DE2903499A1 - Haertbare ueberzugsmasse - Google Patents
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Description
DEA./G-K2O53
Beschreibung
Die Erfindung betrifft härtbare Überzugsmassen und, speziell Überzugsmassen
zur Ausbildung von Verschleißschichten, die ausgezeichnete Brandbeständigkeit besitzen und befähigt sind, mit
Hilfe von Peroxid-Initiatoren oder durch Bestrahlung gehärtet zu werden.
Auf dem Fachgebiet der elastischen Bodenbeläge ist man ständig bestrebt, Polymermassen zu entwickeln, die brandbeständig sind
und speziell beständig gegen die Brandeinwirkung von Zigaretten sind, und die sich als Überzüge zur Herstellung von Trittschichten
für dekorative Bodenbeläge eignen.
Eine Masse, die diese Bedingungen erfüllt, wird durch die Erfindung
zur Verfügung gestellt.
Erfindungsgemäß wird ein thermoplastischer Bodenbelag zugänglich gemacht, der mit einer härtbaren Masse für eine Verschleißschicht
überzogen ist, die das Reaktionsprodukt aus mindestens einem ungesättigten Polyaryloxyphosphazen, mindestens einem ungesättigten
Aryloxycyclotriphosphazen und einem Vernetzungsmittel darstellt.
Erfindungsgemäß wird außerdem eine härtbare Masse zur Herstellung einer Verschleißschicht zur Verfügung gestellt, die das Reaktionsprodukt
aus mindestens einem ungesättigten Polyaryloxyphosphazen, mindestens einem ungesättigten Aryloxycyclotriphosphazen
und einem Vernetzungsmittel darstellt.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine gehärtete Verschleiß-Überzugsschicht,
die erhalten wird durch Härten einer Masse für eine Verschleißschicht, die das Reaktionsprodukt aus mindestens
einem ungesättigten Polyaryloxyphosphazen, mindestens einem unge-
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sättigten Aryloxycyclotriphosphazen und einem Vernetzungsmittel darstellt.
Als ungesättigtes Polyaryloxyphosphazen können Verbindungen
der Formel
eingesetzt werden, worin jeder der Reste R für sich ein Wasserstoff-,
Chlor-, Brom-, Fluoratom, einen geradekettigen oder verzweigten C1 bis C^Q-Alkylrest oder einen geradekettigen
oder verzweigten C^ bis C^-Alkoxyrest darstellt, R für eine
der folgenden Gruppen steht :
-OC^-H4-CH=CHp,
-OC6H3(R2)-CH=CH2,
-OC6H^-CH=CH(R2),
-OC6H3(R2)-CH=CH(R3),
-OC6H4-CH2CH=CH2,
-OC6H3(R2)-CH2CH=CH2,
-OC6H4CH(R3)-CH=CH2,
-OC6H4CH2-C(R2)=CH2,
-OC6H4CH2-CH=CH(R3), oder
-OC6H4-CH=CH-(CH2)X-CH=CH2;
-OC6H3(R2)-CH=CH2,
-OC6H^-CH=CH(R2),
-OC6H3(R2)-CH=CH(R3),
-OC6H4-CH2CH=CH2,
-OC6H3(R2)-CH2CH=CH2,
-OC6H4CH(R3)-CH=CH2,
-OC6H4CH2-C(R2)=CH2,
-OC6H4CH2-CH=CH(R3), oder
-OC6H4-CH=CH-(CH2)X-CH=CH2;
R und R-^ jeweils für sich ein Halogenatom oder einen Alkenyl-,
Alkoxy-, Aryloxy-, Alkyl- oder Arylrest bedeuten, w einen Wert
von 0 bis 5 hat, ζ einen Wert von mehr als 0 hat und die Summe (x+y+z) = 2, η einen Wert von 2 bis 3100 hat und χ einen Wert
von 0 bis 4 hat.
Für die Zwecke der Erfindung geeignete ungesättigte Polyaryloxyphosphazene
und Verfahren zu ihrer Herstellung werden in der US-PS 4 053 456 beschrieben und die dort angegebenen Verbindungen
und Verfahren seien ausdrücklich als geeignete Beispiele erwähnt .
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Als ungesättigte Aryloxycyclotriphosphazene können Verbindungen der Formel
x 'fa-a
verwendet werden, in der R, R und w die vorstehend gegebene
Definition haben und a einen Wert bis zu 6 hat, jedoch nicht gleich 0 sein kann.
Für die Zwecke der Erfindung geeignete ungesättigte Aryloxycyclotriphosphazene
sind in der deutschen Patentanmeldung P 28 33 910.8 beschrieben und anstelle der Aufzählung von Beispielen sei ausdrücklich
auf diese deutsche Patentanmeldung hingewiesen.
Als Vernetzungsmittel können beliebige organische Verbindungen verwendet werden, die zwei oder mehr ühiolgruppen aufweisen.
Beispiele für als Vernetzungsmittel geeignete Thiole werden in der US-PS 3 676 311 beschrieben.
Zu besonders geeigneten Vernetzungsmitteln gehören Glycoldimercaptoacetat,
Glycol-dimercaptopropionat, Trimethyloläthantri(3-mercaptopropionat),
Trimethyloläthan-trithioglycolat, Trimethylolpropan-tri(3-mercaptopropionat), Trimethylolpropantrithioglycolat,
Pentaerithrit-tetra(3-mercaptopropionat), PoIyäthylenglycol-di(3-mercaptopropionat)
und Gemische solcher Verbindungen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine
ausreichende Menge eines geeigneten Lösungsmittels zugesetzt, um das feste ungesättigte Polyaryloxyphosphazen zu lösen, da
das ungesättigte Polyaryloxyphosphazen im allgemeinen im festen Zustand vorliegt.
Zu besonders gut geeigneten Lösungsmitteln gehören Ithylacetat,
Methylacetat, Butylacetat, Methylacrylat, Äthylacrylat, Methyläthylketon
und Gemische solcher Lösungsmittel.
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OR/G/NAL INSPECTED
2303439
Als Katalysator, der zur Förderung der Vernetzungsreaktion
angewendet wird, können zahlreiche verschiedene radikalbildende Katalysatoren eingesetzt werden, die befähigt sind,
die Reaktion zwischen äthylenischen Doppelbindungen zu katalysieren. Meist werden die gut bekannten Peroxid-Initiatoren
(beispielsweise Benzoylperoxid, Dicumylperoxid etc.) bevorzugt
oder es wird Elektronenstrahlung angewendet. Wenn gemäß einer anderen Ausführungsform die Anwendung von Ultraviolettstrahlung
zur Härtung der erfindungsgemäßen Massen eingesetzt wird, so können als Bestandteil der Materialien für die Verschleißschichten
zahlreiche übliche und bekanntermaßen anerkannte Photoinitiatoren (z.B. Benzophenon, Benzoin-isobutyläther, 2-Phenyl-2,2-dimethoxyacetophenon)
und Aktivatoren (z.B. Triäthanolamin, Methyldiäthanolamin) eingesetzt werden, die in
den auf dem Fachgebiet üblicherweise verwendeten Mengen angewendet werden.
Die Mengen der erfindungsgemäß verwendeten Phosphazen-Komponenten können innerhalb weiter Bereiche variiert werden. Im
allgemeinen werden die ungesättigte Polyaryloxyphosphazen-Komponente
und die ungesättigte Aryloxycyclophosphazen-Komponente jeweils gesondert in einer Menge im Bereich von etwa 10
bis etwa 90 Teilen pro 100 Teile der Gesamtmenge der Phosphazen-Komponenten
in der Masse für die Verschleißschicht eingesetzt.
Die Menge des verwendeten Vernetzungsmittels hängt von der
Anzahl der äthylenischen Doppelbindungen in der Gesamtmenge der Phosphazen-Komponente in dem Material für die Verschleißschicht
ab. Die Menge des Vernetzungsmittels wird so gewählt, daß für jede äthylenische Doppelbindung der Phosphazen-Komponenten
etwa 0,2 bis etwa 1,4 Thiolgruppen vorliegen. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis von Doppelbindungen zu Thiolgruppen etwa
1:1.
Das erfindungsgemäße Verschleißschicht-Material kann auch so
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zubereitet werden, daß es verschiedene auf dem Fachgebiet anerkannte wahlweise vorliegende Zusätze in üblichen Mengen
enthält, wie sie typischerweise in Materialien für Verschleißschichten
vorliegen, wie oberflächenaktive Mittel, Wärme- und Lichtstabilisatoren und ähnliche Zusätze.
Die erfindungsgemäße Masse für Verschleiß schichten wird mit Hilfe üblicher Methoden, wie sie nachstehend erläutert werden,
hergestellt. Die Masse kann auf jeden Bodenbelag, beispielsweise Bodenbeläge in Form von Bahnen oder Fliesen, aufgetragen werden
und das Auftragen kann mit Hilfe jeder geeigneten Au tragsvorrichtung (beispielsweise mit einem Vorhangbeschichter) in der Weise
erfolgen,, daß nach dem Härten der Überzug die Oberfläche in
einer Dicke von etwa 0,025 bis etwa 0,52 mm bedeckt» Vorzugsweise beträgt die Dicke des fertigen Überzugs etwa 0,1 bis etwa
0,2 mm.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der folgenden Beispiele erläutert, soll aber nicht auf diese beschränkt sein.
Dieses Beispiel verdeutlicht die Herstellung von Poly(dichlorphosphazen).
In ein 15 ml-Glasrohr wurden 0,54 g wasserfreies Aluminiumchlorid
(AlCl3) und 7,4 g Hexachlorcyclotri phosphazen (NPCl2),
gegeben» Das verwendete Hexachlorcyclotriphosphazen war vorher durch Kristallisation aus Heptan und Destillation gereinigt
worden. Die Konzentration an AlCl3 betrug 0,72 Gew.-56 oder 1,90
MoI-Ji.
Eine Vakuumpumpe wurde mit dem Rohr, welches nun das Trimere
und den Katalysator enthielt, verbunden und dann wurde Vakuum etwa 30 Minuten lang angelegt, bis ein Druck von 10 Torr erreicht
war.
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Danach wurde das Rohr zugeschmolzen und etwa 60 Stunden auf etwa 1750C erhitzt. Zu diesem Zeitpunkt wurde das in dem Rohr
vorliegende Poly(dichlorphosphazen) gewonnen und in 300 ml Toluol gelöst, wobei eine wasserfreie Lösung von Poly(dichlorphosphazen)
in wasserfreiem Toluol gebildet wird.
Dieses Beispiel verdeutlicht die Herstellung eines ungesättigten Polyaryloxyphosphazens der Formel
^ g
Die in Beispiel 1 gebildete wasserfreie Lösung von Poly(dichlor phosphazen) in Toluol wurde zu einer wasserfreien Diglyme-Benzol-Lösung
gegeben, die 0,75 Äquivalent NaOCx-H^-A-Cl, 0,75 Äqui
valent NaOC6H4-4-t-C4Hg und 0,5 Äquivalent NaOCgH^-2-CH2CH=CH2
enthielt. Die Zugabe erfolgte unter ständigem Rühren bei einer Temperatur von etwa 95°C.
Nach der Zugabe wurde Benzol aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert,
bis eine Temperatur von etwa 115 bis 1160C erreicht war,
und danach wurde das Reaktionsprodukt etwa 50 bis etwa 65 Stunden am Rückfluß erhitzt.
Anschließend wurde das Reaktionsprodukt während etwa 24 Stunden
unter ständigem Rühren in einen Überschuß an Methylalkohol gegossen und der gebildete Niederschlag (ein Terpolymeres) wurde
unter ständigem Rühren während etwa 24 Stunden zu einem großen Überschuß an Wasser gegeben.
Das vorstehend definierte, gebildete Terpolymere wurde in einer Ausbeute von etwa 53 % gewonnen und erwies sich als löslich in
Benzol, Toluol, Tetrahydrofuran und Dimethylformamid.
Das Terpolymere, ein ungesättigtes Polyaryloxyphosphazen, wurde
geprüftf wobei festgestellt wurde, daß es ein Gewichtsmittel
des Molekulargewichts (bestimmt durch GPC) von 338 00O1, eine
Einfriertemperatur Tg von OS5°C (bestimmt durch Differential-Scanning-Kalorimetrie)
und einen Chlorgehalt von 9,56 % hatte
Dieses Beispiel zeigt die Herstellung eines ungesättigten Aryloxycyclotriphosphazens der Formel
N3P3(OC6H4-4-Cl) 3 (OC6H4-E-CH2CH=CH2)^
Eine Lösung, bestehend aus 2,65 Äquivalenten Natrium in 300 ml
Diglyme wurde zu einer Lösung in 1000 ml Diglyme gegeben, die
1,29 Äquivalente p-Chlorphenol und 1,42 Äquivalente o-Allylphenol
enthielt, und das Gemisch wurde auf eine Temperatur von etwa 75 bis stwa 8O0C erhitzt.
Das gebildete Gemisch wurde in ein Mischgefäß eingeführt, ifelches
eine Lösung von 0,431 Äquivalent Hexacialortriphosphazen in 1000 ml
Diglyme enthielt.
Das resultierende Produkt wurde etwa 5 Stunden auf etwa 1000C
erhitzt, dann auf Raumtemperatur abgekühlt und unter Rühren in einen großen Überschuß an Wasser eingegossen.
Das Wasser wurde durch Abdekantieren entfernt und das gebildete
Produkt wurde in Äther gelöst und mehrere Male mit Wasser gewaschen«
Das gebildete Produkt wurde unter vermindertem Druck getrocknet und in einer Ausbeute von etwa 92 % gewonnen» Es handelte sich
um ein ungesättigtes Aryloxycyclotriphosphazen der vorstehend
gezeigten Formel.
Das ungesättigte Aryloxycyclotriphosphazen wurde geprüft, wobei
gefunden wurde, daß es einen Chlorgehalt von etwa 11,8 % und
einen Gehalt an äthylenisehen Doppelbindungen von etwa 7,68 %
hatte.
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung einer erfindungsgemäßen
Überzugsmasse.
In ein Reaktionsgefäß wurden etwa 100 g des ungesättigten Polyaryloxyphosphazens aus Beispiel 2 und etwa 100 g des ungesättigten
Aryloxycyclotriphosphazens aus Beispiel 3 unter Rühren
gegeben.
Zu dem erhaltenen Gemisch wurde eine ausreichende Menge eines Lösungsmittelgemisches aus 80 Gew.-Teilen Äthylacetat und
20 Gew.-Teilen Methyläthylketon gegeben, so daß die gebildete
Lösung einen Feststoffgehalt von 60 % hatte.
Danach wurde der Anteil an äthylenischen Doppelbindungen der Phosphazenkomponenten errechnet und 42,8 g Pentaerithrittetra(ß-mercaptopropionat)
wurden unter Rühren zugesetzt, um ein Verhältnis von Doppelbindungen zu Thiolgruppen von 1:1 zu
erreichen.
Das gebildete Produkt, das eine härtbare Überzugsmasse gemäß der Erfindung darstellte, wurde gewonnen.
Dieses Beispiel zeigt die Herstellung eines erfindungsgemäßen gehärteten Überzugs.
Zu der Gesamtmenge der in Beispiel 4 hergestellten härtbaren Überzugsmasse wurden 4 g (2 Gew.-?ä der Phosphazenkomponente)
2-Phenyl-2,2-dimethoxyacetophenon unter Rühren gegeben. Die gebildete Überzugsmasse wurde unter Verwendung einer
Bird-Auftragsvorrichtung in einer Dicke von 0,1 mm auf ein
Polyäthylensubstrat aufgetragen, das eine Dicke von 3,2 mm hatte. Das so gebildete beschichtete Substrat wurde etwa 10 Mi-
nuten in einem Trockenschrank einer Temperatur von etwa 60,00C gehalten und dann mit Ultraviolettlicht von etwa
bis etwa 6 Joule/cm belichtet, um die Überzugsmasse zu härten.
Es wurde beobachtet, daß der gehärtete Überzug ein klarer, harter und glänzender Film war« Die Prüfung des Überzugs
zeigte, daß er eine Zugfestigkeit (bestimmt durch Instron-Messung) von etwa 91,258 kg/cm , eine prozentuale Dehnung
(durch Instron-Messung) von 53 und eine durch Differential-Scanning-Kalorimetrie
bestimmte Einfriertemperatur Tg von etwa 24±8°α hatte.
Dieses Beispiel verdeutlicht die Herstellung eines erfindungsgemäßen
gehärteten Überzugs.
Eine Überzugsmasse wurde hergestellt, wobei die nachstehenden Bestandteile im wesentlichen nach der Verfahrensweise gemäß
Beispiel 5 verarbeitet wurden :
Bestandteile Menge
ungesättigtes Polyaryloxyphosphazen 70,0 g
aus Beispiel 2
ungesättigtes Aryloxycyclotriphos- 30,0 g phazen aus Beispiel 3
Pentaerithrit-tetraiß-mercaptopro- 12,4 g pionat)
Die so gebildete härtbare Überzugsmasse wurde in einer Dicke von 0,101 mm mit Hilfe einer Bird-Auftragsvorrichtung auf
ein 3,2 mm dickes Polyäthylensubstrat aufgetragen.
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Die nun auf dem Substrat vorliegende Überzugsmasse wurde
durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlung einer Strahlungsdosis von 10 Megarad/cra gehärtet.
Es wurde festgestellt, daß der gehärtete Überzugsfilm klar
und glänzend war. Die Prüfung des Films ergab eine Zugfestigkeit von 49ι426 kg/cm2, eine prozentuale Dehnung von 144 und
eine Einfriertemperatur Tg von 23-80C.
Dieses Beispiel verdeutlicht die überlegene Brandbeständigkeit gegenüber Zigaretten einer gehärteten Verschleißüberzugsschicht
gemäß der Erfindung im Vergleich mit einer bekannten Verschleißüberzugsschicht aus einem Vinylpolymeren und einer bekannten
Verschleißüberzugsschicht aus einem Urethanpolymeren.
Sechs gleiche handelsübliche Vinylasbest-Fußbodenfliesen wurden gesondert beschichtet. Zwei Fliesen wurden mit der Masse für
eine Verschleißüberzugsschicht gemäß Beispiel 5 beschichtet (Fliesen A), zwei Fliesen wurden mit einer bekannten Verschleißüberzugsschicht
aus einem Vinylpolymeren beschichtet (Fliesen B) und zwei Fliesen wurden mit einer bekannten Masse
für eine Verschleißüberzugsschicht aus einem Urethanpolymeren beschichtet (Fliesen C).
Danach wurden alle aufgetragenen Überzugsschichten gehärtet, drei beschichtete Fliesen (jeweils ein Exemplar A, B und C)
wurden dem Zigaretten-Brandtest der National Electrical Manufacturers'
Association (LD 1-2.04) unterworfen, gemäß dem ein Heizelement mit einer Temperatur von 290°C in einer Entfernung
von 7,6 mm von der Oberfläche des Überzugsschicht angeordnet wird und die Zeit bis zum Versagen der Schicht (beispielsweise
Verkohlen, Blasenbildung, Rißbildung oder bleibende Verfärbung) bis zu einer Dauer von 10 Minuten festgehalten wird. Ferner
wurden drei beschichtete Fliesen (jeweils eine Fliese A, B und C) einem tatsächlichen Zigaretten-Brandtest unterworfen, bei
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dem zwei brennende Zigaretten auf die aus der gehärteten
Überzugsschicht bestehende Verschleißoberfläche gelegt und bis zur völligen Verbrennung der Zigaretten dort gelassen
wurden. Die verbrannten Bereiche wurden mit einem Nylonschwamm sauber abgewischt, beobachtet und im Hinblick auf
die Stärke der Fleckenbildung oder Verkohlung nach der folgenden
visuellen Bewertungsskala bewertet ;
Anteil an Fleckenbildung oder | Bewertung |
Verkohlung | |
keiner | 0 |
Spuren | 1 |
leicht | 2 |
mäßig | 3 |
stark | 4 |
In der nachstehenden Tabelle sind die Werte des vorstehend beschriebenen Vergleichsversuches angegeben.
Test
Dicke des HEMA LD 1-2,04 ' Praxistest Fliese Überzugs, mm (Zeit bis zum Ver- (Bewertung)
(Mil) sagen, min)
A (Erfin- 0,127 (5) 5 : 43 1-2
dung)
B 0,101 (4) 2 : 24 4
C 0,254 (10) 2 : 39 4
Die vorstehenden Daten zeigen die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen
gehärteten Verschleißüberzugsschichten im Vergleich mit den bekannten Verschleißüberzugsschichten im Hinblick auf
die Widerstandsfähigkeit gegenüber Zigarettenbrand.
Die beigefügte Figur zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen
Bodenbelag 1, der aus einer Schicht eines thermoplastischen Substrats 2 und einer erfindungsgemäßen gehärteten Über-
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zugsschicht 3 versehen ist.
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Claims (9)
1. Härtbare Überzugsmasse,,'1 enthaltend, eine härtbare ungesättigte
Verbindung und ein Vernetzungsmittel, dadurch gekennzeichnet , daß sie als härtbare ungesättigte Verbindung
das Reaktionsprodukt aus mindestens einem ungesättigten PoIyaryloxyphospliazen
und mindestens einem ungesättigten Aryloxycyclotriphosphazen enthält.
2. Härtbare Überzugsmasse nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -
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zeichnet, daß das ungesättigte Polyaryl oxypho sphaz en
eine Verbindung der Formel
ist, in der jeder der Reste R für sich ein Wasserstoff-, Chlor-, Brom- oder Fluoratom, einen geradekettigen oder verzweigten
C1 bis C10-Alkylrest oder einen geradekettigen oder
verzweigten C. bis C^-Alkoxyrest bedeutet, R eine der
Gruppen -OC6H4-CH=CH2, -OCgH3(R2)-CH=CH2, -OC6H4-CH=CH(R2),
-OC6H3(R2)-CH=CH(R3), -OC6H4-CH2CH=CH2, -OC6H3(R2)-CH2CH=CH2,
-OC6H4CH(R3)-CH=CH2, -OC6H4CH2-C(R2)=CH2, -OC6H4CH2-CH=CH(R3)
oderUOC6H4-CH=CH-(CH2)X-CH=CH2 darstellt, R2 und R3 jeweils
gesondert für ein Halogenatom oder einen Alkenyl-, Alkoxy-, Aryloxy-, Alkyl- oder Arylrest stehen, w einen Wert von 0
bis 5, ζ einen Wert von mehr als O hat und die Summe (x+y+z)=2,
η einen Wert von 2 bis 3100 hat und χ einen Wert von 0 bis 4
hat.
3. Härtbare Überzugsmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Aryloxyphosphazen eine
Verbindung der Formel
ist, in der R, R und w die vorstehend gegebene Bedeutung haben
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und a einen Wert bis zu 6 hat, der von O verschieden ist»
4« Härtbare Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3s>
dadurch gekennzeichnet , daß als Vernetzungsmittel
eine organische Verbindung vorliegt, die zwei oder mehr Thiolgruppen aufweist»
5. Thermoplastischer Fußbodenbelag, der mit einer gehärteten Verschleißschicht überzogen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verschleißschicht aus dem Härtungsprodukt einer härtbaren Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4 besteht.
6. Thermoplastischer Fußbodenbelag nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht aus
dem unter der Einwirkung freier Radikale gebildeten Härtungsprodukt besteht.
7. Thermoplastischer Fußbodenbelag nach Inspruch 6f dadurch
gekennzeichnet , daß die freien Radikale mit Hilfe eines Peroxid-Härtungsmittels "eingeführt werden»
8. Thermoplastischer Fußbodenbelag nach Anspruch 6,. dadurch gekennzeichnet , daß die freien Radikale durch
Strahlung eingeführt werden.
9. Gehärtete Überzugsschicht, gebildet durch Härtung eines
härtbaren Materials mit Hilfe von freien Radikalen, dadurch gekennzeichnet , daß als härtbares Material
eine härtbare Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4 verwendet wird.
909883/0585
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CA (1) | CA1110793A (de) |
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