DE4435803A1 - Reaktiv-Plastisole auf Polyethylenbasis - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft neuartige Plastisolzusammensetzungen auf Basis von
Polyethylen und/oder ausgewählten Copolymeren des Polyethylens, Weichma
chern, sowie gegebenenfalls weiteren üblichen Zusätzen, beispielsweise
Füllstoffen.
Plastisole sind bekanntlich Dispersionen feinteiliger organischer Poly
merverbindungen in Weichmachern, die beim Erwärmen auf höhere Temperatur
gelieren und beim Abkühlen zum Plastigel aushärten. Die in der Praxis
heute noch gebräuchlichen Plastisole enthalten überwiegend feinpulvriges
Polyvinylchlorid (PVC), das in einem flüssigen Weichmacher zu einer Paste
dispergiert ist. Derartige PVC-Plastisole finden für die verschiedensten
Zwecke Anwendung. Sie werden eingesetzt beispielweise als Dichtungsmassen,
zum Beispiel für Nahtabdichtungen bei Metallbehältern oder als Bördel
nahtkleber in der Metallindustrie, als Korrossionsschutzüberzüge für Me
talle (beispielsweise als Unterbodenschutz für Kraftfahrzeuge), zum Im
prägnieren und Beschichten von Substraten aus textilen Materialien (zum
Beispiel als Teppichrückseitenbeschichtung), als Kabelisolierungen, als
Klebstoff zur Herstellung von Mehrscheibensicherheitsglas und dergleichen.
Polymerverbindungen auf PVC-Basis sind heute aus einer Mehrzahl von Grün
den unerwünscht. Schon ihre Herstellung kann mit gesundheitlichen Ge
fährdungen verbunden sein. Besonders schwerwiegend ist jedoch, daß PVC
sowohl wärme- als auch lichtempfindlich ist und zur Abspaltung von Chlor
wasserstoff neigt. Bei der Entsorgung von PVC-enthaltenden Abfällen tritt
das bekannte Problem der Dioxinbildung auf, wodurch insbesondere die Ab
fallentsorgung durch Verbrennung und/oder durch Pyrrolyse belastet ist. In
Verbindung mit Stahlschrott können PVC-Reste zu einer Erhöhung des Chlo
ridgehaltes der Stahlschmelze führen, was ebenfalls nachteilig ist.
Die erfindungsgemäße Lehre geht von dem Ziel aus, PVC-freie Plastisol-
Zusammensetzungen anzubieten, deren Anwendungseigenschaften denen von
PVC-Plastisolen wenigstens entsprechen. Die Erfindung will dabei insbe
sondere Plastisole beziehungsweise daraus entstehende Plastigele auf Basis
von Polyethylen beziehungsweise Polyethylencopolymeren als Polymerkompo
nente zur Verfügung stellen. Hochmolekulare Polyethylene zeichnen sich
bekanntlich durch eine Vielzahl von Stoffeigenschaften aus, die gerade im
Zusammenhang mit den Anwendungsgebieten der Plastisole/Plastigele beson
deres Interesse haben. Gleichwohl sind bis heute entsprechende Wert
stoffgemische auf Polyethylenbasis in der Praxis nicht bekannt. Die ver
gleichbar begrenzte Haftfestigkeit solcher Polyethylenpolymere auf Fest
stoffoberflächen des hier betroffenen Einsatzbereiches ist sicher für
diesen Sachverhalt mitverantwortlich zu machen.
Zum Ersatz beziehungsweise Austausch der PVC-basierten Plastisole sind
entsprechende Beschichtungsmassen auf Polyurethan- oder Acrylatbasis be
kanntgeworden. Zum einschlägigen Stand der Technik wird beispielsweise
verwiesen auf die DE-B-24 54 235 und DE-B-25 29 732. Plastisole auf Basis
von Styrol-Acrylnitril-Mischpolymerisaten sind in der EP-A-261 499 be
schrieben.
Die DE-A-41 39 382 schlägt Plastisole auf Basis von Kern/Schale-Polymeren
vor, bei denen der Kern der Polymerteilchen aus einem Dien-Elastomer ge
bildet wird und die Schale aus einer kontinuierlichen Schicht aus einem
Methylmethacrylat, einem Acrylnitrilharz oder einem Vinylchlorid-Polymer
besteht.
Die EP-A-265 371 beschreibt Plastisole aus einer Dispersion carboxyl
gruppenhaltiger feinteiliger Polymerer, die mit mehrfunktionellen ba
sischen Substanzen umgesetzt sind, in Weichmachern. Die Copolymeren werden
mit basischen Substanzen wie basischen Metallverbindungen mehrwertiger
Metalle, mindestens bifunktionellen Aminverbindungen und dergleichen, um
gesetzt. In der praktischen Anwendung vermögen diese Plastisole nicht zu
befriedigen, ihre mechanischen Eigenschaften, insbesondere Elastizität
beziehungsweise Bruchdehnung, sind ungenügend. Es besteht ferner eine
starke Neigung zur Verfärbung und bei Zusatz von polyfunktionellen Aminen
tritt beim Gelieren eine großporige Blasenbildung auf.
Die DE-A-40 34 725 beschreibt Plastisolzusammensetzungen, die als orga
nische Polymerkomponente durch Emulsionspolymerisation hergestellte
Styrolcopolymer-Pulver einsetzt, die in der Polymerstruktur neben Styrol,
alpha-Methylstyrol und/oder p-Methylstyrol 3 bis 20 Gew. -% Methacrylsäure,
Acrylsäure und/oder Itaconsäure enthalten.
Wie zuvor angegeben geht demgegenüber die erfindungsgemäße Lehre von der
Konzeption aus, Polyethylen und/oder ausgewählte Ethylencopolymere als
Polymerphase dem Einsatz in der Plastisol/Plastigel-Technik zugänglich zu
machen.
Erfindungsgegenstand sind dementsprechend polymerbasierte Stoffgemische
mit Plastisolcharakter, enthaltend synthetische Polymerverbindungen - im
nachfolgenden als "Polymere" bezeichnet - als disperse Phase in Abmischung
mit bei Raumtemperatur flüssigen und/oder festen niedermolekularen Mi
schungskomponenten - im nachfolgenden als "Weichmacher" bezeichnet -, die
vor einem Erhitzen der Stoffmischung aus Polymer und Weichmacher auf
Verfilmungstemperaturen Nicht-Löser für die Polymeren sind und beim Er
hitzen auf Verfilmungstemperatur und darüber zum lagerbeständigen Plasti
gel führen.
Die erfindungsgemäße Lehre ist dadurch gekennzeichnet, daß als Polymere
Polyethylen und/oder ausgewählte Ethylencopolymere eingesetzt werden. Die
hier betroffenen Copolymertypen sind entsprechende Copolymere des Ethylens
mit Propylen und/oder mit haftvermittelnden Comonomeren aus der Gruppe der
niederen olefinisch ungesättigten Carbonsäuren, entsprechenden Alkoholen
und/oder deren Derivaten.
Diese Polymerverbindungen werden zusammen mit einer ausgewählten Weichma
cherphase eingesetzt, dabei gilt: Als Weichmacher oder Bestandteil der
Weichmacherphase liegen Reaktivkomponenten vor, die im Temperaturbereich
unterhalb der Verfilmungstemperatur lagerstabil und dabei Nicht-Löser für
die Polymerphase sind, bei Filmbildungstemperatur jedoch als Flüssigphase
vorliegen und bei der Temperaturerhöhung wenigstens auf den Bereich der
Plastigel-Ausbildung unter Molekülvergrößerung abreagieren.
Ein weiteres wesentliches Element für die erfindungsgemäß eingesetzten
Weichmacher beziehungsweise Weichmachergemische ist, daß diese Weichma
cherkomponenten zum wenigstens überwiegenden Anteil durch geradkettige
und/oder verzweigte Kohlenwasserstoffreste des Fettbereiches - insbeson
dere C6-30-Kohlenwasserstoffreste - in der Molekülstruktur gekennzeichnet
sind.
Ein weiteres wichtiges und bevorzugtes Element zur Kennzeichnung der
erfindungsgemäßen Lehre ist, daß in der Molekülstruktur der Polymeren
und/oder der Weichmacher haftvermittelnde Gruppen in solchen Konzentrati
onen vorliegen, daß die Haftfestigkeit des auf Feststoffflächen
applizierten Plastigels gewährleistet ist. Wie im nachfolgenden noch im
einzelnen geschildert wird, kennzeichnen sich diese haftvermittelnden
Gruppen am Polymer und/oder wenigstens einem Anteil der Weichmacherkom
ponenten durch das Vorliegen von Heteroatomen und dabei insbesondere Sau
erstoff und/oder Stickstoff. Diesen Heteroatome enthaltenden funktionellen
Gruppen kann in besonderen Ausführungsformen aber insbesondere auch eine
Mehrfunktionalität zukommen. Bei der Umwandlung des Plastisols zum Plast
igel können entsprechend ausgewählte funktionelle Gruppen unter Molekül
vergrößerung abreagieren. Durch geeignete und im nachfolgenden noch ge
schilderte Wahl der Bestandteile des Plastisols kann diese reaktive In
teraktion bis zur Bildung von IPN-Strukturen (Interpenetrating Polymer
Network) geführt werden.
Die erfindungsgemäße Lehre ermöglicht in ihren verschiedenen Ausführungs
formen die technische Verwirklichung des übergeordneten Arbeitsprinzips,
in Plastisol/Plastigel-Stoffgemischen der hier betroffenen Art als Poly
merkomponente Polyethylene und/oder Polyethylen-Copolymere mit wenigstens
substantiellen Anteilen an Polyethylen im Copolymermolekül einzusetzen.
Bis heute sind keine Weichmacherphasen bekanntgeworden, die in der Lage
sind, zusammen mit dem Polyethylen oder Polyethylenbasierten Copolymeren
die Funktionsvielfalt zu erfüllen, deren Polyethylen-basierte Plastisole
beziehungsweise Plastigele bedürfen. Die parallele Patentanmeldung . . . (H
1446 "Plastisolzusammensetzungen auf Polyethylenbasis") beschreibt
Plastisol/Plastigel-Gemische auf Basis der auch erfindungsgemäß defi
nierten Polyethylene und/oder Polyethylencopolymeren, die nicht-reaktive
Weichmacher aus der Gruppe gesättigte und/oder olefinisch ungesättigte
Kohlenwasserstoffverbindungen mit C-Zahlen des Fettbereichs, entsprechende
Fettsäuren, Fettalkohole und/oder deren Derivate einsetzen, wobei in der
Molekül Struktur der Polymeren und/oder der Weichmacher die haftvermit
telnden funktionellen Gruppen - wie zuvor definiert - in Konzentrationen
vorliegen, daß Haftfestigkeit des auf Feststoffflächen applizierten
Plastigels gewährleistet ist.
Die Lehre der Erfindung baut auf der in der genannten Parallelanmeldung
geschilderten Erkenntnis auf, daß Weichmacher auf Basis von geradkettigen
und/oder verzweigten Kohlenwasserstoffverbindungen mit Fettcharakter eines
eingeschränkten Molekularbereiches besonders geeignet sein können, die
vielgestaltigen Aufgaben und Funktionen der Weichmacherkomponente im hier
betroffenen Sachgebiet in Abmischung mit den Polyethylen-basierten Poly
merkomponenten zu übernehmen.
Die erfindungsgemäße Lehre will von diesem Gedanken ausgehend die weiter
führende Optimierung von Stoffeigenschaften im fertigen Plastigel ermög
lichen. So sollen mögliche Sekundärprobleme wie Ausschwitzen der Weichma
cher, Fogging, Haftungsverluste durch das Ausschwitzen der Weichmacher und
dergleichen zuverlässig verhindert werden können. Die Konzeption der
erfindungsgemäßen Lehre geht dabei von der Zielvorstellung aus, eine Mi
grationsfähigkeit des Weichmachers im Plastigel wenigstens einzuschränken
oder ganz auszuschließen. Die Lösung dieser Aufgabenstellung gelingt im
Sinne der erfindungsgemäßen Lehre durch Einsatz von Weichmachern oder we
nigstens Mitverwendung von Bestandteilen in der Weichmacherphase, die als
Reaktivkomponenten ausgebildet sind, zunächst jedoch im Plastisol die ih
nen hier zugewiesene Funktion der Nicht-Löser erfüllen, dann aber im Zu
sammenhang mit der Bildung des Plastigels durch Erhitzen auf bezie
hungsweise über die Verfilmungstemperatur neben und zusätzlich zur Plasti
gelbildung zur Abreaktion und damit zur Molekülvergrößerung führen.
Bevor auf die spezielle Ausgestaltung der Weichmacherphase im einzelnen
eingegangen wird, sei der bereits angesprochene Aspekt zu Aufgabenstellung
und technischer Lösung im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre dargestellt:
Die erfindungsgemäße Konzeption will durch geeignete Modifikation des Sy stems aus Polymer und Weichmacher - und dabei insbesondere durch Einfüh rung von haftvermittelnden funktionellen Gruppen in das Mehrkomponenten system - bestehende Schwächen dieser Polyethylen-basierten Plastigelsy steme ausgleichen, um von ihren vorteilhaften technischen Eigenschaften vollen Gebrauch machen zu können.
Die erfindungsgemäße Konzeption will durch geeignete Modifikation des Sy stems aus Polymer und Weichmacher - und dabei insbesondere durch Einfüh rung von haftvermittelnden funktionellen Gruppen in das Mehrkomponenten system - bestehende Schwächen dieser Polyethylen-basierten Plastigelsy steme ausgleichen, um von ihren vorteilhaften technischen Eigenschaften vollen Gebrauch machen zu können.
Als haftvermittelnde funktionelle Gruppen sind dabei entsprechende Gruppen
mit einem Gehalt an Heteroatomen vorgesehen, die erfindungsgemäß jetzt
jedoch halogenfrei und insbesondere frei von Chlor sind.
Die wichtigsten Heteroatome in diesem Zusammenhang sind der Sauerstoff und
in gewissem Sinne auch noch Stickstoff. Die wichtigsten Vertreter dieser
haftvermittelnden Gruppen sind Carboxylgruppen, Hydroxylgruppen und deren
Derivate wie Estergruppen, Säureamidgruppierungen oder entsprechende
Aminoamidgruppierungen.
Die erfindungsgemäße Lehre sieht dabei die Möglichkeit vor, diese haft
vermittelnden Gruppen schon in die Polymerverbindung auf Polyethylenbasis
oder aber in die im nachfolgenden im einzelnen noch geschilderten Weich
macher im Sinne der erfindungsgemäßen Definition einzubauen. Die er
findungsgemäße Lehre erfaßt darüberhinaus die Möglichkeit, entsprechende
haftvermittelnde Gruppen sowohl in der Polymerkomponente(n) als auch in
der Weichmacherkomponente(n) vorzusehen. Dabei können gleiche und/oder
unterschiedliche funktionelle Gruppen die gewünschte Modifikation bewir
ken.
Es hat sich dabei gezeigt, daß schon vergleichsweise begrenzte Mengen an
solchen Heteroatome enthaltenden haftvermittelnden Gruppen im Plastisol
beziehungsweise Plastigel geeignet sind, die gewünschte Optimierung der
Stoffeigenschaften und insbesondere hinreichende Haftfestigkeit im jewei
ligen Anwendungsfalle zu bewirken. So kann es erfindungsgemäß bevorzugt
sein, im Plastisol beziehungsweise Plastigel Gehalte an haftvermittelnden
Gruppen der geschilderten Art bis zu 20 Gew.-% und vorzugsweise bis zu 15
Gew. -% vorzusehen - Gew. -% hier berechnet als Gewicht der Heteroatome
enthaltenden haftvermittelnden Gruppe(n), bezogen auf Gesamtgewicht des
Plastisols beziehungsweise Plastigels. Dabei können schon vergleichsweise
geringe Gehalte dieser haftvermittelnden Gruppen, beispielsweise wenig
stens etwa 0,1 Gew.-% und vorzugsweise wenigstens etwa 0,3 bis 0,5 Gew.-%
(Gew.-% bestimmt wie zuvor angegeben), wirkungsvolle Effekte auslösen. Im
allgemeinen wird es allerdings zweckmäßig sein, wenigstens etwa 1 Gew.-%
dieser haftvermittelnden Gruppen im Plastisol beziehungsweise Plastigel
und dabei entweder im Polymeren und/oder in dem Weichmacher vorzusehen.
Besonders geeignet kann der Bereich von etwa 1 bis 10 Gew. -% der hier an
gesprochenen Heteroatome enthaltenden haftvermittelnden Gruppen im
Plastisol/Plastigel sein.
Unter Berücksichtigung dieser Überlegungen lassen sich erfindungsgemäß
bevorzugte Polymere auf Polyethylenbasis wie folgt definieren: Poly
ethylene, wobei hier die der Fachwelt bekannten und im Handel befindlichen
unterschiedlichen hochmolekularen Typen von der Art der LD- beziehungs
weise HD-Typen in Betracht kommen; Copolymere des Polyethylens mit anderen
alpha-Olefinen insbesondere Ethylen/Propylen-Copolymere; Copolymere des
Ethylens mit wenigstens einem haftvermittelnden Comonomeren aus der Gruppe
Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Crotonsäure,
Vinylalkohol, Allylalkohol und/oder deren Estern mit insbesondere niederen
monofunktionellen Alkoholen beziehungsweise entsprechenden Carbonsäuren.
Gerade im Bereich der hier zuletzt genannten Copolymeren des Ethylens mit
Heteroatome in haftvermittelnden Gruppen aufweisenden Comonomeren der zu
letzt genannten Art sind eine ganze Reihe großtechnischer Handelsprodukte
zugänglich, deren Einsatz in den Rahmen des erfindungsgemäßen Handelns
fällt. Lediglich beispielhaft seien hier benannt: Copolymere des Ethylens
mit Vinylacetat (EVA) oder mit Acrylsäure (EAA).
Beim Einsatz von Ethylencopolymeren als Polymerkomponente liegt der
Ethylenanteil im Polymerenmolekül vorzugsweise bei wenigstens etwa 40
Mol-%, insbesondere bei wenigstens 50 bis 55 Mol-%. Das gilt sowohl für
Copolymertypen des Ethylens mit nicht polaren Comonomeren wie Propylen als
insbesondere für Copolymere mit haftvermittelnde Gruppen enthaltenden
Comonomeren. Entsprechende Comonomerkomponenten im Polymeren sind also in
der Regel mit maximal bis zu etwa 60 Mol-% begrenzt. Bevorzugt liegt der
Gehalt an solchen Comonomeren im Copolymermolekül im Bereich von etwa 1
bis 45 Mol-% und insbesondere im Bereich von wenigstens etwa 5 bis 20 oder
30 Mol-%. Die hier angegebenen Zahlenwerte beziehen sich auf den prozen
tualen molaren Anteil des Comonomeren im Copolymermolekül.
Beim Einsatz solcher Polymerkomponenten auf Basis von Copolymerver
bindungen können Hochpolymere mit statistischer Verteilung der Monomer
bestandteile zum Einsatz kommen. In der Regel ist es allerdings bevorzugt
Blockcopolymere einzusetzen, die über ihre ungestörten Polyethylensegmente
der Molekülstruktur befähigt sind, wichtige und für Polyethylen charakte
ristische Stoffparameter auszubilden.
Ein wichtiger Anteil der erfindungsgemäßen Lehre liegt in der Auswahl der
Weichmacherkomponente(n). Primär ist die Anforderung des Plastisol/-
Plastigel-Systems zu erfüllen, wonach der Weichmacher im Temperaturbereich
unterhalb der Verfilmungstemperatur in Abmischung mit der Polymerkompo
nente zur verarbeitbaren, insbesondere pastenförmigen Stoffmischung führt,
bei Erhöhung der Guttemperatur über die Verfilmungstemperatur dann aber
zur irreversiblen Vergelung führt und auch beim nachfolgenden Abkühlen des
gebildeten Plastigels im innigen Verbund mit der Polymerkomponente ver
bleibt.
Die erfindungsgemäße Lehre baut hier auf der Erkenntnis auf, daß ausge
wählte Vertreter von Kohlenwasserstoffverbindungen beziehungsweise
kohlenwasserstoffbasierten Komponenten des Fettbereiches geeignet sind,
die Funktion des Weichmachers zu übernehmen. Als "Verbindungen des Fett
bereiches" sind hier insbesondere entsprechende Komponenten mit Kohlen
wasserstoffresten des Bereiches von C6-30 zu verstehen. Bevorzugte Ver
treter der erfindungsgemäß als Weichmacher eingesetzten Komponenten ordnen
sich wenigstens anteilsweise reaktiven Derivaten bzw. entsprechenden Ab
kömmlingen der folgenden Stoffklassen zu: Alkane; Alkene; Fettalkohole
und/oder deren Ester mit insbesondere niederen Monocarbonsäuren; Fett
säuren und/oder deren Ester mit insbesondere niederen monofunktionellen
Alkoholen; Dimerfettsäuren und/oder- deren Ester; Fettsäureamide; Amino
amide mit einem Gehalt an Fettresten; Fettreste enthaltende Ester mehr
funktioneller Säuren und/oder mehrfunktioneller Alkohole.
Die Untersuchungen an Systemen der hier geschilderten Art haben gezeigt,
daß - in Abhängigkeit vom konkreten Weichmachertyp - eine Optimierung der
insgesamt geforderten Stoffeigenschaften im Plastisol beziehungsweise
Plastigel möglich und zweckmäßig ist. Allgemein gilt, daß Weichmacher mit
Fettresten des Bereiches C6-24 und insbesondere des Bereiches C6-18be
vorzugt sein können. Häufig liefern entsprechende Weichmacher mit Fett
resten des Bereiches C8-12 optimierte Ergebnisse.
Für die Auswahl der Weichmacherkomponente(n) ist primär hier natürlich
auch die Anforderung des Plastisol/Plastigel-Systems zu erfüllen, wonach
der Weichmacher im Temperaturbereich unterhalb der Verfilmungstemperatur
in Abmischung mit der Polymerkomponente zur verarbeitbaren, insbesondere
pastenförmigen Stoffmischung führt, bei Erhöhung der Guttemperatur über
die Verfilmungstemperatur dann aber die irreversible Vergelung ausgelöst
und auch beim nachfolgenden Abkühlen des gebildeten Plastigels im innigen
Verbund mit der Polymerkomponente verbleibt.
Die erfindungsgemäße Lehre setzt hier einerseits die schon in der paral
lelen Patentanmeldung . . . (H 1446) beschriebene Erkenntnis ein, daß aus
gewählte Vertreter von Kohlenwasserstoffverbindungen des Fettbereiches
besonders geeignet sind, in Abmischung mit den Polymeren auf Poly
ethylenbasis die Funktion des Weichmachers zu übernehmen.
Darüberhinaus werden jetzt aber diese Weichmacher oder wenigstens Be
standteile der Weichmacherphase derart als Reaktivkomponenten ausgebildet,
daß im Rahmen des Umwandlungsprozesses der Plastisolmischung zum Plastigel
die potentielle Reaktionsbereitschaft der hier ausgewählten Mischungsbe
standteile zum Tragen kommt und damit die verstärkte mittelbare und/oder
unmittelbare Einbindung dieser Mischungsbestandteile in das fertige
Plastigel sichergestellt ist.
Die Einführung dieses Bestimmungsparameters kann dabei in unterschied
licher Weise genutzt werden: Die reaktiven Weichmacher beziehungsweise
Weichmacheranteile können mit sich selbst unter Molekülvergrößerung ab
reagieren, sie können aber auch in ihrer Reaktionsbereitschaft so gewählt
werden, daß eine Abreaktion mit den zuvor geschilderten funktionellen
Gruppen im Polymeren und/oder in Weichmacherbestandteilen möglich wird.
Wichtig kann diese letztgenannte Ausführungsform beispielweise auch dann
werden, wenn an sich nicht-reaktive Weichmacherkomponenten - beispiels
weise im Sinne der Lehre der parallelen Patentanmeldung . . . (H 1446) mit
verwendet werden, dabei dann aber haftvermittelnde funktionelle Gruppen
tragen, die Ansatzpunkt für eine solche molekülvergrößernde und fixierende
Abreaktion im erfindungsgemäßen Sinne sein können. Entsprechend kann auch
eine solche Anbindung von Weichmacherkomponenten an haftvermittelnde
Gruppen im Polymeren möglich werden.
Grundsätzlich gilt zunächst einmal, daß die Reaktivkomponenten der Weich
macherphase im erfindungsgemäßen Sinne sowohl 1-funktionell aushärtend als
auch mehrfunktionell abreagierend ausgebildet sein können. Im allgemeinen
gilt hier die Regel, daß beim Einsatz von mehrfunktionell abreagierenden
Reaktivkomponenten diese in vergleichsweise untergeordneten Mengen zugegen
sind, während 1-funktionell aushärtende Reaktivkomponenten den überwiegen
den Anteil der Weichmacherphase oder auch diese Weichmacherphase insgesamt
ausbilden können.
Als Reaktionsmechanismus zur Aushärtung sind grundsätzlich alle dem Fach
mann hier bekannten Reaktionstypen geeignet. Die Auswahl der Weichmacher
komponenten ist im Rahmen des fachmännischen Handelns dann bezüglich ihrer
Reaktivgruppen auf den jeweils angestrebten Härtungsmechanismus abzustel
len. Geeignete Weichmacher-Reaktivkomponenten können also beispielsweise
radikalisch oder ionisch polymerisierbar sein, sie können durch Additi
onsreaktion aushärtbar und/oder oxidativ nachvernetzend sein. Als reaktive
Weichmacherkomponenten sind auch Monomere und/oder Oligomere geeignet, die
zur Polymerisation durch Ringöffnung befähigt sind.
Soweit zur Auslösung der Abreaktion der Reaktivkomponenten im Zuge der
Umwandlung des Plastisols zum Plastigel erforderlich, können den
Plastisol-Einsatzgemischen Starter beziehungsweise Startersysteme zuge
setzt werden, deren Aktivierungstemperatur auf die Filmbildungstemperatur
des Gesamtsystems derart abgestimmt ist, daß beim Erhitzen des Plastisols
auf den Bereich der Filmbildungstemperatur die Lösung der dispersen Poly
merphase im Weichmacher vor dessen weitgehender Abreaktion zum Oligomer
beziehungsweise Polymermolekül eintritt.
Zur Auswahl geeigneter Reaktivkomponenten und erforderlichenfalls zugehö
riger Starter beziehungsweise Startersysteme gilt das allgemeine Fachwis
sen, auf das hier ausdrücklich verwiesen wird. Ohne Anspruch auf Voll
ständigkeit ist die nachfolgende Aufzählung zu verstehen:
Geeignete Weichmacher beziehungsweise Weichmachermischungskomponenten mit potentieller Reaktionsbereitschaft zur Oligomer- und/oder Polymerbildung sind Fettreste enthaltende olefinisch ungesättigte Monomer- und/oder Oligomerverbindungen wie Alkene, Ester olefinisch ungesättigter niederer Carbonsäuren und/oder entsprechender Alkohole mit bevorzugt monofunkti onellen Fettalkoholen beziehungsweise monofunktionellen Carbonsäuren des Fettbereiches. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit seien beispielsweise be nannt: Acrylate, Methyacrylate, Crotonate, Fumarate und/oder Maleinate von geradkettigen oder verzweigten insbesondere monofunktionellen Alkoholen des Fettbereiches. Ebenso geeignet sind aber auch die Ester olefinisch ungesättigter niederer Alkohole mit Fettsäuren des angegebenen C-Be reiches. Beispiele hierfür sind entsprechende Vinyl- und/oder Allylester. Als reaktionsauslösende Starter sind hier entsprechende Radikalstarter systeme geeignet, deren Aktivierungsenergie auf die Bedingungen der Verarbeitung des Plastisols zum Plastigel angepaßt sind.
Geeignete Weichmacher beziehungsweise Weichmachermischungskomponenten mit potentieller Reaktionsbereitschaft zur Oligomer- und/oder Polymerbildung sind Fettreste enthaltende olefinisch ungesättigte Monomer- und/oder Oligomerverbindungen wie Alkene, Ester olefinisch ungesättigter niederer Carbonsäuren und/oder entsprechender Alkohole mit bevorzugt monofunkti onellen Fettalkoholen beziehungsweise monofunktionellen Carbonsäuren des Fettbereiches. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit seien beispielsweise be nannt: Acrylate, Methyacrylate, Crotonate, Fumarate und/oder Maleinate von geradkettigen oder verzweigten insbesondere monofunktionellen Alkoholen des Fettbereiches. Ebenso geeignet sind aber auch die Ester olefinisch ungesättigter niederer Alkohole mit Fettsäuren des angegebenen C-Be reiches. Beispiele hierfür sind entsprechende Vinyl- und/oder Allylester. Als reaktionsauslösende Starter sind hier entsprechende Radikalstarter systeme geeignet, deren Aktivierungsenergie auf die Bedingungen der Verarbeitung des Plastisols zum Plastigel angepaßt sind.
Beispiele für die Polymerbildung durch Ringöffnung sind im Falle der Oxa
zoline und/oder Oxazine gegeben. Die Oligomerisation bzw. Polymerisation
dieser Reaktanten kann beispielsweise mit kationischen Initiatoren
durchgeführt werden. Andere Beispiele für die Molekülvergrößerung durch
Ringöffnung sind Epoxidverbindungen, beispielsweise epoxidierte synthe
tische Polymerverbindungen wie oxidierte Polybutadiene, aber auch Natur
stoff-basierte Epoxidverbindungen, z. B. entsprechend derivatisierte
natürliche Öle und/oder deren Abkömmlinge. Aber auch auf ganz andere Weise
kann die Reaktivität der erfindungsgemäß einzusetzenden bzw. mitzuverwen
denden Weichmacher sichergestellt werden. So sind geeignete funktionelle
Gruppen in den erfindungsgemäß definierten reaktiven Weichmachern Iso
cyanatgruppen, Carbonsäureanhydridgruppen aber auch Estergruppierungen,
die im Rahmen der Umwandlung des Plastisols zum Plastigel beispielsweise
durch eine Umesterung mit freien Hydroxylgruppen und/oder Carboxylgruppen
unter Ausbildung der entsprechenden Oligomer- bzw. Polymerstruktur ab
reagieren können.
Die erfindungsgemäß als Reaktiv-Weichmacher eingesetzten Komponenten
können dabei bezüglich ihrer reaktionsauslösenden Gruppe(n) monofunk
tionell und/oder mehrfunktionell ausgestaltet sein. Im Rahmen des üblichen
Fachwissens erschließen sich hier breite Möglichkeiten der Steuerung des
Reaktionsablaufes, der im Rahmen der Umwandlung des Plastisols zum Plasti
gel ausgelöst wird. Wichtige monofunktionelle Reaktiv-Weichmacher sind
beispielsweise die erwähnten olefinisch ungesättigten Komponenten mit
Fettresten der erfindungsgemäß definierten Art, die durch Radikalstarter
zu Oligomeren bzw. Polymeren umgesetzt werden. Gewünschtenfalls kann hier
aber auch die Mitverwendung - dann dreidimensional vernetzender - mehr
funktioneller Reaktanten der geschilderten Art vorgesehen sein. Ent
sprechende Überlegungen gelten für die anderen genannten reaktiven
Stoffklassen. So sind beispielsweise geeignete monofunktionelle Weich
macher auf Oxazolinbasis Verbindungen von der Art C₈-Oxazoline, wobei
wenigstens anteilig aber auch entsprechende Bisoxazoline mitverwendet
werden können. Auf dem Gebiet der Carbonsäureanhydride kann besondere
Bedeutung entsprechenden Anhydridverbindungen mehrfunktioneller Car
bonsäuren zukommen. Ein Beispiel hierfür ist das Pyromellithsäureanhydrid.
Umgekehrt können monofunktionelle und/oder polyfunktionelle alkoholische
Komponenten - z. B. Diole und/oder höhere Polyole - mitverwendet werden.
Unter Berücksichtigung des allgemeinen Fachwissens erschließt sich hier
eine außerordentliche Breite der Modifikation des letztlich anfallenden
Mehrstoffgemisches wenn die folgenden zusätzlichen Überlegungen berück
sichtigt werden: Monofunktionelle Reaktivkomponenten können dazu einge
setzt werden, im Sinne einer Ankoppelung an entsprechende funktionelle
Gruppen anderer Bestandteile des Mehrkomponentengemisches eine einfache
Derivatisierung vorzunehmen. So können beispielsweise monofunktionelle
Alkohole an freie Carboxylgruppen und/oder an Epoxygruppierungen durch
entsprechende Abreaktion angebunden werden. Wie zuvor erläutert, können
aber geeignete monofunktionelle Reaktivkomponenten auch zur Oligomer- bzw.
Polymerbildung Verwendung finden. Mehrfunktionelle Reaktanten können dazu
dienen, chemische Verknüpfungen mit entsprechend reaktionsbereite Gruppen
enthaltenden anderen Bestandteilen des Mehrstoffgemisches auszubilden.
Chemisches Fachwissen ermöglicht die Auswahl und Steuerung der jeweils in
Abmischung miteinander einzusetzenden Komponenten. Wesentlich ist dabei,
daß wenigstens anteilig Weichmacher im Sinne der erfindungsgemäßen Defi
nition mitverwendet werden.
Die mitverwendeten Initiatoren, welche die Abreaktion der Reaktivkompo
nenten und insbesondere der Reaktiv-Weichmacher auslösen, werden den
Eigenschaften des Plastisols bzw. seiner Abmischungen mit den Weichmachern
angepaßt. Auch hier gilt, daß allgemeines chemisches Wissen im Rahmen der
erfindungsgemäßen Lehre einzusetzen ist. So ist beispielsweise bei der
radikalisch initiierten Abreaktion der Weichmacher sinnvoll, die Zer
setzungstemperatur der Initiatoren so zu wählen, daß der Radikalstarter
erst nach dem Erreichen der Homogenität des Plastisols die Polymerisation
auslöst. Hierbei sind die Aufheiz- und die Aufschmelzgeschwindigkeit des
Plastisols an die Zerfallsgeschwindigkeit der Initiatoren anzupassen.
Geeignete Beispiele für Radikalinitiatoren sind Verbindungen aus der
Gruppe der Diacyl-Peroxide, der Peroxy-Dicarbonate, der Alkylperester,
Verbindungen aus den Klassen der Perketone, Keton-Peroxide, Alkylhydro
peroxide und Dialkylperoxide. Zu dem einschlägigen Fachwissen wird hier
auf die nachfolgenden Literaturstellen verwiesen: Polymer Handbook, 2.
Ausg., J. Wiley & Sons, N.Y. 1975, Unterkapitel II, S. 1-43, "Decompo
sition rates of organic free radical initiators" und die dort zitierte
Sekundärliteratur. Weiterhin seien zitiert INTEROX, Peroxid-Chemie GmbH
(Hrsg.), Höllriegelskreuth/München: Allgemeine Information - Halbwerts
zeiten, Band P 3.2.1 (Reihe: Organische Peroxide) und INTEROX, Peroxid-
Chemie GmbH (Hrsg.), Höllriegelskreuth/München: Allgemeine Information -
Sicherheit, Band P 3.3.1 (Reihe: Organische Peroxide).
Die Anpassung eines geeigneten Radikalstarters an die jeweils zu wählenden
Arbeitsbedingungen sei anhand zweier konkreter Beispiele erläutert: Liegt
die Filmbildungstemperatur Tm des eingesetzten Systems beispielsweise bei
150°C, so ist als Radikalstarter etwa t-Butylperbenzoat mit einer Halb
wertszeit T1/2 bei 160°C von ca. 2 min geeignet. Liegt dagegen die Film
bildungstemperatur Tm bei 90°C, so ist ein geeigneter Radikalstarter bei
spielsweise Dibenzoylperoxid mit einer T1/2 bei 100°C von ca. 20 min.
Die Auswahl und Anpassung anderer Katalysatoren für andere Abreaktions
typen der geschilderten Art wird durch das Fachwissen bestimmt, sofern die
Mitverwendung von Katalysatoren überhaupt erforderlich ist. So kann die
Ausbildung von Estergruppen zwischen beispielsweise polyhydroxyfunktionel
len Polyethylen- und/oder Polypropylenglykolen mit vorliegenden freien
Carboxylgruppen auch in Abwesenheit von Katalysatoren beim hinreichenden
Erwärmen des Plastisols auf die Geliertemperatur stattfinden. Gewünsch
tenfalls können aber auch geeignete saure oder basische Katalysatoren in
den üblichen geringen Mengen mitverwendet werden.
Auf eine Besonderheit sei hier noch kurz verwiesen: Die erfindungsgemäße
Lehre erfaßt sowohl die Möglichkeit, daß praktisch die insgesamt vorhan
denen funktionellen Komponenten im Rahmen der Plastigelbildung zur Ab
reaktion gebracht werden, ebenso ist es aber auch möglich, daß prinzipiell
reaktive Weichmacher bzw. entsprechende Anteile der reaktiven Weichmacher
ohne zusätzliche chemische Abreaktion in das Plastigel eingebunden werden.
1-funktionelle oder mehrfunktionelle Weichmacherkomponenten im Sinne der
erfindungsgemäßen Definition können schon in sehr geringen Konzentrationen
wertvolle Produktverbesserungen auslösen. Insbesondere gilt das für mehr
funktionell reaktive Weichmacherkomponenten. Hier können schon wenige
Prozente dieser Komponenten, z. B. 1-2 Gew.-%, im Weichmachergemisch deut
liche Effekte im abreagierten Plastigel bewirken. Im allgemeinen wird
allerdings der Gehalt an Reaktivkomponenten im Weichmacher des Plastisols
wenigstens 2 bis 5 Gew. -% und bevorzugt wenigstens etwa 15 bis 25 Gew. -%
der Weichmacherphase ausmachen. Größenordnungen dieses Gehaltes an Reak
tiv-Weichmachern sind insbesondere interessant im Bereich mehrfunktionell
reaktiver Weichmacherkomponenten. Bei dem Einsatz von 1-funktionell reak
tiven Weichmachern können Anteile von wenigstens 50 Gew.-% der Reaktiv
komponenten in der Weichmacherphase bevorzugt sein. Hier ist insbesondere
die Möglichkeit gegeben, den gesamten Weichmacher in Form einer oder meh
rerer reaktiver Komponenten auszubilden.
Ausführungsformen der Erfindung, die in der Weichmacherphase des Plasti
sols Reaktivkomponenten der geschilderten Art in Abmischung mit nicht
reaktiven Weichmacherkomponenten einsetzen, verwenden als diese Nicht-
Reaktivkomponenten in bevorzugter Weise die in der bereits mehrfach
benannten parallelen Patenanmeldung . . . (H 1446) offenbarten Weichmacher
typen. Zum Zwecke der Erfindungsoffenbarung wird der Gegenstand dieser
parallelen Patentanmeldung hiermit ausdrücklich auch zum Gegenstand der
vorliegenden Erfindungsoffenbarung gemacht. Zur weiteren Vervollständigung
der Offenbarung wird zu diesen nicht-reaktiven Weichmacherkomponenten für
Polyethylen-basierte Plastisole/Plastigele zusammengefaßt:
Gegebenenfalls mitverwendete nicht-reaktive Weichmacherkomponenten ordnen sich bevorzugt den nachfolgenden Verbindungsklassen mit C-Zahlen des Fettbereiches - insbesondere C6-30 - zu: Alkane; Alkene; Fettalkohole und/oder deren Ester mit insbesondere niederen Monocarbonsäuren; Fett säuren und/oder deren Ester mit insbesondere niederen monofunktionellen Alkoholen; Dimerfettsäuren und/oder deren Ester; Fettsäureamide, Amino amide mit einem Gehalt an Fettresten; Fettreste enthaltende Ester mehr funktioneller Säuren und/oder mehrfunktioneller Alkohole.
Gegebenenfalls mitverwendete nicht-reaktive Weichmacherkomponenten ordnen sich bevorzugt den nachfolgenden Verbindungsklassen mit C-Zahlen des Fettbereiches - insbesondere C6-30 - zu: Alkane; Alkene; Fettalkohole und/oder deren Ester mit insbesondere niederen Monocarbonsäuren; Fett säuren und/oder deren Ester mit insbesondere niederen monofunktionellen Alkoholen; Dimerfettsäuren und/oder deren Ester; Fettsäureamide, Amino amide mit einem Gehalt an Fettresten; Fettreste enthaltende Ester mehr funktioneller Säuren und/oder mehrfunktioneller Alkohole.
Auch für die nicht-reaktiven Weichmacherkomponenten gilt, daß eine Opti
mierung der insgesamt geforderten Stoffeigenschaften im Plastisol/Plasti
gel möglich und zweckmäßig ist. Allgemein gilt auch hier, daß Verbindungen
mit Fettresten des Bereiches C6-24 und insbesondere des Bereiches C6-18
bevorzugt sein können. Besonders geeignet sind auch in dieser Klasse der
nicht-reaktiven Weichmacherkomponenten entsprechende Verbindungen mit
Fettresten des Bereiches C8-12.
Nicht-reaktive Weichmacher im Sinne der erfindungsgemäßen Definition kön
nen dabei bei Raumtemperatur fließfähige Komponenten aber auch wenigstens
anteilsweise bei Raumtemperatur feste Komponenten sein, die dann im
Plastisol hinreichend intensiv mit der Polymerkomponente zu vermischen
sind. Für den zuletzt genannten Fall gilt weiterhin die bevorzugte Bedin
gung, daß die bei Raumtemperatur festen Weichmacher Schmelz- beziehungs
weise Erweichungstemperaturen unterhalb der jeweiligen Verfilmungstempe
ratur des Stoffgemisches aufweisen. Dabei wird ein Temperaturabstand zwi
schen der Schmelztemperatur des Weichmachers und der Verfilmungstemperatur
seiner Abmischung mit der Polymerkomponente von wenigstens 10°C und ins
besondere von wenigstens 15 bis 20°C bevorzugt. Allgemein gilt für die
erfindungsgemäß einzusetzenden Weichmacherkomponenten, daß diese in be
vorzugten Ausführungsformen Nicht-Lösereigenschaften wenigstens bis zum
Temperaturbereich von 60 bis 80°C aufweisen.
Die zuvor gegebene Aufzählung möglicher nicht-reaktiver Weichmacherkompo
nenten umfaßt entsprechende Verbindungen mit wenigstens weitgehend über
wiegend geradkettigen Fettresten als auch entsprechende Komponenten mit
verzweigten Fettresten. Dabei kann es weiterhin bevorzugt sein, daß ein
wenigstens substantieller Anteil der Fettreste geradkettige Struktur mit
wenigstens 4 C-Atomen und insbesondere mit wenigstens 6 C-Atomen und ins
besondere wenigstens 8-12 C-Atomen aufweist.
Wie aufgezeigt, kommen auch als nicht-reaktive Weichmacherkomponenten ne
ben reinen Kohlenwasserstoffverbindungen des Fettbereiches vor allen
Dingen solche Fettderivate in Betracht, die mit den erfindungsgemäß defi
nierten Heteroatome enthaltenden haftvermittelnden Gruppen substituiert
sind. Im einfachsten Falle liegt pro Weichmachermolekül eine solche funk
tionelle Gruppe vor, die insbesondere endständig den Kohlenwasserstoffrest
substituiert. Die klassischen Beispiele hierfür sind Fettalkohole, Fett
säuren und/oder deren Ester im Sinne der erfindungsgemäßen Definition. In
den Weichmachern können aber auch mehr als eine der haftvermittelnden
funktionellen Gruppen vorliegen wie es beispielsweise bei den Dimer
fettsäuren oder bei den Fettreste enthaltenden Estern mehrfunktioneller
Säuren und/oder mehrfunktioneller Alkohole der Fall ist.
Die Polymeren und die Weichmacher - wenigstens anteilsweise reaktiv -
können im erfindungsgemäßen Plastisol beziehungsweise Plastigel in weiten
Mengenverhältnissen (Gew.-Anteile) variiert werden. Geeignet sind häufig
Mischungsverhältnisse im Bereich von 95 : 5 bis 20 : 80 Gewichtsanteilen,
bevorzugte Mengenverhältnisse liegen im Bereich von etwa 85 : 15 bis 20
80 und insbesondere von etwa 70 : 30 bis 30 : 70 und dabei insbesondere im
Bereich von 60 : 40 bis 40 : 60. Im einzelnen lassen sich die jeweils
optimierten Mischungsverhältnisse durch einfache Vorversuche ermitteln,
wie sie im Rahmen der nachfolgenden Beispiele dargestellt sind. In dem
Fachmann verständlicher Weise kann hier unter Berücksichtigung seines
Fachwissens im jeweils konkret ausgewählten Fall die Polymer/Weichmacher-
Stoffmischung optimiert und den Anforderungen des jeweiligen Einsatz
zweckes entsprechend ausgebildet werden.
Zur Herstellung der Plastisolphase wird an sich bekanntes technisches
Wissen eingesetzt. Liegt die Polymerphase beispielsweise als feinstteilige
Feststoffphase mit bevorzugten mittleren Teilchengrößen im µm-Bereich vor
und werden bei Raumtemperatur oder mäßig erhöhten Temperaturen fließfähige
Weichmacher beziehungsweise Weichmachergemische eingesetzt, so ist das
einfache Anpasten des Mehrkomponentengemisches im geeigneten Temperatur
bereich ein geeignetes Mittel der Wahl. In an sich bekannter Weise wird
eine Homogenisierung der Mehrstoffmischung, beispielsweise durch Scher
krafteinwirkung im Temperaturbereich unterhalb der Verfilmungstemperatur
des Stoffgemisches, ermöglicht.
Aber auch der Einsatz von Anbietungsformen der Polymerkomponente in ver
gleichsweise gröberer Form läßt sich in an sich bekannter Weise verwirk
lichen. So können die Polymerkomponenten als solche oder in Abmischung mit
den Weichmachern - beispielsweise durch Vermahlen - zerkleinert und im
Wertstoffgemisch homogenisiert werden. Eine spezielle Möglichkeit liegt
hier in der Verarbeitung der Polymerkomponenten in Gegenwart wenigstens
eines Anteiles der Weichmacher in einem vorzugsweise gekühlten Extruder,
beispielsweise einem Doppelschneckenextruder, oder in entsprechenden
Mühlen oder anderen geeigneten Mischvorrichtungen. Das anfallende homo
genisierte Gut kann mit weiteren Komponenten zum einsatzfähigen Plastisol
abgemischt werden.
In an sich bekannter Weise können den Wertstoffmischungen aus Polymer und
Weichmacher übliche und in der Plastisoltechnologie gebräuchliche Zusätze
beigemischt werden. Beispiele hierfür sind insbesondere anorganische
und/oder organische Füllstoffe, wobei Füllstoffgehalte im Bereich bis zu
70 Gew.-%, z. B. bis 50 Gew.-% und vorzugsweise im Bereich bis 35 Gew.-%
zweckmäßig sein können -, Gew. -% hier bezogen auf das Plastisol- bezie
hungsweise Plastigel-Gesamtgemisch. Beispiele solcher gebräuchlicher Füll
stoffe sind Calciumcarbonat in Form der diversen Kreiden, Schwerspat,
Glimmer, Vermiculit, Pigmente, beispielsweise Titandioxid, Ruß, Eisen
oxide, Treibmittel zur Herstellung von geschäumten Plastisolen, Alterungs
schutzmittel, Rheologie-Hilfsmittel wie pyrogene Kieselsäuren, Bentone,
Rhizinusölderivate und dergleichen. Auf den eingangs zitierten druck
schriftlichen Stand der Technik kann insoweit verwiesen werden.
Die erfindungsgemäßen Plastisole eignen sich beispielsweise zum Einsatz im
Kraftfahrzeugbau, besonders als Unterbodenschutzmittel, sowie ferner als
Kabelvergußmassen, zur Innen- und Außenbeschichtung von Rohren und Pipe
lines, als Klebstoffe für die Haubenunterfütterung, als Massen zum
Schwellerschutz und als Punktschweißpasten sowie für andere Klebstoff
anwendungen. In der Verpackungsindustrie können sie als Dichtungsmassen
für Behälterverschlüsse, wie Kronenkorken, sowie als Nahtabdichtungsmittel
und Bördelnahtklebstoffe für Blechdosen mit Vorteil Anwendung finden.
Außerdem lassen sich die Plastisole auch für eine Vielzahl anderer tech
nischer Anwendungen einsetzen. Als Beispiele seien hier genannt: Beschich
tungsmassen für Tapeten, Bodenbeläge, Textilbeschichtungsmassen, die Um
mantelung von Scheiben, zum Beispiel für den Automobil- und sonstigen
Fahrzeugbau sowie die Verwendung als Klebstoff zur Herstellung von Mehr
scheibensicherheitsglas.
Polyethylene bzw. Polyethylencopolymere,des Handels werden - soweit sie als
Pulver vorliegen - in der Form des Handelsproduktes eingesetzt.
Granulate werden mit flüssiger Luft in einer IKA Universalmühle M²⁰ kalt
gemahlen.
Das gemahlene Polymer und der Reaktiv-Weichmacher werden intensiv vermischt.
Das Verhältnis von Polymer zu Reaktiv-Weichmacher kann in weiten Grenzen
variiert werden. In Abhängigkeit von den Mischungsverhältnissen werden
folgende Eigenschaften der Mischungen erreicht:
5 g des feinteiligen Polymers werden mit den jeweils angegebenen Mengen des
Reaktiv-Weichmachers, in dem 5 Gew.% Starter, z. B. Dilaurylperoxid, gelöst
sind, gemischt. Zur Prüfung des Plastisol wird das Gemisch auf eine Glas
platte bzw. ein Eisenblech aufgetragen. Nicht mehr fließfähige Gemische
werden mit einem Spachtel plattgedrückt.
Die beschichteten Träger werden in einem Trockenschrank bei 160°C 30 min lang
erhitzt. Nach 30 min werden die Prüfkörper bei Raumtemperatur abgekühlt. Die
erhaltene Mischung, d. h. das verfilmte Polymer, wird nach 5 Kriterien beur
teilt:
Sie beschreibt die Löslichkeit des Polymeren im Weichmacher
bei Raumtemperatur.
- 1 unlöslich
- 2 unvollständig löslich
- 3 löslich
Sie beschreibt die Fähigkeit des Gemisches, bei Temperatur
erhöhung bis 150°C zu verfilmen.
- 1 gut
- 2 schwach
- 3 nicht
Sie beschreibt die Festigkeit des gebildeten Films bewertet
bei Raumtemperatur.
- 1 flexibel hoch kohäsiv
- 2 etwas flexibel kohäsiv
- 3 brüchig, kaum Kohäsion
Diese Kriterium beschreibt die Trennung des Weichmachers
aus der Schmelze beim Abkühlen.
- 1 nicht
- 2 etwas
- 3 stark
Dieses Kriterium beschreibt die Haftung des Polymerfilms
auf der Unterlage nach dem Abkühlen.
- 1 gut
- 2 etwas
- 3 schlecht
Auf einer Kofler-Bank wurden die Polymer/Weichmacher-Mischungen aufgetragen,
die Bank aufgeheizt und die Mindestfilmbildungstemperatur gemessen.
Claims (23)
1. Polymerbasierte Stoffgemische mit Plastisolcharakter enthaltend syn
thetische Polymerverbindungen (Polymere) als disperse Phase in Abmi
schung mit bei Raumtemperatur flüssigen und/oder festen niedermoleku
laren Mischungskomponenten (Weichmacher), die vor einem Erhitzen der
Stoffmischung aus Polymer und Weichmacher auf Verfilmungstemperaturen
Nicht-Löser für die Polymeren sind und beim Erhitzen auf Verfilmungs
temperatur und darüber zum lagerbeständigen Plastigel führen, dadurch
gekennzeichnet, daß sie als Polymere Polyethylen und/oder dessen
Copolymere mit Propylen und/oder haftvermittelnden Comonomeren aus der
Gruppe niedere olefinisch ungesättigte Carbonsäuren, entsprechende
Alkohole und/oder deren Derivate und als Weichmacher oder Bestandteil
der Weichmacherphase Reaktivkomponenten enthalten, die im Temperatur
bereich unterhalb der Verfilmungstemperatur lagerstabil und dabei
Nicht-Löser für die Polymerphase sind, bei Filmbildungstemperatur als
Flüssigphase vorliegen und bei der Temperaturerhöhung wenigstens auf
den Bereich der Plastigel-Ausbildung unter Molekülvergrößerung abrea
gieren können, und wobei die Weichmacherkomponenten zum wenigstens
überwiegenden Anteil durch geradkettige und/oder verzweigte Kohlen
wasserstoff-Fettreste des C6-30-Bereiches in der Molekülstruktur ge
kennzeichnet sind.
2. Polymerbasierte Stoffgemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Molekülstruktur der Polymeren und/oder der Weichmacher
haftvermittelnde Gruppen in solchen Konzentrationen vorliegen, daß die
Haftfestigkeit des auf Feststoffflächen applizierten Plastigels ge
währleistet ist.
3. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Reaktivkomponenten der Weichmacherphase wenig
stens überwiegend 1-funktionell aushärtend ausgebildet sind, wobei
aber auch untergeordnete Mengen an mehrfunktionell abreagierenden Re
aktivkomponenten zugegen sein können.
4. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß als Weichmacher-Reaktivkomponenten radikalisch oder
ionisch polymerisierbare, durch Additionsreaktion aushärtbare und/oder
oxidativ nachvernetzende Verbindungen vorliegen.
5. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Reaktivkomponenten wenigstens 5 Gew.-% der
Weichmacherphase, vorzugsweise wenigstens 15 bis 25 Gew.-% und ins
besondere wenigstens 50 Gew.-% dieser Weichmacherphase bilden.
6. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Reaktivkomponenten in Abmischung mit nicht-re
aktiven Komponenten vorliegen, die bei Raumtemperatur flüssig und/oder
fest und dabei Nicht-Löser für die Polymerphase sind, beim Erhitzen
auf den Bereich der Filmbildungstemperatur jedoch zum fließfähigen
Löser für die Polymerphase werden.
7. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Reaktivkomponenten im Weichmacher zusammen mit
Startern bzw. Startersystemen vorliegen, deren Aktivierungstemperatur
auf die Filmbildungstemperatur des Gesamtsystems derart abgestimmt
ist, daß beim Erhitzen des Plastisols auf den Bereich der Filmbil
dungstemperatur die Lösung der dispersen Polymerphase im Weichmacher
vor dessen weitgehender Abreaktion zum Oligomer- bzw. Polymer ein
tritt.
8. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie als Polymere wenigstens einen Vertreter der
nachfolgenden Gruppe enthalten: Polyethylen, dessen Copolymere mit
Propylen und/oder mit Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure,
Maleinsäureanhydrid, Crotonsäure, Vinylalkohol, Allylalkohol und/oder
deren Ester mit insbesondere niederen monofunktionellen Alkoholen bzw.
entsprechenden Carbonsäuren.
9. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß im Weichmacher als Fettreste enthaltende
Reaktivkomponenten olefinisch ungesättigte Monomer- und/oder
Oligomerverbindungen wie Alkene, Ester olefinisch ungesättigter nie
derer Carbonsäuren und/oder entsprechender Alkohole mit bevorzugt
monofunktionellen Fettalkoholen bzw. monofunktionellen Carbonsäuren
des Fettbereichs vorliegen.
10. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß im Weichmacher als Reaktivkomponente(n) Monomere
und/oder Oligomere vorliegen, die zur Polymerisation durch Ringöffnung
befähigt sind.
11. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß im Weichmacher als Reaktivkomponente(n) oxidativ
nachvernetzende Komponenten, wie ungesättigte Reste enthaltende
Alkydharze, ungesättigte Fette und Öle und/oder Epoxidverbindungen,
insbesondere Fettepoxide, vorliegen.
12. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß Weichmacher mit Fettresten des Bereiches C6-24, be
vorzugt C6-18 und insbesondere des Bereiches C8-12, eingesetzt werden.
13. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß als Weichmacher eine oder mehrere der Reaktivkompo
nenten in Abmischung mit nicht-reaktiven Weichmacherkomponenten vor
liegen, die bei Raumtemperatur Nicht-Löser für die Polymerphase sind
und beim gemeinsamen Erhitzen auf wenigstens Filmbildungstemperatur
die Polymerphase unter Ausbildung des Plastigels lösen.
14. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie als nicht-reaktive Weichmacherkomponenten we
nigstens einen Vertreter der nachfolgenden Verbindungen mit C-Zahlen
des Fettbereiches - bevorzugt C6-30+ - enthalten: Alkane; Alkene;
Fettalkohole und/oder deren Ester mit insbesondere niederen Mono
carbonsäuren; Fettsäuren und/oder deren Ester mit insbesondere niede
ren monounktionelen Alkoholen, Dimerfettsäuren und/oder deren Ester;
Fettsäureamide; Aminoamide mit einem Gehalt an Fettresten; Fettreste
enthaltende Ester mehrfunktioneller Säuren und/oder Alkohole.
15. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß beim Einsatz von bei Raumtemperatur festen Weichma
chern diese Schmelz- bzw. Erweichungstemperaturen unterhalb der je
weiligen Filmungbildungstemperatur des Stoffgemisches aufweisen, wobei
ein bevorzugter Mindest-Temperaturabstand zwischen Schmelztemperatur
des Weichmachers und Verfilmungstemperatur 10°C, insbesondere wenig
stens 15 bis 20°C beträgt und weiterhin bevorzugt die Nicht-Löserei
genschaften wenigstens bis zum Temperaturbereich von 60 bis 80°C er
halten bleiben.
16. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 15, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie die Polymeren und die Weichmacher in Mengenver
hältnissen (Gewichtsanteile) von 95 : 5 bis 20 : 80, vorzugsweise im Be
reich von 70 : 30 bis 40 : 60 enthalten.
17. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß beim Einsatz von Ethylencopolymeren als Polymerkom
ponente diese bis zu 60 Mol-%, vorzugsweise 1 bis 45 Mol-% und insbe
sondere 5 bis 20 Mol-% an Comonomeren im Copolymermolekül enthalten.
18. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 17, dadurch ge
kennzeichnet, daß beim Einsatz von Ethylencopolymeren entsprechende
Verbindungen mit wenigstens überwiegender Blockstruktur bevorzugt
sind.
19. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 18, dadurch ge
kennzeichnet, daß im Plastisol beziehungsweise Plastigel der Gehalt an
Heteroatome enthaltenden haftvermittelnden Gruppen bis zu 20 Gew. -%,
vorzugsweise bis zu 15 Gew. -% und insbesondere 1 bis 10 Gew. -% beträgt
- Gew. -% hier berechnet als Gewicht der Heteroatome enthaltenden
haftvermittelnden Gruppe(n), bezogen auf Gesamtgewicht des Plastisols
beziehungsweise Plastigels.
20. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 19, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie zusätzlich anorgische und/oder organische Füll
stoffe enthalten, wobei Füllstoffgehalte - Gew.-% bezogen auf Gesamt
gemisch - im Bereich bis 50 Gew.-%, vorzugsweise bis 35 Gew.-%, be
vorzugt sind.
21. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 20, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Polymerphase im Plastisol als feinstteilige
Feststoffphase mit bevorzugten mittleren Teilchengrößen im µm-Bereich
vorliegt.
22. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 21, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie durch Scherkrafteinwirkung im Temperaturbereich
unterhalb der Verfilmungstemperatur des Stoffgemisches homogenisiert
worden sind.
23. Polymerbasierte Stoffgemische nach Ansprüchen 1 bis 22, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie durch Vermahlen der Polymerkomponenten - bevor
zugt in Gegenwart wenigstens eines Anteiles der Weichmacher - zum
Beispiel in einem vorzugsweise gekühlten Extruder, beispielsweise ei
nem Doppelschneckenextruder und - soweit erforderlich - unter Abmi
schung mit den weiteren Komponenten hergestellt worden sind.
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