enthielt,
mit einem handelsüblichen Sohlenmaterial aus gehärtete* Styrol-Butadien-Kautschuk-Solystyrol verklebt unter Verwendung eines 152,4M (6 ail) starken Auftrags desselben Klebstoffes wie in den vorangegangenen Beispielen. Die offenen
Sohlenstücke wurden mit dem Klebstoff beschichtet, 13 h an der Luft getrocknet, auf 630O erwärmt und 15 see mit einem
Brück von 12,3 kg/cm (175 psi) zusammengepreßt. Ss wurde
die Schälfestigkeit dieser Probestücke nach verschieden langen Lagerzeiten unter verschiedenen Bedingungen bestimmt.
3 Tage, Vakuum, Hauatemperatur 20
3 Tage, Luft, 5O0C 20
I.Tage, Mt, 50°0 909835/1
U-32
Es wurden Vergleichsversuche durchgeführt, um die überraschende Festigkeit der unter Verwendung der erfindungsgeraäßen
Blookmischpolymerisat-vollständig hydrierter
Kolophoniumesterzubereitungen erzielten Klebebindung zu erläutern, verglichen mit Klebstoffen, die ähnliche
Bestandteile enthalten, sich aber von der erfindungsgemäßen exakten Struktur unterscheiden·
Es wurden Vergleichspaare der Proben hergestellt und ihr· zurückbehaltene Klebefeatigkeit bei 23°C ge-
' prüft· Die mit den ersten Paaren erhaltenen Versuchsdaten
sind in der Tabelle VI wiedergegeben. Das als S-B-S bezeichnete Polymerisat ist ein Polystyrol-polybutadien-flolystyrol-Polymerisat
mit Blockmolekulargewichten von Ik,ooo-74.ooo-14.ooo. Das mit S-I-S bezeichnet«
Polymerisat ist ein Blockmischpolymerieat der
Struktur polystyrorl-Polyisopren-Polystyrol mit Blockmolekulargewichten
von 12,000-144000-12900. Als Harzzusatz
wurde bei diesen ersten Versuchspaaren ein handelsüblicher teilweise hydrierter Pentaerythrit-kolopho«
niumester verwendet, der im Mittel etwa eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung
je Kolophoniummolekül enthielt· ::
9 O 983 5 /13 09
> bad
1A-32 973
Anfangs schälfestig- Zurückbehaltene "Klebe-"
^4+. & festigkeit nach Alte-Kelt;
* rung bei 23 G <f>
nach 3 9 15 Tagen
S-B-S Λ,6 100 33 0
S-I-S . 5»6 ■ 76 0
Die Tabelle lehrt, daß das Blockmischpolymerisat mit
dem mittelständigen Polyisoprenblock eine höhere Anfangsklebefestigkeit aufwies, daß aber die Klebefestigkeit "
dieser Zubereitung nach etwa 9 Tagen vollständig ver- i
i schwunden war.
Bei den in Tabelle VII aufgeführten erfindungsgemäßen
Zubereitungen wurde ein vollständig hydrierter Pentaerythritester
verwendet, der praktisch keine Kohlenstoff-Kohlensio?Windungen
mehr im Molekül enthielt. Der auffallende Unterschied im Verhalten der beiden Zubereitungen
ergibt sich sofort aus den in Tabelle VII angeführten ' |
Zahlemferten. Die Beispiele der vorliegenden Erfindung
wiesen eine 6© bis 100$ige Zurückhaltung der Klebefestigkeit
während Seiner vorgegebenen Versuchszeit auf.
Zurückbehaltene Klebefesrfclgkeifc :
nach Alterung bei 23 0 $
nach XZ Z* 48 Tagen
83 60." S-I-S
100 '1OO 100
-28- U-32
1Ö94267
Die Modifizierung der in Tabelle VI und VII aufgeführten
Proben mit phenolisohen Antioxydantien ändert zwar in einem gewissen Ausmaß die Neigung der Kurven,
die mit den angegebenen Zahlenwerten bezeichnet werden
können, ändert aber nicht die aus den aufgeführten Zahlenwerten sich ergebenden Schlußfolgerungen. Außerdem
wurden entsprechende Versuche in einer mit Stickstoff gefüllten Kammer gemacht: Unter diesen Bedingungen beν
hielten alle Proben ihre ursprüngliche Klebefeetigkeit,
während ausgedehnter Versuchsdauer· Hieraus ergibt sich der Schluß, daß bei den in Tabelle VI und VII aufgtführ·
ten Proben ein oxydativer Abbau stattfindet, wenn die Alterungsversuohe in einer sauerstoffhaltigen Umgebung
vorgenommen werden.
Die Klebefestigkeiten wurden gemäß ASTH Teet Method
D-1000-61, Sectione 33 - 38 in einem 180° Sohälversuch
gemaieen. .
BAD ORiGiNAL
909835/1389
Claims (1)
- DR. ING. F. WtTBSTHOFF * δ ΜΤΤίΤΟώΚΙί ΘΟDIPt-UTG-G. PUL·» schweiöehstkassk zDR.E.T.PKOnMAWN JJ Q . όολ-wov 2« ο β OlPATENTANWJtIiTB TKLXOJMUMADaXaBx ι* - . - ; - · PXOXSOTPATJBW1Α-52 975Pat e η t a η a ρ r ü c h eKlebstoff Zubereitungen auf der Basis von Blockmischpolymerisaten, gekennzeichnet durcha) tOO Gew.-Teile eines Blockmischpolymerisates der ' allgemeinen Formel , iA-B-Aworin jedes A ein unabhängig gewähltes Blockpolymer eines Monoviny/larens ist mit einem mittleren Molekulargewicht von 8000 bis 45 000 und worin B ein Blockpolymer eines konjugierten Diens mit einem mittleren Molekulargewicht von 35 000 bis 150 000 ist sowie deren hydrierte Derivate,b) 10 bie 150 Gew—Teile eines Harzes auf Collophonium-basis Ic) 0 bis 100 Gew.-Teile eines Harzes der Gruppe bestehend aus Kuaaron-Indenharaen, polymerisieren Kohlenwaiserstoffharzen sowie Kohlenteerharzen,d) 0 bis 50 Gew.-Teile eines feinteiligen- füllstoffes,e) 0 bis 50 Gew.-frTeile eines Kautsohukstreoköles sowief) 0 bis 800 Gew.-Teile eines relativ flüchtigen flüssigen Trägers.909835/13892. Klebstoff Zubereitungen nach Anspruch 1, g β -kennzeichnet durch 100 Gew.-Teile Blockmischpolymerisat und 50 bis 150 Gew.-feile eines vollständig hydrierten Collophoniumesters.3· KlebstoffZubereitungen nach Anspruch !,gekennzeichnet durcha) 100 Gew.-Teile Blockmischpolymerisat,b) 10 bis 50 Gew.-Teile Collophoniumharz,c) 25 bis 100 Gew.-Teile eines Harzes der Gruppe bestehend aus Kumaron-Indenharzen, polymerisieren Kohlenwasserstoffharzen und Kohlenteerharzen,d) 0 bis 25 Gew.-Teile feinteiligen Füllstoff,e) 0 bis 50 Gew.-Teile Kautschukstrecköl sowief) 0 bis 800 Gew.»Teile eines relatir flüchtigen flüssigen Trägers.4-. Klebstoff Zubereitungen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockeisohpolyaerisat der allgemeinen Konfiguration Polystyrol-Polybutadien-Polystyrol entspricht.5. Klebstoff Zubereitungen mch Anepruoh 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockmisehpolyeerisat909835/1389 - BAD ORIQiNALder allgesieinen Konfiguration Polystyrol-Polyisopren-Polyetyrol entspricht.6. Klebstoff Zubereitungen nach Anspruch 1 Mb 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Blockmischpolymerieat einem Polyetyrolgehalt von bis 35 Gew.-j6 aufweist.909835/1389
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Legal Events
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