DE2951763A1 - Sicherheits-verbundglasscheiben und hierfuer geeigneten kleber - Google Patents
Sicherheits-verbundglasscheiben und hierfuer geeigneten kleberInfo
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Description
1A-53 150
Anm.: Bridgestone Tire Co.Ltd.
Beschreibung
Sicherheits-Verbundglasscheiben und hierfür geeigneten Kleber
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsglas aus mehreren Schichten, d.h. ein Glaslaminat für die Windschutzscheibe
für Automobile und ganz allgemein gesprochen Fenster, für welche Sicherheitsgläser zweckmäßig sind oder gefordert
werden.
Als Zwischenschicht für mehrschichtige Sicherheitsgläser wurden bisher Kunststoffe auf der Basis von Polyvinylbutyral
angewandt. Polyvinylbutyral ist thermoplastisch und führt zu verschiedenen Problemen bei der Herstellung
der Sicherheitsgläser. Nachteilig an der Verwendung von Polyvinylbutyral als Zwischenschicht in Sicherheitsgläsern
aus mehreren Lagen ist;
1. das Verkleben der Glasplatten muß bei einer Temperatur über dem Erweichungspunkt des Kunststoffs vorgenommen
werden;
2. es ist praktisch unmöglich Blasen,die manchmal innerhalb
der Zwischenschicht bei der Verklebung der Glasplatten entstehen und wenn zwei Glasplatten bereits
über die Zwischenschicht miteinander verbunden sind*
3. nach dem Verkleben können sich in der Wärme Platten verschieben oder Blasen bilden;
k. Polyvinylbutyral zeigt eine unzureichende Haftfestigkeit,
so daß es beim Bruch des Sicherheitsglases durch
* zu entfernen; '
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Schlageinwirkung manchmal zu einem Absplittern der Glasplatten von der Zwischenschicht kommt;
5. die Haftfestigkeit des Polyvinylbutyral nimmt im Laufe der Zeit durch die Anwesenheit von Wasser
ab.
Aufgabe der Erfindung ist nun eine Sieherheits-Verbundglasplatte bzw. Sicherheits-Scheiben, die diese Nachteile
nicht aufweisen.
Erfindungsgemäß wird nun für die Zwischenschicht der
Laminate aus den Glasplatten ein fotoempfindliches Harz angewandt und dieses dann unter Lichteinwirkung
gehärtet. Dieses Harz ist ein Gemisch eines Hochpolymeren enthaltend Acryloyloxy- oder Methacryloyloxygruppen
entsprechend den Formeln
CH2 = C-COO- (I)
η R
worin R H oder-CH* ist und η eine ganze Zahl von 2 bis 5»
m eine ganze Zahl von 1 bis 4 und χ eine ganze Zahl von 2 bis 30 darstellt und zumindest eine Acryloyloxy-
bzw. Methacryloyloxy-haltige Verbindung in Form von Acryl-
bzw. Methacrylsäure und deren Derivate.
Bei dem erfindungsgemäß für die Zwischenschicht zu verwendenden Harz handelt es sich um ein fotoempfindliches,
welches unter Lichteinwirkung leicht vernetzt und bei Raumtemperatur die Glasplatten aneinanderzukleben vermag.
Das Harz entsprechender Viskosität härtet nur unter Lichteinstrahlung. Zeigen sich Fremdstoff oder Blasen zwischen
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zwei über eine Kleberschicht verbundene Platten, so kann nan diese wieder auseinandernehmen und von neuem auf einanderfügen.
Wird dann das Laminat aus zumindest zwei Glasplatten und zumindest einer Harz-Zwischenschicht belichtet,
so härtet das Harz leicht aus und haftet einwandfrei auf den Glasflächen. Es kommt daher zu keiner Blasenbildung
oder zu keinem Verrutschen der Platten unter Wärmeeinwirkung und selbst wenn Wasser vorhanden ist wird
über lange Zeit eine sehr hohe Haftfestigkeit gewährleistet. Das Abschälen der Glasplatten bzw. deren Splitter von der
Harzschicht unter Schlag- oder Stoßeinwirkung findet nicht statt und die Glassplitter werden nicht auseinandergeschleudert.
Das erfindungsgemäße Sicherheitsglas weist noch folgende Vorteile auf: Wird ein elastomeres
Hochpolymer angewandt, so wirkt die Zwischenschicht beim Auftreffen von Steinen oder dergleichen als Puffer. Wenn
beispielsweise ein Mensch mit dem Kopf gegen die Sicherheitsscheibe schlägt, so kommt es bei den erfindungsgemäßen
Sicherheitsscheiben zu einer geringeren Verletzung. Da das Hochpolymer und der monomere Ester,die für die
Zwischenschicht angewandt werden, eine primäre Bindung untereinander eingehen, ist die Schicht homogen und
hoch-transparent. Daher läßt sich das erfindungsgemäße
Glaslaminat oder Verbundglas sehr vorteilhaft als Windschutzscheibe für Automobile und als Fenster für
Fahrzeuge und Hochhäuser anwenden.
Bei dem erfindungsgemäß für die Zwischenschicht angewandten fotoempfindlichen Harz handelt es sich in der
Hauptsache aus einem Hochpolymeren mit Acryloyloxy- bzw. Methacryloyloxygruppen enthaltenden Einheiten und einer
speziellen Verbindung enthaltend eine Acryloyloxy- bzw. Methacryloyloxygruppe. Die in dem Hochpolymeren enthaltenen
Acryloyloxy- bzw. Methacryloyloxygruppen können · durch folgende Formeln wiedergegeben werden:
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J-C
CH2 = C-COO- (j)
R
CH2 = C-COO-^CH2-.)- ο_
CH2 = C-COO-^CH2-.)- ο_
R
= C-
= C-
worin R H oder CH,; η eine ganze Zahl von 2 bis 5;
m eine ganze Zahl von 1 bis 4 und χ eine ganze Zahl von 1 bis 30 bedeuten.
Das obige funktioneile Gruppe enthaltende Hochpolymere wird nach der JP-AS 6 198/78 erhalten durch Zusatz von
Acryl- oder Methacrylsäure bzw. deren Ester mit einem endständigen aktiven Wasserstoffatom zu einem Hochpolymeren
enthaltend olefinisch ungesättigte Doppelbindungen in Gegenwart eines Alkylhypohalogenits oder eines N-Halogenami ds .
Für obige Hochpolymere mit olefinischen Doppelbindungen eignen sich die verschiedensten Substanzen wie Elastomere
(z.B. Naturkautschuk, cis-1,^-Polyisopren, cis-1,4-Polybutadien,
Polychloropren, Butadien/Styrol-Copolymer, Butadien/Acrylnitril-Copdymer, Isobutylen/Isopren-Copolymer,
Acrylsäure/Butadien-Copolymer, Methylmethacrylat/ Butadien-Copolymer, Äthylen/Propylen/Cyclopentadien-Copolymer,
Athylen/Propylen/S-Äthyliden^-Norbornen-Copolymer,
Äthylen/Propylen/-1,4-Hexadien-Copolymer und dergleichen (welche sich wegen ihrer hohen Schlagzähigkeit als besonders
geeignet erweisen. Brauchbar ist aber auch trans-1,4-Polybutadien,
1,2-Polybutadien und dergleichen.
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Man kann aber erfindungsgemäß als Hochpolymere auch solche, die bereits Acryloyloxy- bzw. Methacryloyloxygruppen enthalten, anwenden. Hochpolymere enthaltend
einen extrem geringen Anteil an Acryloyloxy-und Methacryloyloxygruppen haben schlechte Affinität gegenüber Acryloyloxy-
und Methacryloyloxygruppen enthaltende Verbindungen, wie sie als zweite Komponente für die Bildung der Zwischenschicht angewandt werden. Die Folge davon
ist, daß dann die Zwischenschicht eine nicht entsprechende Transparenz zeigt. Der Anteil an obigen funktioneilen
Gruppen innerhalb des Hochpolymeren muß daher zumindest 1 auf 50 000 (Molekulargewicht),vorzugsweise 1 auf 20 000,
betragen.
Eine weitere wesentliche Komponente für das Harz der Zwischenschicht ist eine Acryloyloxy- oder Methacryloyloxygruppen enthaltende Verbindung in Form von Acrylsäure,
Methacrylsäure und deren Derivate. Als Derivate kommen Ester und Amide in erster Linie infrage. Die Alkoholreste
der Ester sind z.B. Alkylgruppen (wie Methyl-, Äthyl-, Dodecyl-, Stearyl-, Lauryl-, Cyclohexyl-), Tetrahydrofurfuryl-, Aminoäthyl-, 2-Hydroxyäthyl-, 3-Hydroxyäthyl->
3-Chlor-2-hydroxylpropylgruppenoder dergleichen. Es
eignen sich auch Ester der Acryl- und Methacrylsäure mit Äthylenglykol, Triäthylenglykol oder Polyäthylenglykol. Von den Amiden der Acryl- oder Methacrylsäure
wird in erster Linie Diacetonacrylamid angewandt.
Das Mischungsverhältnis des Hochpolymeren zu der Acryloyloxy- oder Methacryloyloxygruppen enthaltenden Verbindung
für die Zwischenschicht beträgt - bezogen auf das Gewicht - vorzugsweise 90 : 10 bis 5 : 95. Bei mehr *
als 90 Gew.-Teilen Hochpolymer kommt es bei der Fotohärtung nicht zu der entsprechenden Vernetzungsreaktion
und die gehärtete Schicht hat dann eine nur mäßige Haftung. Beträgt hingegen der Anteil an Hochpolymer weniger als
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5 Gew.-Teile, so wird die gehärtete Schicht zu hart und
ist nicht mehr in der LagejStoß aufzunehmen oder zu dämpfen.
Hochpolymer und die Acryloyloxy- oder Methacryloyloxygruppe enthaltende Verbindung kann jeweils ein Gemisch
sein aus den oben angegebenen Beispielen, vorausgesetzt, daß das Gewichtsverhältnis von Hochpolymerem zu der
Verbindung in dem oben angegebenen Bereich liegt.
Um weiter die Haftung der Harzschicht an der Glasfläche zu verbessern! kann das Harz weniger als 10 Gew.-96 üblicherweise
angewandte Kupplungsmittel auf der Basis von Silanen enthalten. Dafür eignet sichy'-Chlorpropylmethoxysilan,
Vinyltrichlorsilan, Vinyltriäthoxysilan, Vinyl-tris(ßmethoxyäthoxy)silan,^-Methacryloxypropyl-trimethoxysilan,
ß_(3 1 4-Äthoxycyclohexyl)äthyl-trimethoxysilan, ^f-GIycidoxypropyl-trimethoxysilan,
Vinyl-triacetoxysilan,Jf-Mercaptopropyl-trimethoxysilan,
^-Aminopropyl-triäthoxysilan, N-ß-(Aminoäthyl)-
^-aminopropyl-trimethoxysilan.
Um die Härtungsgeschwindigkeit des Harzes entsprechend einzustellen, kann man maximal 10 Gew.-96 Fotosensibilisator
anwenden, wie Benzoin, Benzophenon, Benzoinäthylather,
Benzoinisopropyläther, Benzoinisobutyläther, Dibenzyl,
5-Nitroacenaphthen, Hexachlorcyclopentadien, p-Nitrodiphenyl, p-Nitroanilin, 2,4,6-Trinitroanilin, 1,2-Benzanthrachinon,
3-Methyl-1,3-diaza-1,9-benzanthron.
Um die Lagerfähigkeit des Harzes zu verbessern, können maximal 5 Gew.-96 Polymerisationsinhibitor zugesetzt
werden, wie Hydrochinon, Hydrochinoniaonomethyläther,
p-Benzochinon, Methy!hydrochinon. Abgesehen von obigen
Zusätzen kann man in das Harz auch ein Mittel zur Verhinderung der Verfärbung,einen Stabilisator oder dergleichen zufügen.
Wenn bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Sicherheits-Glasscheiben
das Harz eine geringe Viskosität
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und eine ausreichende Fließfähigkeit bei Raumtemperatur besitzt, wird im Bereicheder Kanten einer der Glasplatten
ein Abstandhalter entsprechender Dicke angeordnet, das Harz, d.h. die Harzmasse, in den von dem Abstandhalter
begrenzten Raum eingegossen und eine weitere Glasplatte auf die Harzschicht gelegt, woraufhin durch Aufpressen
das Harz über den gesamten zur Verfugung stehenden Bereich
verteilt wird und überschüssiges Harz ausfließt. Die so vereinigten Platten werden dann festgeklemmt in den Kantenbereichen
und mit UV-Licht oder dergleichen bestrahlt zur Aushärtung des Harzes. Man kann aber auch beide Glasplatten
an ihrem Umfang fixieren und zwar in einem solchen Abstand voneinander durch Einlegen einer Dichtung oder
dergleichen, worauf diese Glasanordnung vertikal aufge-
wird ,und richtet, das Harz in den Zwischenraum gegossen/ diesen
von unten bis oben erfüllt, wobei ein Vermischen des Harzes mit Luft vermieden werden soll, woraufhin das
Harz durch Bestrahlung gehärtet wird. Hat die Harzmasse eine hohe Viskosität und keine ausreichende Fließfähigkeit
bei Raumtemperatur, so wird aus dieser eine Folie durch Walzen, Extrudieren, ^Gießen oder Pressen hergestellt
und diese Folie dann zvischen zwei Glasplatten gelegt, die Platten zusammengepreßt und schließlich das
Harz gehärtet. Während diesen ganzen Arbeiten zur Herstellung des Sicherheitsglases findet erst dann ein
Härten des Harzes statt, wenn bestrahlt wird. Zeigen sich zwischen den Glasplatten Luftblasen oder andere
Fehler, so können die Platten wieder auseinander genommen und neuerlich zusammengefügt werden. Für das Aushärten
des Harzes eignen sich ionisierende Strahlen wie Röntgen- oder Elektronenstrahlen aber auch UV- und sichtbares Licht.
Folgendes Beispiel erläutert die Erfindung:
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'AO
Zwei fotoempfindliche Harzmassen A und B und eine wärmehärtende Harzmasse C zum Vergleich mit der in der Tabelle 1
angegebenen Zusammensetzung wurden den Untersuchungen unterworfen.
Masse A Masse B Masse C
Modifiziertes flüssiges Modifiziertes cis-1,4 Polyvinylbutyral
Polyisopren^: -Polybutadien^:
50 Gew.-Teile 40 Gew.-Teile 100 Gew.-Teile
Cyclohexyl- Cyclohexyl- Öibutylphthalat
methacrylate: methacrylate: (Weichmacher):
50 Gew.-Teile 55 Gew.-Teile 20 Gew.-Teile
f-Glycidoxypropyl- 2-Hydroxyäthyltrimethoxysilan:
methacrylate:
2 Gew.-Teile 5 Gew.-Teile
Benzophenon: /i-Methycryloxy-
propyl-trimethoxy-1 Gew.-Teil silan: 1 Gev.-Teil
Benzoinpropyläther: 1 Gew.-Teil
Fußnoten:
Additionsprodukt von Methacrylsäure mit LIR 50 (MW = 47 000) enthaltend 1 Molekül Methacrylsäure auf 1 000 Molekulargewichtseinheiten
von LIR 50.
♦♦Additionsprodukt von Methacrylsäure mit BR-01 enthaltend
♦♦Additionsprodukt von Methacrylsäure mit BR-01 enthaltend
1 Molekül Methacrylsäure auf 3 000 Molekulargewichtseinheiten von BR-01
1. Herstellung . der Harzmassen:
Die Masse A wurde in einem mit einem Rührer versehenen
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Vakuumgefäß nach obiger Rezeptur hergestellt. Die Nasse B wurde bei Raumtemperatur geknetet und die
Masse C auf einem Kollergang oder Walzenstuhl bei 1300C durchgearbeitet.
2. Herstellung des Verbundglases;
a) Unter Verwendung der Masse A:
Ein Abstandhalter mit einer Stärke von 0,6 mm wurde am Umfang einer gewöhnlichen Glasplatte 300 · 300 ·
2 mm angeordnet; diese war vorher mit Wasser gewaschen und getrocknet worden. Die Masse A wurde in
die Mitte der Glasplatte gegossen und eine zweite Glasplatte gleicher Dimension aufgelegt und die
Masse ohne Bildung von Luftblasen über die ganze Fläche verteilt. Nach Entfernen von überschüssiger
Masse an der Rändern der Glasplatten wurden diese beiden fixiert und von einer Seite her mit UV-Licht
einer 400 W Quecksilberlampe 10 min in einem Abstand von 15 cm bestrahlt und damit das Harz gehärtet.
b) Unter Verwendung der Masse B:
Die Masse B wurde zu einer Folie von 0,7 mm geformt und zwischen zwei Glasplatten obiger Dimension gelegt.
Die über die Glasplatten hinausstehende Folie wurde abgeschnitten, ein Abstandhalter mit einer
Stärke von 0,6 mm an den Randbereichen zwischen den beiden Glasplatten angeordnet und diese dann unter
Druck verbunden. Anschließend wurde wie unter a) das Harz durch Bestrahlung gehärtet.
c) Unter Verwendung der Masse C:
Die Masse C wurde zu einer Folie von 0,7 mm verarbeitet
und zwischen zwei Glasplatten obiger Dimension gelegt, überstehende Folie wurde abgeschnitten, ein
Abstandhalter mit einer Stärke von 0,6 mm zwischen den Glasplatten in den Kantenbereichen vorgesehen und bei
1300C unter Druck die Bindung vorgenommen.
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3. Schlagprüfung:
Eine Stahlkugel mit einem Gewicht von 225 g und glatter Oberfläche wurde aus einer Höhe von 5 m auf den Mittenbereich
des Verbundglases im freien Fall aufschlagen gelassen (JIS R3025).
Es wurde die maximale Schlagkraft der Stahlkugel beim Auftreffen auf dem Verbundglas mit Hilfe eines Beschleunigungsmessers
im oberen Teil der Stahlkugel ermittelt. Die Eindringtiefe der Stahlkugel in das Glas
wurde bestimmt durch Fotografieren der Eindringtiefe in horizontaler Richtung beim Schlagversuch bei einer
Filmgeschwindigkeit von etwa 20 000/s mit einer Ultrahochgeschwindigkeitskamera. Die Ergebnisse sind
in der Tabelle 2 zusammengestellt.
Zwischenschicht aus Schlagkraft Eindringtiefe
kg %
Masse A 564 77,6
Masse B 572 68,9
Masse C 713 44,7
Die Eindringtiefe ist der prozentuale Wert der maximalen Eindringtiefe einer Stahlkugel zu deren Durchmesser.
Die Stahlkugel drang durch keine der Verbundgläser durch.
Die Massen A und B zeigten eine wesentlich bessere Schlagaufnahme als die Masse C. Bei Verbundgläsern unter Verwendung
der Massen A und B kam es zu keiner Trennung des Glases von der Harzschicht, zu keinem Bruch der Harzschicht
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η-
und zu keinem Abspringen des Glases. Im Gegensatz dazu zeigte das Verbundglas mit der Masse C eine geringe Auftrennung
zwischen Harzschicht und Glas.
'*. Lichtbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit (JIS R3025);
Die Lichtbeständigkeit des Verbundglases wurde bewertet
durch Veränderung der Lichtdurchlässigkeit (sichtbares Licht) vor und nach der Bestrahlung mit UV-Licht aus
einem Abstand von 15 cm während 100 h mit einer 400 W Quecksilberlampe. Die Warmfestigkeit oder Temperaturbeständigkeit
des Verbundglases wurde bewertet durch Beobachtung der Veränderung des Verbundglases mit unbewaffnetem
Auge vor und nach einem Eintauchen in warmes Wasser von 65°C während 3 min und dann 2 h in siedendes
Wasser. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt:
86,4 | 88,5 |
88,7 | 90,7 |
92.0 | 80,6 |
Zwischenschicht Licht-Durchlässig- Wärmebeständigkeit
aus keit
zu Anfang nach 100 h
Masse A 86,4 88,5 keine Veränderung
Masse B
Masse C
Masse C
5. Bestimmung der Haftfestigkeit;
Zwei Glasplatten 45 * 25 · 5 mm wurden mit Wasser gewaschen
und getrocknet und dann zwischen den beiden Platten über einer Fläche von 1 cm eine Harzschicht von 0,05 mm aufgetragen
und in einem Abstand von 15 cm 15 min mit einer 400 W Quecksilberlampe bestrahlt. Der Prüfkörper wurde
einer Scherbeanspruchung mit einer Geschwindigkeit von
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1A-53 150 - '^- ΜΛ
50 mm/min unter Druck ausgesetzt.um die Druck-Scherfestigkeit
des Harzes zu ermitteln. Ein weiterer Prüfkörper dieser Art wurde 7 Tage in Wasser von 50°C
gehalten und dann wieder die Druck-Scherfestigkeit ermittelt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 zusammengefaßt:
Zwischenschicht aus Druck-Scherfestigkeit kg/cm'
zu Anfang nach 7 d in
warmem Wasser
Masse A 155 ' 125
Masse B 203 198
Masse C 80 20
Alle Prüfkörper brachen im Glasteil.
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Claims (7)
1. Sicherheits-Verbundglasscheiben mit einer Kunststoff-Schicht
zwischen den Glasplatten, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et , daß die Kunststoff-Schicht aus einer
fotoempfindlichen Masse enthaltend eil Hochpolymer, welches Acryloyloxy- oder Methacryloyloxygruppen enthaltende Einheiten
der Formel
CH2 = C-COO- (I)
CHp = C-C00-4CH ->-0- (II)
CH2 = c-coo-£4cH2-)mo-lx<
(in)
enthält, worin R H oder -CH, ist und η eine ganze Zahl von 2 bis 5; m eine ganze Zahl von 1 bis 4 und χ eine ganze
Zahl von 1 bis 30 bedeutet, sowie zumindest eine Acryloyloxy- oder Methacryloyloxygruppen enthaltende Verbindung in Form
von Acryl- oder Methacrylsäure oder deren Derivate und Belichten erhalten worden ist.
2. Verbundglas nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ
ei c h η e t , daß das Derivat der Acryl- oder Methacrylsäure deren Ester oder Amid ist.
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3. Verbundglas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis
des Hochpolymeren zu der Verbindung 90 : bis 5 : 95 ist.
4. Verbundglas nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochpolymer
olefinische Doppelbindungen enthält.
5. Verbundglas nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Hochpolymer
ein Elastomer ist.
6. Verbundglas nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Anteil an
Acrylolyoxy- oder Methacryloyloxygruppen im Hochpolymeren zumindest 1 auf 50 000, vorzugsweise 1 auf
20 OOOjMolekulargewichtseinheiten beträgt.
7. Kleber für die Verbundglasscheiben nach Anspruch 1 bis 6, bestehend aus einem Hochpolymeren enthaltend
ein Hochpolymer, welches Acryloyloxy- oder Methacryloyloxygruppen enthaltende Einheiten der Formel
CH2 = C-COO- (I)
CH2 = c-coo-4ch2->5o- (H)
CH2 = c-coo-f4CH2-^mo-3x(iii)
enthält, worin R H oder -CH, ist und η eine ganze Zahl von
2 bis 5; m eine ganze Zahl von 1 bis 4 und χ eine ganze Zahl von 1 bis 30 bedeutet,sowie zumindest eine Acryloyloxy-
oder Methacryloyloxygruppen enthaltende Verbindung in Form von Acryl- oder Methacrylsäure oder deren Derivate.
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