DE2241417A1 - Polyester sealing compsn - suitable for use in sub-aqueous engineering apples - Google Patents

Polyester sealing compsn - suitable for use in sub-aqueous engineering apples

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DE2241417A1 DE19722241417 DE2241417A DE2241417A1 DE 2241417 A1 DE2241417 A1 DE 2241417A1 DE 19722241417 DE19722241417 DE 19722241417 DE 2241417 A DE2241417 A DE 2241417A DE 2241417 A1 DE2241417 A1 DE 2241417A1
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02—Macromolecular compounds
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Abstract

Sealing compsn. comprises an inert filler (e.g., clean quartz sand) (density >1), a peroxide-cold-curable polyester resin, a Co-based accelerator if required, a solvent (e.g., tetrachloroethylene), evaporating under conditions whose vapour volume after evaporation during reaction is greater than the shrinkage undergone by the compsn. on curing, and a peroxide catalyst (e.g., benzoyl peroxide) in excess of the amt. usually needed for curing of polyester resins. Used in underwater engineering e.g., for anchoring concrete piers and pillars in prepd. holes. Compsn. sets rapidly and may be subjected to loads after short time.

Description

Unterwasser-Vergußmasse Der üblicherweise für Bauzwecke unter Wasser verwendete Beton hat den erheblichen Nachteil vergleichsweise langer Abbindezeiten. Unterwasserbeton benötigt etwa 14 Tage, bis er voll belastbar ist. Underwater potting compound Usually used for underwater construction purposes The concrete used has the significant disadvantage of comparatively long setting times. Underwater concrete takes about 14 days to be fully resilient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unterwasser-Vergußmasse zu schaffen, die nach Ablauf einer kurzen Reaktionszeit voll belastbar ist.The invention is based on the object of an underwater potting compound to create that is fully resilient after a short reaction time.

Die erfindungagemäße Aufgabe wird durch eine Unterwasser-VerguBmasse gelöst, die einen indifferenten Füllstoff einer Dichte>1, ein kalt-, durch Peroxyde härtbares Polyesterharz, erforderlichenfalls mit Beschleuniger auf Kobaltbasis, ein unter den Reaktionsbedingungen verdampfbares Lösungsmittel, dessen Dampfvolumen nach der Verdampfung während der Reaktion etwas größer ist als die bei der Härtung eintretende Schrumpfung der Masse, sowie einen Peroxydkatalysator im Überschuß zu der üblicherweise zur Härtung von Polyesterharzen verwendeten Menge enthält. Die Polyesterharze werden dem Verbraucher in Form von ungesättigten Alkydharzen und beigemischten ungesättigten polymerisierbaren Verbindungen, wie Styrol, Cyclopentadien, Vinylacetat, Cyclohexen, Diallylphthalat oder Methylmethacrylat, geliefert; diesen mischt man einen Katalysator (Peroxyde u.a. Perverbindungen) und einen Beschleuniger (z.B. Kobaltverbindungen) dazu (vgl. Römpp, Chemie-Lexikon, 6.auflage, 1966a Spalten 5038/5039).The task according to the invention is achieved by an underwater casting compound dissolved, which is an indifferent filler with a density> 1, a cold, by peroxides curable polyester resin, if necessary with a cobalt-based accelerator, a solvent which can be evaporated under the reaction conditions, its vapor volume after evaporation during the reaction is slightly larger than that during hardening occurring shrinkage of the mass, as well as a peroxide catalyst in excess the amount usually used for curing polyester resins. the Polyester resins are available to consumers in the form of unsaturated alkyd resins and admixed unsaturated polymerizable compounds, such as styrene, cyclopentadiene, Vinyl acetate, cyclohexene, diallyl phthalate or methyl methacrylate. this one mixes a catalyst (peroxides and others per compounds) and an accelerator (e.g. cobalt compounds) to this (see Römpp, Chemie-Lexikon, 6th edition, 1966a columns 5038/5039).

Bei der erfindungsgemäßen Vergußmasse wird dem während der exothermen Reaktion auftretenden Volumenschrumpf durch eine Expansionsphasv entgegengewirkt, indem man ein Lösungsmittel zumischt, wobei das während der exothermen Reaktion verdampfende Lösungamittel unter Bildung kleiner, geschlossener Gasblasen die Vergußmasse geringfügig mehr expandieren läßt ale der Volumenschrumpf betragen würde.In the potting compound according to the invention that is during the exothermic Reaction occurring volume shrinkage counteracted by an expansion phase, by mixing in a solvent, this being done during the exothermic reaction evaporating solvents with the formation of small, closed gas bubbles the Potting compound can expand slightly more than would be the volume shrinkage.

Durch diese geringe Überexpansion wird bewirkt, daß das Wasser selbst aus kleinsten Poren der umgebenden Materialien nahezu vollständig verdrängt wird und das Kunstharz-Bindemittel zu direktem Kontakt kommt.This slight over-expansion causes the water itself is almost completely displaced from the smallest pores of the surrounding materials and the resin binder comes into direct contact.

Bei der-Vergußmasse der Erfindung ist der Porenanteil etwas größer als die Schrumpfung. Der Porenanteil hängt im wesentlichen von folgenden Faktoren ab: von 1. dem während des Härtungsprozesses herrschenden druck, 2. der Reaktionswärme der Masse, 3, dem Mishungsverhältnis, 4. der spezifischen Wrmder Mischung, 5. dem Siedepunkt des Lösungsmittels bei dem während der Reaktion herrschenden Druck und 6. der Verdampfungswärm des Lösungsmittels. Diese Einflußgrößen sind aus der Literatur bekannt oder durch einen einfachen Versuch zu ermitteln, wie beispielsweise die Reaktionswärme und der Volumerischrumpf. Man kann also diese Einflußgrößen so aufeinander abstimmen, daß unter den jeweiligen Bedingungen so viel Lösungsmittel verdampft, daß durch den dadurch bedingten Porenanteil der Schwund in geringem Maße überkompensiert wird, wenn man berücksichtigt, daß die Reaktionswärme gleich der zur Temperaturerhöhung der Masse bis zum Siedepunkt des Lösungsmittels bei dem herrschenden Druck und der zur Verdampfung der erforderlichen Menge Lösungsmittel benötigten Warme ist, wobei der Wärmeverlust an die Umgebung > vernachlässigt werden kann.In the case of the potting compound of the invention, the proportion of pores is somewhat larger than the shrinkage. The proportion of pores essentially depends on the following factors from: 1. the pressure prevailing during the curing process, 2. the heat of reaction the mass, 3, the mixing ratio, 4. the specific heat of the mixture, 5. the Boiling point of the solvent at the pressure prevailing during the reaction and 6. the heat of evaporation of the solvent. These influencing variables are taken from the literature known or determined by a simple experiment, such as the Heat of reaction and the volumetric shrinkage. So you can compare these influencing variables in this way agree that so much solvent evaporates under the respective conditions, that the shrinkage is overcompensated to a small extent by the resulting pore proportion if one takes into account that the heat of reaction is equal to that of the temperature increase the Mass up to the boiling point of the solvent at the prevailing pressure and that of the Evaporation of the required amount of solvent is required, with the heat Heat loss to the environment> can be neglected.

Vorteilhafterweise wird ein Lösungsmittel mit einer Dichte > 1 verwendet, damit die Dichte der Vergußmasse so hoch ist, daß sie, in Wasser (auch Seewasser) eingebracht, rasch und verlustfrei auf den Untergrund absinkt.A solvent with a density> 1 used so that the density of the potting compound is so high that it can, in water (also Sea water), sinks quickly and without loss to the subsoil.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt oberhalb 1000C bei Atmosphärendruck zu verwenden. Die Menge des Lösungsmittels beläuft sich mit Vorteil auf etwa 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf Gesamtmasse.It has been found advantageous to use a solvent with a To use boiling point above 1000C at atmospheric pressure. The amount of solvent advantageously amounts to about 1 to 10% by weight, based on the total mass.

Eine bevorzugte Vergußmasse enthält 60 bis 80 Gew.-Füllstoff, bezogen auf Gesamtmasse, wobei sloh feinkörniger, gereinigter Quarzsand als besonders geeignet erwiesen hat.A preferred potting compound contains 60 to 80% filler by weight, based on weight on total mass, with fine-grained, cleaned quartz sand being particularly suitable has proven.

Damit während der Vernetzungsreaktion, auch bei dicken Schichten, keine Spannungsriese entstehen und die Expansion bis zur Beendigung der Vernetzungsreaktion gewährleistet ist, kann es von Vorteil sein, der Masse einen flüssigen oder pastösen Polymerweichmancher, beispielsweise einen nicht vernetzenden Polyester auf der Basis von Adipinsäure und Butåndiol, zuzusetzen. Dieser Polymerweichmacher bewirkt die Ausbildung elastifizierter Brücken innerhalb der reagierenden Vergußmasse.So that during the crosslinking reaction, even with thick layers, no tension giants arise and the expansion until the end of the crosslinking reaction guaranteed it can be advantageous to add a liquid or pasty polymer soft some, for example a non-crosslinking polyester based on adipic acid and butandiol, to be added. This polymer plasticizer causes the formation of elasticized ones Bridges within the reactive potting compound.

Die Masse enthält vorteilhafterweise 1 - 10 Gew.-% Elastifiziermittel, bezogen auf die Gesamtmasse.The mass advantageously contains 1 - 10% by weight of elasticizing agent, based on the total mass.

Eine vorteilhafte Vergußmasse enthält 1 - 5 Gew.-% Vernetzungsmittel, bezogen auf die'Gesamtmasse1 das bedeutet etwa 7 bis 35 Gew.-, bezogen auf den Harzanteil.An advantageous potting compound contains 1 - 5 wt .-% crosslinking agent, Based on die'Gesamtmasse1 that means about 7 to 35% by weight, based on the resin content.

Diese im Vergleich zu üblicherweise zur Härtung von Polyesterharzen verwendete nohe Menge Vernetzungsmittel gewährleistet, daß die Reaktion auch unter Wasser in der Kälte einsetzt und auch eine vollständige Vernetzung stattfindet. Bei Zugabe üblicher Mengen würde die Aushärtungszeit unter Wasser für praktische Zwecke viel zu groß sein. Äls Vernetzungsmittel haben sich organische Peroxyde, zB. Benzoylperoxyd, als besonders geeignet erwiesen. Das Vernetzungsmittel wird erst unmittelbar vor der Verarbeitung durch einfaches Einrühren mittels eines Flügelrührers oder einer Mischmaschine iI0 die Vergußmasse eingearbeitet.This in comparison to the usual hardening of polyester resins No amount of crosslinking agent used ensures that the reaction takes place even below Water starts in the cold and a complete network takes place. With the addition of normal amounts, the underwater curing time would be practical Purposes are way too big. Organic peroxides have proven to be a crosslinking agent, e.g. Benzoyl peroxide, proved to be particularly suitable. The crosslinking agent will only immediately before processing by simply stirring in using a paddle stirrer or a mixer iI0 incorporated the casting compound.

Die Gelbildung setzt bereits nach 6 Minuten unter Wasser ein. Die Aushärtung ist nach 15 Minuten weitestgehend abgeschlossen.Gel formation starts after just 6 minutes under water. the Hardening is largely complete after 15 minutes.

Zur Verbesserung der Haftung der Vergußmasse nach der Aushärtung an den sie umgebenden Materiulien, insbesondere auch an wasserbeaufschlagten Oberflächen, kann der Vergußmasse vorher ein polyfunktionelles Isocyanat beigemischt werden. Dieses hat die Aufgabe, das an den Kontaktflächen befindliche Restwasser weitgehend zu binden und so dem Kunstharz einen direkten Kontakt zu ermöglichen. Die dabei gebildeten geringen Mengen C02 sind praktisch ohne Einfluß auf den Porenanteil, besonders weil die Reaktion zwischen Wasser und Isocyanat im wesentlichen an der Oberfläche stattfindet. Die Haftfestigkeit der ausgehärteten Vergußmasse ist, abhängig vom Untergrund, teilweise höher als die Zugfestigkeit der Vergußmasse selbst. Die Masse enthält vorteilhafterweise 1 - 5 Gew.-% Isocyanat, bezogen auf Gesamtmasse.To improve the adhesion of the potting compound after curing the surrounding materials, especially on surfaces exposed to water, a polyfunctional isocyanate can be added to the casting compound beforehand. This has the task of largely removing the residual water on the contact surfaces to bind and thus enable direct contact with the synthetic resin. The one with it The small amounts of C02 formed have practically no effect on the porosity, especially because the reaction between water and isocyanate is essentially at the Surface takes place. The adhesive strength of the hardened potting compound is dependent from the substrate, sometimes higher than the tensile strength of the casting compound itself. The The mass advantageously contains 1-5% by weight of isocyanate, based on the total mass.

Die einzelnen Komponenten, mit Ausnahme des Vernetzungsmittels, werden nach üblichen Methoden vorgemischt und können entweder direkt verwendet werden oder aber in üblichen Gebinden abgefüllt und gelagert werden.The individual components, with the exception of the crosslinking agent, are premixed by conventional methods and can either be used directly or but can be filled and stored in the usual containers.

Die erfindungsgemäße Vergußmasse hat den Vorteil, daß bisher bei Unterwasservergüssen nicht erzielbare Haftfestigkeiten und aufgrund der Expansion Abdichtungseigenschaften erreicht werden. Dabei liegt ein weiterer Vorteil in der Tatsache, daß sich diese Effekte ohne zusätzliche Maßnahmen durch einfaches Eingießen in das Wasser erzielen lassen.The potting compound according to the invention has the advantage that so far with underwater potting unattainable adhesive strengths and, due to the expansion, sealing properties can be achieved. Another advantage lies in the fact that this Achieve effects without additional measures by simply pouring it into the water permit.

Als vorteilhafter Nebeneffekt ergeben sich dadurch selbsttätig völlig ebene Oberflächen, da es ohne weiteres möglich ist, die Viskosität der Vergußmasse durch Wahl des Füllstoffes und des Mischungaverhältnisses der Komponenten entsprechend niedrig einzustellen.As an advantageous side effect, this results in completely automatically flat surfaces, since it is easily possible, the viscosity of the potting compound by choosing the filler and the mixing ratio of the components accordingly set low.

Eine Vergußmasse nach der Erfindung kann beispiersweise folgende Zusammensetzung (Anteile in Gew.-%) haben: 14,0 %0 ungesättigtes Polyesterharz mit Kobaltbeschleuniger 69,8 % feinkörniger, gereinigter Quarzsand 7,0 % Tetrachloräthylen 3,5 o Adipinsäure-Butandiol-Polyester 3,8 polyfunktionelles Isocyanat 0,1 % Pigment (wenn gewünscht) 2,8 % Benzoylperoxyd in Pulverform.A casting compound according to the invention can, for example, have the following composition (Proportions in% by weight) have: 14.0% 0 unsaturated polyester resin with cobalt accelerator 69.8% fine-grained, purified quartz sand 7.0% tetrachlorethylene 3.5 o adipic acid-butanediol polyester 3.8 polyfunctional isocyanate 0.1% pigment (if desired) 2.8% benzoyl peroxide in powder form.

Die ausgehärtete Vergußmasse hat beispielsweise eine Druckfestigkeit von 165 Kp/cm2. Die Zugfestigkeit liegt bei über 200 Kp/cm2. Die von einer Vergußmasse zu fordernde möglichst hohe Verrottungs-und Zersetzungsfestigkeit ergibt sich aus den hohen Resistenzgraden der Komponenten, insbesondere der ungesättigten Polyester. Die Zusammensetzung der Vergußmasse kann für spezielle Anforderungen variiert werden, insbesondere hinsichtlich der Expansionsfähigkeit, was bei hohen Wasserdrücken notwendig sein kann. So kann es zweckmäßig sein, ein Lösungsmittel mit einem niedrigeren Siedepunkt zu verwendet. Es läßt sich auch z.B. durch Erhöhung des Isocyanatanteils die Dichtungsfähigkeit höheren Wasserdrücken anpassen.The hardened potting compound has, for example, compressive strength of 165 Kp / cm2. The tensile strength is over 200 Kp / cm2. The one from a potting compound The highest possible resistance to rotting and decomposition, which is to be demanded, results from the high degree of resistance of the components, especially the unsaturated polyester. The composition of the casting compound can be varied for special requirements, especially with regard to the expandability, which is necessary at high water pressures can be. So it can be useful to use a solvent with a lower boiling point to used. The sealability can also be improved, e.g. by increasing the isocyanate content adapt to higher water pressures.

Die erfindungsgemäße Vergußmasse ermöglicht es, wasserbeaufschlagte Bauelemente, wie Bauwerke oder Deiche, ohne vorherige Trockenlegung abzudichten, Eingüsse von Bauteilen vorzunehmen oder flächige Grundnivellierungen auszuführen, die nach Ablauf der kurzen Reaktionsteit voll belastbar sind.The potting compound according to the invention makes it possible to use water-exposed Sealing construction elements, such as structures or dikes, without prior drainage, To carry out castings of components or to carry out flat basic leveling, which are fully resilient after the short reaction time has elapsed.

So ist es beispielsweise mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vergußmasse möglich, die im Hafenbau gestellte Aufgabe zu lösen, senkrecht ins Wasser eingebrachte Rohre, die als Stützpfeiler dienen sollen, durch einfaches Einfüllen einer bestimmten Menge der Vergußmasse mit einem sich selbsttätig bildenden Bodenverschluß zu versehen, der es ermöglich, die Rohre bereits kurze Zeit nach Abschluß der Reaktionszeit von etwa 15 Minuten leerzupumpen und so ein nahezu unterbrechungsloses Einbringen weiterer Bauelemente in die Rohre zu ermögliohen.So it is, for example, with the aid of the casting compound according to the invention possible to solve the problem posed in port construction, vertically into the water brought in Pipes that are to serve as supporting pillars, by simply filling a certain To provide the amount of potting compound with an automatically forming bottom seal, which makes it possible to open the tubes a short time after the reaction time of about 15 minutes to pump empty and thus an almost uninterrupted introduction of more To enable components in the pipes.

Desgleichen können mit Hilfe der erSindungsgemäBen Vergußmasse:z.B. Stützpfeiler oder Betonsockel unter Wasser in vorbereiteten Aufnahmelöchern verankert werden, die nach kurzer Zeit belastet werden können.Likewise, with the aid of the casting compound according to the invention: e.g. Support pillars or concrete plinths anchored under water in prepared mounting holes that can be stressed after a short time.

Claims (15)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS 1. Unterwasser-Vergußmasse, enthaltend einen indifferenten Füllstoff einer Dichte>1, ein kalt-, durch Peroxyde härtbares Polyesterharz, erforderlichenfalls mit Beschleuniger auf Kobaltbasig, ein unter den Reaktionsbedingungen verdampfbares Lösungsmittel, dessen Dampfvolumen nach der Verdampfung während der Reaktion etwas größer ist als die bei der Härtung eintretende Schrumpfung der Masse, sowie einen Peroxydkatalysator im Überschuß zu der üblioherweise zur Härtung von Polyesterharzen verwendeten Menge.1. Underwater potting compound containing an inert filler a density> 1, a cold, peroxide-curable polyester resin, if necessary with a cobalt-based accelerator, which is vaporizable under the reaction conditions Solvent, the vapor volume of which is somewhat after evaporation during the reaction is greater than the shrinkage of the mass occurring during curing, as well as one Peroxide catalyst in excess of the usual way of curing polyester resins amount used. 2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Lösungsmittel mit einem spezifischen Geweicht 1 enthält.2. Composition according to claim 1, characterized in that it is a solvent with a specific weight of 1. 3. Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt oberhalb 1000C enthält.3. Composition according to claim 1 or 2, characterized in that it is a Contains solvents with a boiling point above 1000C. 4. Masse nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verdampfung der Lösungsmittelmenge erforderliche Wärme annähernd gleich der Differenz aus der durch die exotherme Reaktion,freiwerdenden Wärme und der für die Erwärmung der Gesamtmasse auf Siedetemperatur des Lösungsmittels erforderlichen Wärme ist.4. Mass according to claim 1-3, characterized in that the for Evaporation of the amount of solvent required heat approximately equal to the difference from the heat released by the exothermic reaction and that for the heating the total mass is the heat required at the boiling point of the solvent. 5. Masse nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1 - 10 Gew.-% Lösungsmittel, bezogen auf Gesamtmasse, enthält. 5. Composition according to claim 1 - 4, characterized in that it 1 - 10% by weight of solvent, based on the total mass. 6. Masse nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie Tetrachloräthylen als Lösungsmittel enthält. 6. Composition according to claim 1-5, characterized in that it is tetrachlorethylene contains as a solvent. 7. Masse nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie 60 - 80 Gew.-% Füllstoff enthält. 7. Composition according to claim 1-6, characterized in that it is 60 - Contains 80% by weight of filler. 8. Masse nach Anspruch 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Füllstoff feinkörnigen, gereinigten Quarz sand enthält. 8. Composition according to claim 1-7, characterized in that it is as Contains filler fine-grained, purified quartz sand. 9. Masse nach Anspruch 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich ein Elastifizierungsmittel enthält.9. Composition according to claim 1-8, characterized in that it additionally contains an elasticizing agent. 10. Masse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Elastifizierungsmittel einen flüssigen od. pastösen Polymerweichmacher enthält.10. Composition according to claim 9, characterized in that it is used as an elasticizing agent contains a liquid or pasty polymer plasticizer. 11. Masse nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1 - 10 Gew.- Elastifizierungsmittel, bezogen auf Gesamtmasse, enthält.11. Composition according to claim 9 or 10, characterized in that it Contains 1 - 10 wt. Elasticizing agent, based on the total mass. 12. Masse nach Anspruch 1 - ll, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1 - 5 Gew.-; Vernetzungsmittel, bezogen auf Gesamtmasse, enthalt.12. Composition according to claim 1 - ll, characterized in that it 1 - 5% by weight; Contains crosslinking agents based on total mass. 13. Masse nach Anspruch 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein organisches Peroxyd als Vernetzungsmittel enthAlt.13. Composition according to claim 1 - 12, characterized in that it is a Contains organic peroxide as a crosslinking agent. 14. Masse nach Anspruch 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich ein polyfunktionelles Isocyanat enthält.14. Composition according to claim 1-13, characterized in that it additionally contains a polyfunctional isocyanate. 15. tasse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1 - 5 Gew.-; Isocyanat, bezogen auf Gesamtmasse, enthält.15. Cup according to claim 14, characterized in that it is 1 - 5 Weight; Isocyanate, based on the total mass.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0110611A2 (en) * 1982-11-17 1984-06-13 Scott Bader Company Limited Raising the flash point of free-radical curing styrene-containing resins

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EP0110611A3 (en) * 1982-11-17 1984-09-26 Scott Bader Company Limited Raising the flash point of free-radical curing styrene-containing resins

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