DE2802170A1 - Silikondichtungs- und -formmassen - Google Patents

Silikondichtungs- und -formmassen

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Description

Silikondichtungsmassen finden insbesondere auf dem Bausektor, zum Beispiel im Fensterbau, beim Zusammenbau von Betonfertigteilen und bei der Installation von Sanitäreinrichtungen, in zunehmendem Umfang Verwendung. Derartige Dichtungsmassen enthalten Diorganopolysiloxane mit reaktiven Endgruppen (meist Hydroxylgruppen), welche Viskositäten von 100 bis 500.000 -eP bei 20 C aufweisen. Das am häufigsten eingesetzte Basispolymer ist Dimethylpolysiloxan. Ferner enthalten die bekannten Dichtungsmassen endständig (zum Beispiel mit Methylgruppen) gesättigte Diorganopolysiloxane, sogenannte
vn P* S o
Silikonöle, mit Viskositäten von 10 bis 10.000 eP bei 2O C als Weichmacher. Weitere Bestandteile derartiger Dichtungsmassen sind Thixotropiermittel wie hochdisperse pyrogene Kieselsäure, sowie Füllstoffe und Pigmente wie (gefälltes) Calciumcarbonat, Quarzmehl, Titandioxid, Eisen(III)oxid und ähnliche. Weiterhin finden in der Regel Haftvermittler, zum Beispiel Vinyltriacetoxysilan, und Stabilisatoren wie zum Beispiel Molekularsiebe oder auch Polyglykole Verwendung.
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Schließlich müssen die Silikondichtungsmassen noch einen Vernetzer enthalten, wobei sich in der Praxis insbesondere die folgenden vier Systeme bewährt haben:
1) Acetoxysilane, vorzugsweise Methyltriacetoxysilan,
2) Aminosilane, vorzugsweise Methyltris(cyclohexylamino)-silan und/oder Methyltris(sek.-butylamino)silan,
3) Ketoxime, zum Beispiel Methyltris(sek.-butanonoximo)-silan und
4) Benzamide, zum Beispiel Methylethoxybis(N-methyl)-benzamidosilan.
Neben den erwähnten Vernetzern können Beschleuniger, Katalysatoren und dergleichen mitverwendet werden, zum Beispiel Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Organosilanoxy-Titankomplexe, (tertiäre) Amine und ähnliche.
Die zunächst plastischen Dichtungsmassen werden unter Luft- und Feuchtigkeitsausschluß hergestellt und in luftdicht verschlossene Behälter wie Kartuschen aus Aluminium, Kunststoff oder gewickelter Pappe abgefüllt. Bei der Anwendung werden die in dieser Weise hergestellten und abgefüllten plastischen Silikondichtungsmassen aus dem luftdicht ver-
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schlossenen Behälter von Hand oder mit Druckluft ausgepreßt, so daß sie bei freiem Zutritt der umgebenden Luftfeuchtigkeit zu festen, elastomeren Silikondichtungen vernetzen. Es sind auch Zweikomponenten-Silikonmassen bekannt, welche beispielsweise zu Abformzwecken im Formenbau eingesetzt werden und welche aus einem difunktionellen Organopolysiloxan, Weichmacher sowie einer geringen Menge Wasser als erster Komponente und einem Härter als zweiter Komponente bestehen. Nach dem Zusammengeben beider Komponenten tritt innerhalb kurzer Zeit die gewünschte Härtung ein. Sowohl bei den Einkomponenten- als den Zweikomponentenmassen ist nach dem Härtungs- und Vernetzungsprozeß das als Weichmacher enthaltene Silikonöl chemisch nicht gebunden, sondern in das Polymere physikalisch eingelagert.
Es ist bereits versucht worden, den Silikonölanteil in solchen feuchtigkeitshärtenden Silikondichtungsmassen ganz oder teilweise durch andere Stoffe zu ersetzen. So wurden zum Beispiel Paraffinöle, Di(ethylhexyl)adipat sowie niedermolekulare Polybutene (vgl. DT-OS 23 64 856) als Silikonölersatz vorgeschlagen. Diese Weichmacher sind jedoch mit den Organopolysiloxanen, welche als Grundstoffe für die Dichtungsmassen dienen, nicht vollständig verträglich. Dies zeigt sich besonders deutlich dadurch, daß schon ein Zusatz von wenigen Prozent der genannten Weichmacher zu einer Eintrübung
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bzw. einem Milchigwerden der Polymeren führt. Diese Tatsache grenzt die Verwendbarkeit der Polybutene dahingehend ein, daß 1. nur eine relativ geringe Menge Streckmittel eingesetzt werden kann, 2. diese Streckung sich zwar für pigmentierte, aber nicht für transparente Massen eignet.
Diese Nachteile sind grundsätzlich bereits bekannt und es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, aromatische Öle wie zum Beispiel Isooctylbenzol oder dessen Oligomere zu verwenden, welche mit Silikonpolymeren sowohl vor als auch nach der Härtung verträglich sind. Diese Weichmacher sind jedoch zu flüchtig, so daß schon bei etwas höheren Temperaturen ein ganz erheblicher Gewichtsverlust eintritt (zum Beispiel 30 Gew.% nach 6 Tagen bei 70 C); gleichzeitig tritt eine sehr starke Vergilbung bei Freibewitterung oder UV-Bestrahlung auf, so daß auch diese Weichmacher die Silikonöle nicht zu verdrängen vermochten, obwohl letztere teuer sind.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen schwer flüchtigen, möglichst farblosen Weichmacher zu finden, welcher mit den oben genannten Silxkonpolymeren sowie Silikonölen voll verträglich ist. Es sind bereits zahlreiche Weichmacher auf dem Kunststoff- und Kautschuksektor bekannt, insbesondere zum Weichmachen von Polyvinylchlorid und von Natur- und Synthesekautschuk. Zu den bevorzugten Weichmachern
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aus dem Bereich der Phosphorsäureester gehören z.B. Tributylphosphat, Trioctylphosphat, Triphenylphosphat, Tricresylphosphat, Trichlorethylphosphat, Diphenyloctylphosphat, Diphenylxylenylphosphat, Diphenylcresylphosphat, Tributoxyethylphosphat, Diphenylisodecylphosphat und andere.
Überraschend wurde gefunden, daß von diesen bekannten Weichmachern einer, nämlich Trioctylphosphat zur Lösung der oben angegebenen Aufgaben hervorragend geeignet ist und gleichzeitig weitere technische Vorteile mit sich bringt, während alle übrigen schon bei geringen Zusatzmengen keine Mischbarkeit bzw. Unverträglichkeit mit den Silikonpolymeren zeigen.
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß eine feuchtigkeitshärtende Einkomponenten-Silikondichtungsmasse auf Basis von Organopolysiloxanen mit reaktiven Endgruppen, Weichmachern und üblichen Zusätzen, welche Acetoxysilane, Aminosilane oder Ketoxime als Vernetzer enthält, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie als Weichmacher eine Mischung aus O bis 25 Gew.% Silikonöl und 100 bis 25 Gew.% Trioctylphosphat enthält. Besonders bevorzugt sind Dichtungsmassen, welche 25 bis 75, insbesondere 25 bis 50 Gew.% Silikonöl und 75 bis 25, insbesondere 75 bis 50 Gew.% Trioctylphosphat enthalten. Bezogen auf 100 Gewichtsteile des reaktiven Organopolysiloxans kann der Weichmachergehalt in den erfindungsgemäßen Dichtungsmassen etwa 10 bis
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150 Gewichtsteile betragen, während er bei herkömmlichen Dichtungsmassen auf etwa 100 Gewichtsteile Weichmacher je 100 Gewichtsteile Polymer nach oben hin begrenzt ist. Vorzugsweise finden 20 bis 50 Gewichtsteile Weichmacher auf 100 Gewichtsteile Polymer Verwendung.
Gegenstand der Erfindung sind ferner Zwei-Komponenten-Silikonformmassen auf Basis von a) difunktionellen Organopolysiloxanen, Weichmachern, üblichen Zusätzen sowie b) Härtern, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß sie als Weichmacher eine Mischung aus 0 bis 75 Gew.% Silikonöl und 100 bis 25 Gew.% Trioctylphosphat enthalten. Die Formmassen enthalten auf 100 Gewichtsteile Polymer vorzugsweise 20 bis 50 Gewichtsteile Weichmacher.
Das Trioctylphosphat zeigt überraschend eine ganz hervorragende Verträglichkeit mit den Polysiloxanen, wobei es sich nicht etwa um eine scheinbare Verträglichkeit aufgrund eines gleichen Brechungsindex handelt, da die Indices zu weit auseinanderliegen: Diorganopolysiloxane mit und ohne reaktive Endgruppen haben einen Index von 1,405 bei 20°C, Trioctylphosphat dagegen einen Index von 1,444 bei 20°C. Die Verträglichkeit besteht sowohl mit 0H-reaktiven Organopolysiloxanen mit Viskositäten von 5000 bis 500.000 eP· bei 20 C
als auch mit nicht-reaktiven Polysiloxanen (Silikonölen) mit
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nachträglich
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Viskositäten von 35 bis 5ooo eP bei 2o C sowie ferner mit phenylsubstituierten Organopolysiloxanen, wobei die oben erwähnten Vernetzer bzw. Vernetzerkombinationen die Verträglichkeit nicht beeinträchtigen.
Besonders geeignete Vernetzer für die erfindungsgemäßen Dichtungsmassen sind Acetoxysilane, Aminosilane sowie Ketoxime (vgl. oben unter 1) bis 3), während Benzamidhärter weniger befriedigende Ergebnisse liefern. Bezogen auf die Gesamtmasse finden etwa 2 bis 8 Gew.% Vernetzer Verwendung. Bezogen auf das reaktive Silikonpolymer beträgt der Gehalt an Vernetzer etwa 3 bis 1o Gew.%.
Für Zweikomponentenmassen haben sich als Härter Gemische aus gleichen Gewichtsteilen Ethylsilikat (28% SiO2)/ polymerem Ethylsilikat (4o% SiO2) und Dibutylzinndilaurat besonders bewährt. Bezogen auf die Gesamtmasse finden etwa o,1 bis 1o Gew.% dieses Gemisches Anwendung. Eine Aushärtung findet bei derartigen Systemen erst beim Mischen der beiden Komponenten statt, so daß diese getrennt an der Luft stabil sind.
Trioctylphosphat weist die erwünschte Schwerflüchtigkeit auf, nach 24 Stunden bei 9o°C zeigt es beispielsweise nur einen Gewichtsverlust von weniger als o,7%. Die niedrige Viskosität von nur etwa 15 «£ bei 2o C bietet
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gegenüber den höherviskosen Silikonölen den Vorteil, daß niedrigerviskose Dichtungsmassen herstellbar sind, welche sich leichter auspressen lassen. Weitere Vorteile von Trioctylphosphat sind dessen schwere Brennbarkeit sowie dessen niedrigere Dichte von 0,92 g/cm bei 20 C gegenüber 0,97 g/cm bei 20 C von Silikonölen, was bei gleichen Volumina zu einer Gewichtsverminderung und damit einer erheblichen weiteren Einsparung führt. Von besonderer Bedeutung ist es, daß Trioctylphosphat zu Silikondichtungen mit besonders guter Flexibilität bei tieferen Temperaturen führt, was gerade bei einer Anwendung auf dem Bausektor von großer praktischer Bedeutung ist. Erfindungsgemäße Dichtungsmassen, welche als Weichmacher neben Silikonölen bis zu etwa 50 % Trioctylphosphat enthalten, zeigen ausgezeichnete Haftung auf Metallen sowie Glas. Von praktischer Bedeutung ist schließlich, daß der 100 % Modul der Dichtungsmassen mit zunehmendem Gehalt an Trioctylphosphat sinkt.
Die vorstehend geschilderten Ergebnisse waren nicht vorhersehbar. Aus der US-PS 26 84 336 sind zwar Schmiermittel bekannt, welche aus Gemischen von Silikonölen und Alkylphosphaten mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen in den Alkylresten bestehen. Daraus konnte jedoch nicht abgeleitet werden, daß gerade Trioctylphosphat im Gegensatz zu anderen Trialkylphosphaten ein besonders geeigneter Weichmacher
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für Silikondichtungsmassen auf der Basis von Organopolysiloxanen mit reaktiven Endgruppen ist und in diesem System zu bislang nicht erreichten Vorteilen führt.
Den erfindungsgemäßen Dichtungsmassen kann ein inertes Lösungsmittel zugemischt werden, um die Transparenz zu verbessern, das spezifische Gewicht zu erniedrigen und die Ausspritzbarkeit zu erleichtern. Als Lösungsmittel kommen aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, Ester, Ketone sowie halogenierte Kohlenwasserstoffe in Mengen von etwa 0,1 bis 10, vorzugsweise etwa 1 bis 4 Gew.% in Betracht. Ein solcher Losungsmittelzusatz hat keinen negativen Einfluß auf die Härtung, Haftung, den Modul und die weiteren wesentlichen Eigenschaften der Dichtungsmassen. Der Volumenschwund bleibt bei derart geringen Lösungsmittelmengen in den üblichen Grenzen.
Darüber hinaus enthalten die erfindungsgemäßen Massen die üblichen Zusätze, insbesondere Thixotropiermittel sowie Füllstoffe und Pigmente. Darüber hinaus ist häufig der Zusatz von Haftvermittlern und von Stabilisatoren von Vorteil.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung sollen die nachfolgenden Beispiele dienen, welche die Herstellung verschiedener erfindungsgemäßer Dichtungsmassen beschreiben. In allen Beispielen
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fand ein evakuierbarer Planetenmischer zur Herstellung der Dichtungsmasse!! unter Feuchtigkeits- und Luftausschluß Verwendung .
Beispiel 1
Zu 43 g eines difunktionellen Organopolysiloxans mit einer Viskosität von etwa 50.000 cP bei 20°C wurden 10 g Silikonöl
ml i. S
,O,
mit einer Viskosität von 1000 cP bei 20 C sowie 4 g Trioctylphosphat zugegeben und mit 6 g Methyltriacetoxysilan vermischt. Anschließend wurden 5 g hochdisperse Kieselsäure und 32 g Calciumcarbonat eingearbeitet. Nach 10 Minuten langem Rühren unter Vakuum wurden 0,08 g Dibutylzinndiacetat zugefügt, worauf nochmals 10 Minuten lang unter Vakuum gerührt wurde. Es wurde eine weiße, standfeste, leicht spritzbare pastöse Dichtungsmasse erhalten, welche sofort in Kartuschen abgefüllt wurde, worauf letztere luftdicht verschlossen wurden. Die Dichtungsmasse erwies sich über 6 Monate als lagerstabil. Eine aus der Kartusche ausgepreßte Probe zeigte nach ca. 10 Minuten an der Luft eine Hautbildung und härtete innerhalb von jeweils 24 Stunden 3 bis 5 mm tief durch. Die Masse zeigte ausgezeichnete Haftung auf Glas sowohl vor als auch nach der Vernetzung, eine Shore A Härte von ca. 30 und keine Verfärbung bei Bestrahlung mit UV-Licht.
2
Der 100 % Modul betrug 3 kp/cm , die Bruchdehnung ca. 400 % (Normstab). Eine Prüfung auf Weichmachermigration nach DIN
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524 53 zeigte keinen negativen Befund. Im Vergleich zu einer ausschließlich Silikonöl als Weichmacher enthaltenden, sonst aber identisch aufgebauten Dichtungsmasse zeigte das ausgehärtete Produkt eine wesentlich verbesserte Elastizität.
Beispiel 2
Die Zusammensetzung des Beispiels 1 wurde abgewandelt, um eine aminhärtende Masse herzustellen. Hierzu wurden 12Og
wipe, eines difunktionellen Polysiloxans (Viskosität ca. 80.000 gP
bei 20 C), 40 g difunktionelles Polysiloxan (Viskosität
vn Pci i> n
etwa 20.000 eP bei 20 C), 30 g Silikonöl (Viskosität etwa 35 cP bei 20°C), 60 g Trioctylphosphat und 15 g hochdisperse Kieselsäure miteinander vermischt und glattgerührt. Anschließend wurden 200 g Calciumcarbonat eingerührt, worauf mit 5 g Na-Molekularsieb 4 A versetzt wurde. Anschließend wurde ein Vernetzergemisch aus 5 g Methyltris(cyclohexylamino)-silan, 15g Methyltris(sek.-butylamino)-silan und 1 g tertiärem Amin eingemischt. Nach Entlüften wurde die erhaltene weiße Mischung sofort in eine Tube abgefüllt. Lagerstabilität, Verträglichkeit mit dem Weichmacher (kein Ausschwitzen) sowie die für Silikondichtungsmassen bekannten Eigenschaften waren gegeben. Auch diese Dichtungsmasse zeichnete sich gegenüber einer ausschließlich Silikonöl enthaltenden durch ihre besonders gute Elastizität aus.
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Beispiel 3
28 g des Polymeren des Beispiels 1 wurden mit 4 g Trioctylphosphat, 8 g Silikonöl (Viskosität etwa 1000 -eP bei 20 C), 4 g hochdisperser Kieselsäure, 50 g Calciumcarbonat und 4 g Methyltris(sek.-butanonoximo)-silan versetzt. Nach 10 Minuten langem Mischen wurden 0,5 g Dibutylzinndilaurat zugewogen, worauf unter Vakuum 5 Minuten lang homogenisiert wurde. Die Untersuchung dieser Dichtungsmasse zeigte wiederum für alle in Beispiel 1 geprüften Eigenschaften Vergleichbarkeit mit einer Masse, welche ausschließlich Silikonöl enthält. Der für solche Ketoximsysteme typische hohe Modul gegenüber einem Aminsystem gemäß Beispiel 2 oder einem Acetatsystem gemäß Beispiel 1 wird durch das Trioctylphosphat in wünschenswerter Weise erniedrigt. Die Shore A Härte lag bei 15, bei einer ausschließlich mit Silikonöl hergestellten Vergleichsprobe dagegen bei 30.
Die Dichtungsmassen der Beispiele 1 bis 3 waren gegenüber UV-Licht genauso stabil wie die Vergleichsproben, welche anstelle des Trioctylphosphats ausschließlich Silikonöl enthielten.
Beispiel 4
Der Dichtungsmasse des Beispiels 1 wurden 2 % Benzin (Fraktion
100 bis 1400C) zugemischt, wobei sich die in Beispiel 1 ange-
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gebenen Eigenschaften einschließlich der Lagerstabilität gegenüber der lösungsmittelfreien Masse nicht veränderten.
Beispiel 5
Es wurde eine Zwei-Komponenten-Silikonformmasse hergestellt. Zur Erzeugung der als Grundmasse dienenden ersten Komponente wurden 75 g difunktionelles Organopolysiloxan (Viskosität 18.000 eP bei 20 C), 15 g Trioctylphosphat, 40 g Quarzmehl, 2,5 g Baysilo.nöl 3031 und 0,5 g Wasser zusammengegeben. Die zweite Komponente, nämlich der Härter, bestand aus gleichen Teilen Dibutylzinnlaurat, monomeren! Ethylsilikat mit ca. 28 % SiO„ und polymerem Ethylsilikat mit ca. 40 ?. Si0„. Nach Vermischen der ersten Komponente mit 3 % Härter reagierte die Mischung nach 2 bis 5 Stunden Verarbeitungszeit in 10 bis Stunden bei Raumtemperatur zu einer elastischen, vorzüglich abformenden Masse aus. Es wurden eine Shore Λ Härte von etwa sowie gute Biegefestigkeit erhalten. Das ausgehärtete Produkt zeigte keine klebrige Oberfläche.
Beispiel 6
Zum Vergleich wurden zwei Dichtungsmassen aus jeweils 28,0 Gewichtsteilen Organopolysiloxan mit einer Viskosität von etwa 80.000 cP, 4,0 Gewichtsteilen eines Organopolysiloxans mit einer Viskosität von etwa 20.000 cP, 36,2 Gewichtsteilen
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nachträglich
Kreide und 5, ο Gewichtsteilen Titandioxid hergestellt. Die Dichtungsmassen enthielten weiterhin 0,8 Gewichtsteile Molekularsieb (4A), sowie 4, ο Gewichtsteile Cyclohexylaminsilan bzw. eines Gemisches aus 3 Teilen sec.-Butylaminsilan und 1 Teil Cyclohexylaminsilan als Härter.
Die zum Vergleich dienende Dichtungsmasse B enthielt darüber hinaus 22,ο Gewichtsteile einer Mischung aus 9o,9 Gew.% Silikonöl und 9,1 Gew.% Kieselsäure (Aerosil), während die erfindungsgemäße Dichtungsmasse A 22,ο Gewichtsteile eines Gemisches aus 45,415 Gew.% Trioctylphosphat, 45,415 Gew.% Silikonöl und 9,17 Gew.% Kieselsäure (Aerosil) enthielt.
Die beiden Dichtungsmassen wurden hinsichtlich ihrer Eigenschaften miteinander verglichen, wobei die in der folgenden Tabelle enthaltenen Ergebnisse erhalten wurden.
Untersuchte Eigenschaften A B
Shore-A-Härte 16 24
Spritzwerte nach 24 Stunden
(Düse 3,5 mm, 3 atü, 15 Sekunden
bei 2o°C) in g 41,7 25-3o
Normallagerung drei Wochen
bei Raumtemperatur,
elox.Aluminium 1oo% Modul 2,1 3,ο
Glas 1oo% Modul 2,1 3,1
2
jeweils in Kp/cm
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Die erfindungsgemäße Masse A zeigte bei eloxiertem Aluminium zu 4o bis 60% Kohäsisionsbruch, bei Glas zu 3o bis 35%; die zum Vergleich dienende Dichtungsmasse B zeigte dagegen in beiden Fällen 1oo% Kohäsisionsbruch.
Aus den vorstehenden Werten ergibt sich deutlich, daß bei Mitverwendung von Triocytlphosphat eine beträchtliche Verbesserung der Eigenschaften erreicht wird.
ugs/Lsch
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Claims (1)

  1. UE/.KÜ1L 8 ί-ΓΟ'.ΒΕΡΰ PATENTANWÄLTE
    BESELERST SSE 4
    2000 HAMBJHG 52
    DR. J.-D. FRHR. von UEXKÜLL
    DR. ULRICH GRAF STOLBERG D1PL.-ING. JÜRGEN SUCHANTKE
    Teroson GmbH (14429)
    Hans-Bunte-Straße 4
    Heidelberg 1 Hamburg, 16. Januar 1978
    Silikondichtungs- und -formmassen
    Patentansprüche
    1. Feuchtigkeitshärtende Einkomponenten-Silikondichtungsmasse auf Basis von Organopolysiloxanen mit reaktiven Endgruppen, Weichmachern und üblichen Zusätzen, welche Acetoxysilane, Aminosilane oder Ketoxime als Vernetzer enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Weichmacher eine Mischung aus 0 bis 75 Gew.% Silikonöl und 100 bis 25 Gew.% Trioctylphosphat enthält.
    909830/0059 ORIGINAL INSPECTED
    _2_ 28Ü217Q
    2. Dichtungsmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf 100 Gewichtsteile Organopolysiloxan 10 bis 150, vorzugsweise 20 bis 50 Gewichtsteile Weichmacher enthält.
    3. Dichtungsmasse gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich 0,1 bis 10 Gew.% eines inerten Lösungsmittels enthält.
    /4.J Zwei-Komponenten-Silikonformmasse auf Basis von
    a) difunktionellen Organopolysxloxanen, Weichmachern, üblichen Zusätzen sowie b) Härtern, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Weichmacher eine Mischung aus O bis 75 Gew.% Silikonöl und 100 bis 25 Gew.% Trioctylphosphat enthält.
    5. Formmasse gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf 100 Gewichtsteile Organopolysiloxan 10 bis 150, vorzugsweise 20 bis 50 Gewichtsteile Weichmacher enthält.
    90S330/0059
DE2802170A 1978-01-19 1978-01-19 Verwendung einer Mischung von Silikonöl und Trictylphosphat als Weichmacher für Silikondichtungs- oder formmassen Expired DE2802170C3 (de)

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