DE2426178A1 - Thermoplastische formmassen aus celluloseestern und aethylen-vinylester-copolymerisaten - Google Patents

Thermoplastische formmassen aus celluloseestern und aethylen-vinylester-copolymerisaten

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DE2426178A1 DE19742426178 DE2426178A DE2426178A1 DE 2426178 A1 DE2426178 A1 DE 2426178A1 DE 19742426178 DE19742426178 DE 19742426178 DE 2426178 A DE2426178 A DE 2426178A DE 2426178 A1 DE2426178 A1 DE 2426178A1
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/08Cellulose derivatives
    • C08L1/10Esters of organic acids, i.e. acylates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08K5/00Use of organic ingredients
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    • C08K5/10Esters; Ether-esters
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    • C08L31/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an acyloxy radical of a saturated carboxylic acid, of carbonic acid or of a haloformic acid; Compositions of derivatives of such polymers
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Description

Gegenstand der Erfindung sind transparente thermoplastische Formmassen aus organischen Celluloseestern und ÄthyIen-Vinylester-Copolymerisaten, die gegebenenfalls noch niedermolekulare Weichmacher enthalten können.
Bekanntlich wird Cellulose erst nach der Veresterung mit bestimmten organischen Säuren thermoplastisch verarbeitbar und dies oftmals erst auch nach Einarbeitung von niedermolekularen Weichmachern in das veresterte Produkt. Die drei Hydroxylgruppen der Anhydroglucose-Einheiten der Cellulose können prinzipiell mit einer Vielzahl von organischen Säuren verestert werden, wovon aber nur Celluloseacetate, -acetopropionate und -acetobutyrate besondere technische Bedeutung erlangt haben. Aus diesen Estern werden thermoplastisch verarbeitbare Formmassen sowie z.B. Acetatseide, Blockacetat, Folienträger für Sicherheitsfilme, Elektroisolierfolien und Lacke hergestellt.
Formmassen aus Celluloseacetat können praktisch ohne Zusatz von niedermolekularen Weichmachern nicht thermoplastisch verarbeitet werden, da sich dieser Ester vor dem Erweichen zu zersetzen beginnt. Auch bei Celluloseacetopropionaten und -acetobutyraten liegen die Erweichungs- und Zersetzungstem-
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peratur ziemlich beieinander, so daß auch diese Formmassen vor ihrer thermoplastischen Verarbeitung mit niedermolekularem Weichmacher abgemischt werden müssen. Damit erreicht man die notwendige Herabsetzung der Verarbeitungstemperatur und Verarbeitungsviskosität.
Als Weichmacher für organische Celluloseester dienen vornehmlich aliphatische Ester der Phthalsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure und Phosphorsäure wie beispielsweise Dimethylphthalat, Diäthylphthalat, Dibutyladipat, Dioctyladipat, Dibutylazelat, Trichloräthylphosphat und Tributylphosphat. Oft ist es auch vorteilhaft, Weichmachergemische einzusetzen.
Obwohl die mit Weichmachern modifizierten Celluloseesterformmassen eine sehr gute Transparenz zeigen, wäre es wünschenswert, für manche Anwendungszwecke ihre Warmeformbeständigkeit weiter zu verbessern. Außerdem wandern die Weichmacher mit der Zeit an die Oberfläche der Formkörper, so daß z.B. Folien aus modifizierten Celluloseestern nicht zur Verpackung von bestimmten Lebensmitteln verwendet werden können.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 J5o5 219 sind Abmischungen aus organischen Celluloseestern, niedermolekularen Weichmachern und Olefinpolymerisatenbekannt. Bei einem höheren Gehalt an Olefinpolymerisaten sind jedoch solche Formmassen nicht mehr transparent. Außerdem dienen hier herkömmliche niedermolekulare Ester mit den bekannten Nachteilen als Weichmacher.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man transparente,
thermoplastisch sehr gut verarbeitbare Formmassen ohne
die oben dargelegten Nachteile erhält, wenn man Celluloseester
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mit Copolymerisaten aus Äthylen-Vinylestern mischt.
Gegenstand der Erfindung sind daher thermoplastische Formmassen bestehend aus
1) ι _ 99 Gewichtsprozenten, vorzugsweise 5o - 99 Gewichtsprozenten, mindestens eines Celluloseester einer aliphatischen Carbonsäure,
2) 99 - 1 Gewichtsprozenten, vorzugsweise 1 - 5o Gewichtsprozenten eines Kthyleri-Vinylester-Copolymerisats mit 3o - 98 Gewichtsprozenten, vorzugsweise 6o Gewichtsprozenten eingebautem Vinylester und
3) 0-35 Gewichtsprozenten, vorzugsweise 0 - 2o Gewichtsprozenten eines niedermolekularen Weichmachers wobei die Summe I)- 3) loo Gewichtsprozente beträgt.
Besonders· bevorzugte thermoplastische Formmassen bestehen aus
1) 95 - 7o Gewichtsprozenten mindestens eines Celluloseester
einer aliphatischen Säure,
2) 5 - 3o Gewichtsprozenten eines Äthylen-Vinylacetat-Copoly-
merisats mit 30 - 98 Gewichtsprozenten eingebautem Vinylacetat und
3) 0 - 2o Gewichtsprozenten eines niedermolekularen Weichmachers, wobei die Summe 1) - 3) loo Gewichtsprozente beträgt.
Ein besonders hervorstehendes Merkmal der erfindungsgemäßen Formmassen ist ihre Transparenz und ihre sehr guten mechanischen Eigenschaften.
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Geeignete Celluloseester zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formmassen sind Celluloseester aliphatischer Carbonsäuren mit 1-5 C-Atomen, vorzugsweise Celluloseacetat, -acetopropionat und -acetobutyrat.
Die Verfahren zur Herstellung von organischen Celluloseestern sind seit langem bekannt und werden beispielsweise in Ulimanns Encyklopädie der technischen Chemie (Verlag Urban & Schwarzenberg, München-Berlin, 19^3) im 5. Band auf den Seiten 182 bis 2ol beschrieben.
Bevorzugte Celluloseacetobutyrate enthalten
4o bis 5ο % Buttersäure, 15 bis 26 % Essigsäure und 0,75 bis 1,95 % Hydroxyl.
Besonders bevorzugt für die erfindungsgemäßen Formmassen eignen sich Celluloseacetobutyrate mit folgender Zusammensetzung:
42 bis 46 % Buttersäure, 18 bis 21 % Essigsäure und 1,0 bis 1,7 % Hydroxyl.
Bevorzugte Celluloseacetopropionate enthalten im allgemeinen
5o bis 63,5 % Propionsäure, 1 bis 12 % Essigsäure und 1,2 bis 1,95 % Hydroxyl
und besonders bevorzugte Celluloseacetopropionate haben folgende Zusammensetzung:
54 bis 58 % Propionsäure 5 bis 8 % Essigsäure 1,5 bis 1,8 % Hydroxyl.
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Von den Celluloseacetaten werden bevorzugt Sekundär-Celluloseacetateeingesetzt.
Prozentangaben bedeuten hier und im folgenden Gewichts-Prozente., unter Teilen sind Gewichtsteile zu verstehen.
Die relativen Viskositäten (^rel) von 2 %-igen Lösungen der verwendeten aliphatischen Celluloseester in Azeton liegen bei Raumtemperatur zwischen 3,5 und 4,5, besonders bevorzugt zwischen 4,0 und 4,5.
Als Vinylester kommen organische Vinylester von gesättigten, gegebenenfalls durch Halogen, insbesondere durch Chlor, substituierten Monocarbonsäuren mit 1-18 C-Atomen oder aromatischen Monocarbonsäuren mit 7-H C-Atomen in Frage. Namentlich seien genannt: Vinylformiat, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylchlorpropionat, Vinylbutyrat, Vinylisobutyrat, Vinylcapronat, Vinyllaurinat, Vinylmyristinat, Viny1stearat, Vinylbenzoat, vorzugsweise Vinylacetat.
Die Ä'thylen-Vinylester-Copolymerisate werden nach den bekannten Verfahren der Hoch- oder Mitteldrucksynthese, gegebenenfalls in Lösungsmitteln wie tert. Butanol, hergestellt.
Die nach dem Verfahren der Hochdrucksynthese hergestellten Ä'thylen-Vinylester-Copolymerisate besitzen Schmelzindexwerte - nach DIN 53 735 bei 19o°C und einer Belastung von 2,16 kp zwischen 0,1 und loo, vorzugsweise zwischen 1,0 und lo, insbesondere 4,5 bis 6. Die in Tetralin bei 12o°C gemessenen Grenzviskositäten liegen im allgemeinen zwischen 0,6 und 1,5. Die nach der Methode der Lichtstreuung ermittelten Molekulargewichte liegen vorzugsweise zwischen 5o ooo und etwa 1 Million. Die nach der Beziehung M/M - 1 definierte Uheinheitlichkeit U (G. Schulz, Z. phys. Chem. (B) 43 (1939) Seiten 25-34) liegt im Bereich von 5 bis 3o. Diese Copolymerisate sind bevorzugt
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in heißen Kohlenwasserstoffen löslich.
Die beispielsweise nach dem "Verfahren der Lösungs- oder Emulsionspolymerisation hergestellten Äthylen-Vinylester-Copolymerisate, die z.B. 3o bis 98 Gewichtsprozent Vinylester, vorzugsweise 60 bis 80 Gewichtsprozent Vinylester enthalten, besitzen Schmelzindexwerte (1900C - 2,16 kp), die größer als loo sein können, vorzugsweise liegt der Schmelzindexbereich unter 15, insbesondere zwischen 0,5 und 5. Die mittels Lichtstreuung gemessenen Molekulargewichte liegen vorzugsweise zwischen 4o 000 und einer Million. Die Uneinheitlichkeit U beträgt 1 bis 6. Die Copolymerisate sind löslich in Kohlenwasserstoffen und Alkoholen und besitzen vorzugsweise Grenzviskositäten in Toluol zwischen 0,5 und 2,5.
Die Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisate können, falls gewünscht, ganz oder teilweise verseift sein.
Zusammensetzung und Meltindices der verwendeten 'tthylen-Vinylacetat-Copolymerisate:
Bezeichnung Vinylacetat- MFI -
Gehalt £%JJ
EVA - 800 78 0,45
EVA - 700 7o 3o
EVA - βοο 60 lo,4
EVA - 45ο 44 0,54
EVA - 338 33 64
EVA - 8o 8 5
Hierbei bedeuten:
EVA:. Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat
MPI: Schmelzindex /~g/lo min_/ nach DIN 53 735 bei einer Belastung von 2,16 kp und einer Temperatur von 1900C.
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Geeignete niedermolekulare Weichmacher sind Dimethylphthalat, Diäthylphthalat, Triphenylphosphat, Methylphthalyläthylglykolat, Di-n-butylsebacat, Kthylphthalyläthylglykolat, Butylphthalylbutylglykolat, Dibutylphthalat, Dioctyladipat, Dioctylphthalat, Butylbenzylphthalat und Triacetin.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Formmassen aus organischen Celluloseestern und ftthylen-Vinylester-Copolymerisaten, die gegebenenfalls noch mit niedermolekularen Weichmachern modifiziert sein können, erfolgt durch intensives Vermischen der Komponenten. Es können hierzu alle bekannten Mischverfahren benutzt werden wie z.B. das Mischen auf Walzwerken oder in Schneckenextrudern.
Die Mischungen können auch über die Lösung hergestellt werden. Hierzu löst man die Komponenten in geeigneten Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen und fällt die Polymermischungen mit geeigneten Nichtlösern. Die Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische können auch durch Abdampfen entfernt werden. Geeignete Lösungsmittel für organische Celluloseester und Äthylen-Vinylester-Copolymerisate sind beispielsweise Methylenchlorid oder Eisessig, als gemeinsames Fällungsmittel kann z.B. im Falle der Lösung in Methylenchlorid Hexan verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Mischungen können gewisse andere Additive enthalten, um die Polymermischungen zu färben, zu pigmentieren, um ihre Oxydationsbeständigkeit, Lichtbeständigkeit oder ihre Entflammungsbeständigkeit zu verbessern und dergleichen mehr.
Die erfindungsgemäßen Formmassen aus Sthylen-Vinylester-Copolymerisaten und organischen Celluloseestern zeigen einen bemerkenswerten Anstieg der nach DIN 53 ^5J> gemessenen Kerbschlagzähigkeit. · . . , ·
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Außerdem zeichnen sich die erfindungsgemäßen Formmassen durch eine verbesserte Formbeständigkeit in der Wärme aus, die z.B. nach DIN 53 46o als Vicat-Erweichungstemperatur gemessen wird.
Die Vicat-Erweichungstemperaturen liegen bis zu 4o°C über den Erweichungstemperaturen der mit niedermolekularen Weichmachern modifizierten Celluloseestern.
Gegenüber herkömmlichen Celluloseester-Formmassen, die niedermolekulare Weichmacher enthalten, zeigen die erfindungsgemäßen Polymermischungen außerdem noch verbesserte mechanische Eigenschaften wie beispielsweise eine Erhöhung der Härte, der Zugfestigkeit, der Biegefestigkeit und des Elastizitäts-Moduls.
Der bekannte Effekt der sogenannten Weichmacherwanderung tritt bei den Polymermischungen aus organischen Celluloseestern und Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisaten praktisch nicht auf, wodurch solche Formmassen auch beispielsweise für Anwendungen, die einen Kontakt mit Lebensmitteln schaffen, besonders gut geeignet sind.
Die verbesserte Heißluftbeständigkeit der Abmischungen macht ihren Einsatz für Außenverkleidungen möglich.
Aus den erfindungsgemäßen Formmassen lassen sich Formkörper Jeder Art herstellen sowie Acetatseide, Blockacetat, Folienträger für Sicherheitsfilme, Elektroisolierfolien und Lacke/
Mischungen aus organischen Celluloseestern und Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisaten lassen sich problemlos auf bekannten Extrudern und Spritzgußmaschinen kontinuierlich und diskontinuierlich verarbeiten und zeigen dabei eine gute Fließfähigkeit.
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Beispiele 1 bis 15;
Celluloseacetobutyrat mit 42 - 46 % Buttersäure, 18 -21 % Essigsäure und 1,0 - 1,7 % Hydroxylgruppen wird, wie in der folgenden Tabelle angegeben, mit 'Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisaten auf einer Walze bei 17o°C intensiv vermischt.
Die Walzfelle werden granuliert und anschließend bei einer Massetemperatur von
körpern verspritzt.
Massetemperatur von 23>o°C auf einer Spritzgußmaschine zu Prüf-
Bei den mit L bezeichneten Beispielen werden die Polymermischungen über die Lösung mit anschließendem Ausfällen hergestellt. Hierzu vermischt man entsprechende Volumenanteile von Io %-igen Methylenchlorid-Lösungen von Celluloseacetobutyrat bzw. ''ithylen-Vinylacetat-Copolymerisat und fällt die Polymermischung mit Hexan aus. Die so erhaltenen Gemische werden getrocknet und wie zuvor angegeben, zu Prüfkörpern verspritzt.
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σ co ο co
Beispiel EVA V Ac % an ak Vicat 'ObP f Transparenz % EVA
1
2
2L
3
4
8oo
8oo
8oo
8oo
8oo
78
78
78
78
78
ung.
ung.
ung.
ung.
ung.
4
8
3
Io
15
loo
91
84
79
69
ββ
71
62
56,5
5
5
5,5
5,2
5,5
74
70
87
63
56
+
+
+
+
+
5
Io
Io
15
2o
5
6
7oo
700
7o
7o
ung.
ung.
4
22
Ho
75
77
5o
81
44
+ Io
2o
7
8
βοο
6oo
60
60
ung.
ung.
15
25
CO LfN
ON VO
65
46
5,5
β
63
42
+
+
Io
2o
9
Io
loL
11
12
450
450
450
450
450
44
44
44
44
44
ung.
ung.
6o
ung.
ung.
2o
12
12
Io
33
loo
90
I03
78
74
ββ
βο
68
53
47
5,2
5,1
β
5,1
5,7
67
59
65
51
41
+
+
+
+
+
5
Io
Io
15
2o
13
14
15
000
CO CO CO
P
8
19
34
27
21
32
28
Ιοβ
94
56
64
5Q
33
4,9
5,5
4,5
65
56
34
5
Io
2o
Le A 15
- Io -
In der Tabelle bedeuten:
a : Schlagzähigkeit nach DIN 53 453; Dimension : ^/~kj/m JJ.
a, : Kerbschlagzähigkeit nach DIN 53 453; Dimension : /~kj/m _J.
Vicat : Vicat-Erweichungstemperatur nach Verfahren B (Kraft: 49,o5 N) nach DIN 53 4βο; Dimension : /~°C_7·
PbP : BieSei>ließsPannung nach DIN 53 452; Dimension : ^"N/mm JJ.
f_ : Durchbiegung bei £"!„ : Dimension : /~rt
H1 3o : Kugeldruckhärte nach'3o s nach DIN 53 456; K , " 2 "
Dimension : ^/"N/mm __7.
Transparenz : + steht für glasklare Transparenz, - für nicht transparent.
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Beispiele 16 - 29;
Celluloseacetopropionat enthaltend 54- - 58 ^ Propionsäure, 5 - 8 $ Essigsäure und 1,5 - 1*8 $ freie Hydroxylgruppen wird, wie in der folgenden Tabelle angegeben, mit A'thylen-Vinylacetat-Copolymerisat auf einer Walze bei l8o°C intensiv vermischt.
Die Walzfelle werden granuliert und anschließend bei einer Massetemperatur von 24o°C auf einer Spritzgußmaschine zu Prüfkörpern verspritzt.
Bei den mit L bezeichneten Beispielen werden die Polymermischungen, wie unter Beispiele 1-15 beschrieben, über die Lösung mit anschließendem Ausfällen hergestellt.
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509851 /09Ö9
Beispiel EVA V Ac fo % EVA an ak Vicat 86 f Transparenz
16 8oo 78 5 ung. 4 Ho 76 6 83 +
17 8oo 78 Io ung. 9 I09 80 5,7 75 +
17L 8oo 78 Io 12 2,6 loo 74 5,2 95 +
18 8oo 78 15 ung. 19 loo 65 6 70 +
19 8oo 78 2o ung. 26 93 78 5,5 61 +
2o 7oo 7o 5 ung. 4 114 73 5,6 80 +
21 7oo 7o Io ung. 5 llo 68 5,5 78 +
22 . 7oo 7o 15 ung. 9 Io2 63 5,6 7o +
23 7oo 7o 2o ung. 22 91 74 5,8 63 +
24 45o 44 5 60 5 112 64 5,5 75 +
25 450 44 Io 4o 7 loo 56 5,5 65 +
26 450 44 15 34 ■ 18 84 47 5,4 57 +
27 450 44 2o 45 33 72 60 5,3 44 +
28 338 33 Io 14 5 95 4o 4,4 7o +
29 338 33 2o 14 8 4o 4,3 38 +
Le A 15
13 -
V/erden entsprechende Celluloseacetopropionate mit dem nieder molekularen Weichmacher Dibutyladipat abgemischt, so zeigen die Prüfkörper sehr viel geringere Vicat-Erweichungspunkte
% Dibutyladipat Vicat 0C
5 loo
Io 82
15 68
2o 54
Beispiele 3o - 3Ί>'
Sekundärcelluloseacetat wird, wie in der folgenden Tabelle angegeben, mit Ä'thylen-Vinylacetat-Copolymerisat auf einer Walze bei 22o°C intensiv vermischt.
Die Walzfelle werden granuliert und anschließend bei einer Massetemperatur von 23o°C auf einer Spritzgußmaschine zu Prüfkörpern verspritzt.
Bei den mit L bezeichneten Beispielen werden die Polymermischungen, wie unter Beispiele I-I5 beschrieben, über die Lösung mit anschließendem Ausfällen hergestellt.
Le A 15 757
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Beispiel EVA % EVA V Ac % an ak Vicat ^bF f Hk3Q Transparenz
3o 800 Io 78 15 2 151 8^bB 3,6 Io2 +
3oL 800 Io 78 Io 2,5 155 ■ ^bB 2,3 I08 +
31 800 2o 78 17 2 122 72 5,8 7o +
32L 800 25 78 27 4,8 73 44 4,9 35 +
33 700 2o 7o 50 2 126 ^bB 4,5 55 +
Le A 15 757

Claims (6)

Patentansprüche:
1) 50 - 99 Gewichtsprozenten mindestens eines Celluloseesters einer aliphatischen Carbonsäure,
2) 1 - 5o Gewichtsprozenten eines Äthylen-Vinylester-Copolymerisats mit 6o - 98 Gewichtsprozenten eingebautem Vinylester und
3) 0 - 2o Gewichtsprozenten eines niedermolekularen Weichmachers, wobei die Summe 1) - 3) 300 Gewichtsprozente beträgt.
3. Thermoplastische Formmassen bestehend aus
1) 95 - 7o Gewichtsprozenten mindestens eines Celluloseester einer aliphatischen Carbonsäure,
2) 5 - 3o Gewichtsprozenten eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisats mit 3o - 98 Gewichtsprozenten eingebautem Vinylacetat und
3) 0 - 2o Gewichtsprozenten eines niedermolekularen Weichmachers, wobei die Summe 1) - 3) loo Gewichtsprozente beträgt.
Le A 15 757 - 16 -
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4. Thermoplastische Formmassen nach Anspruch 1, enthaltend als Komponente 2) ein Äthylen-Vinylester-Copolymerisat mit 6o - 98 Gewichtsprozenten eingebautem Vinylester.
5. Thermoplastische Formmassen nach Anspruch 1, enthaltend als Celluloseester Celluloseacetobutyrat, Celluloseacetopropionat, Celluloseacetat oder eine Mischung der genannten Ester.
6. Verwendung der thermoplastischen Formmassen nach Anspruch zur Herstellung von Formkörpern jeder Art.
Le A 15 757 - 17 -
509851/0909
DE2426178A 1974-05-29 1974-05-29 Thermoplastische Formmassen aus Celluloseestern und Äthylen-Vinylester-Copolymerisaten Expired DE2426178C3 (de)

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