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QUERVERWEIS ZU VERWANDTER ANMELDUNG
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Diese
Anmeldung basiert auf der Anmeldung der Nr. 2000-76010, die beim Koreanischen Amt für gewerblichen
Rechtsschutz am 13. Dezember 2000 eingereicht wurde, deren Inhalt
hierin als Referenz einbezogen wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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(a) Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Acryl-basierte
Schlagzähigkeitsverstärkung, und
insbesondere ein Herstellungsverfahren für eine Acryl-basierte Schlagzähigkeitsverstärkung, in
welcher Latex, der große
Partikel besitzt, und Latex, der kleine Partikel besitzt, zusammengemischt
werden, um die Verstärkung
der Schlagzähigkeit
eines Polyvinylchlorid(PVC)-Harzes zu ermöglichen.
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(b) Beschreibung des verwandten technischen
Gebiets
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Eine
Schlagzähigkeitsverstärkung wird
verwendet, um die Schlagzähigkeit
der Polyvinylchlorid-Harze zu erhöhen, und die verschiedenen
Arten von Schlagzähigkeitsverstärkung schließen ein
Methylmethacrylat-Butadien-Styrol-basiertes (MBS) Harz, ein chloriertes
Polyethylen-basiertes
(CPE) Harz und ein Acryl-basiertes Harz ein. Von diesen wird das
Acryl-basierte Harz oft für
Produkte verwendet, die der Sonne ausgesetzt werden, da es eine
hohe Wetterbeständigkeit
besitzt. Zum Beispiel benötigen
PVC-Fensterrahmen sowohl eine hohe Schlagzähigkeit als auch Wetterbeständigkeit,
und eine Schlagzähigkeitsverstärkung, welche
durch Pfropfen eines Elastomer-Kerns hergestellt wird, der Alkylacrylat-Polymer
umfasst, mit einer glasartigen Methacryl-basierten Polymer-Schale,
die äußerst kompatibel
zu dem PVC-Harz ist, zeigte beide notwendigen Eigenschaften.
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Die
Art, in welcher der Kern mit der Schale chemisch verbunden ist,
ist ein kritischer Faktor bei der Realisierung von vorteilhaften
Eigenschaften von Acryl-basierten Schlagzähigkeitsverstärkungen
mit der Kern-Schale-Struktur.
Zusätzlich
sind der Vernetzungsgrad der dispergierten Gummi-Partikel in der
Matrix, der Gehalt an Gummi-Partikeln, die Größe der Gummi-Partikel und der
Blähindex
der Gummi-Partikel in Bezug auf das Lösemittel kritische Faktoren,
welche die Schlagzähigkeit
der Acryl-basierten
Schlagzähigkeitsverstärkungen
beeinflussen.
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Um
die Schlagzähigkeit
von Polyvinylchlorid-Harz zu erhöhen,
ist eine Acryl-basierte Schlagzähigkeitsverstärkung mittels
Emulsionspolymerisation hergestellt worden, welche sowohl Kern-
als auch Schalenpolymerisation einschließt.
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Bei
der Kernpolymerisation werden Alkylacrylat-Monomere, die eine Doppelbindung
und eine niedrige Glasübergangstemperatur
besitzen, polymerisiert, und das Alkylacrylat-Polymer ergibt eine Acryl-basierte Schlagzähigkeitsverstärkung mit
sowohl Wetterbeständigkeit
aufgrund der Abwesenheit von Doppelbindungen nach der Polymerisation,
und Schlagzähigkeit
aufgrund der geringen Glasübergangstemperatur.
Vernetzungsmittel verleihen der Schlagzähigkeitsverstärkung Schlagzähigkeit
aufgrund der Bildung der Gummistruktur an der Schlagzähigkeitsverstärkung. Das
Vernetzungsmittel stellt auch eine Latex-Stabilität während der Polymerisationsreaktion
bereit und es ermöglicht,
dass der Kern eine sphärische
Form während
der Verarbeitungsschritte beibehält.
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Die
Schalenpolymersiation wird allgemein mittels Pfropf-Polymerisation von
Alkylmethacrylat-Monomer durchgeführt, welches in höchstem Maße kompatibel
ist mit Polyvinylchlorid-Harz am Kern. Um das Dispersionsvermögen der
Schlagzähigkeitsverstärkung zu
erhöhen,
kann die Schale eine kleine Menge Acrylnitril-Monomer enthalten.
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Zwei
Herstellungsverfahren der Acryl-basierten Schlagzähigkeitsverstärkung, welche
mittels Emulsionspolymerisation hergestellt wird, werden offenbart.
Das
US-Patent Nr. 5 612 413 offenbart
ein Verfahren, in welchem die Schlagzähigkeitsverstärkung mittels
einer mehrstufigen Emulsionspolymerisation hergestellt wird, welche
die Polymerisation eines Keims, der kleine Partikel besitzt, die
Polymerisation von Monomeren in zwei oder vier Schritten, um den
Keim zu züchten,
und die Polymerisation von Monomeren einschließt, die darin für eine Schale
verwendet werden, um eine Kern-Schale-Struktur zu bilden, worin
der Kern innerhalb der Schale eingeschlossen ist. Das
europäische Patent Nr. 0 522 605A offenbart
ein Verfahren, in welchem eine Schlagzähigkeitsverstärkung hergestellt
wird mittels eines Mikro-Agglomerisationsverfahrens, welches das Polymerisieren
eines Latex, der eine Kern-Schale-Struktur mit einer Partikelgröße von 100
nm oder weniger besitzt, Agglomerieren der Partikel, um ein Latex
mit einer gewünschten
Partikelgröße herzustellen,
und das Bilden einer gekapselten Schale umfasst.
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Es
besteht jedoch ein Bedarf eine Schlagzähigkeitsverstärkung zu
entwickeln, welche eine erhöhte Schlagzähigkeit
besitzt, um anstelle der Schlagzähigkeitsverstärkung verwendet
zu werden, die mittels des konventionellen Verfahrens hergestellt
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Acryl-basierte
Schlagzähigkeitsverstärkung bereitzustellen,
die geeignet ist die Schlagzähigkeit
zu erhöhen.
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Es
ist ein anderer Gegenstand ein Herstellungsverfahren einer Acryl-basierten
Schlagzähigkeitsverstärkung für ein Polyvinylchlorid-Harz
bereitzustellen, die imstande ist, die Schlagfestigkeit zu maximieren durch
Steuern des Gehalts und der Größe von Gummi-Partikeln,
des Abstands zwischen den Gummi-Partikeln und des Blähindexes
der Gummi-Partikel.
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Um
diese Gegenstände
zu verwirklichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren
für eine
Acryl-basierte Schlagzähigkeitsverstärkung bereit,
welches das Mischen von a) 50 bis 90 Gewichtsteilen Latex, der große Partikel
mit einer Teilchengröße von 200
bis 500 nm und eine Kern-Schale-Struktur besitzt; und b) 10 bis
50 Gewichtsteilen Latex, der kleine Partikel mit einer Teilchengröße von 60
bis 140 nm und eine Kern-Schale-Struktur besitzt, umfasst.
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Zusätzlich stellt
die vorliegende Erfindung weiterhin eine Polyvinylchlorid-Harz-Verbindung
bereit, die unter Verwendung der erfundenen Schlagzähigkeitsverstärkung hergestellt
wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In
der folgenden detaillierten Beschreibung ist nur das bevorzugte
erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel
gezeigt und beschrieben worden, lediglich als Veranschaulichung
des besten Weges, der von den Erfindern zur Durchführung der
Erfindung in Betracht gezogen wird. Wie man erkennen wird, ist die
Erfindung für Modifikationen
in verschiedenster offensichtlicher Hinsicht geeignet, ohne dass durch
alle diese von der Erfindung abgewichen wird. Dementsprechend sind
die Zeichnungen und die Beschreibung als veranschaulichend und nicht
beschränkend
zu betrachten.
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Eine
erfindungsgemäße Acryl-basierte
Schlagzähigkeitsverstärkung wird
durch Steuern des Gummi-Partikel-Gehalts, der Gummi-Partikelgröße, des
Abstands zwischen Gummi-Partikeln
und des Blähindexes der
Gummi-Partikel hergestellt, die alle kritische Faktoren bei der
Bestimmung der Schlagfestigkeit von Polyvinylchlorid-Harz sind.
Zusätzlich
wird die Acryl-basierte Schlagzähigkeitsverstärkung hergestellt
durch Polymerisieren von Latex, der große Partikel besitzt, beziehungsweise
Latex, der kleine Partikel besitzt, und Mischen der zwei Latizes.
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Der
Effekt der Gummi-Partikelgröße auf die
Schlagzähigkeit
wird beschrieben werden. Um eine Schlagzähigkeitsverstärkung herzustellen,
die Schlagzähigkeit
in einer Matrix besitzt, ist es erforderlich, dass der Abstand zwischen
den Partikeln unterhalb eines charakteristischen Abstands verbleibt,
und dass die Partikelgröße maximiert
wird. Wenn die Partikelgröße einer
Schlagzähigkeitsverstärkung klein
ist (unter 100 nm), sinkt deshalb die Schlagzähigkeit der Schlagzähigkeitsverstärkung, weil
die Partikelgröße klein
ist, obwohl der Abstand zwischen den Partikeln unterhalb des charakteristischen
Abstands ist, und wenn die Partikelgröße einer Schlagzähigkeitsverstärkung groß ist (größer als
300 nm), sinkt die Schlagzähigkeit
der Schlagzähigkeitsverstärkung, weil
der Abstand zwischen den Partikeln oberhalb des charakteristischen
Abstands liegt.
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Deshalb
wird die erfindungsgemäße Acryl-basierte
Schlagzähigkeitsverstärkung durch
Mischen eines Latex herge stellt, der große Partikel besitzt, um die
Schlagzähigkeit
zu erhöhen,
mit einem Latex, der kleine Partikel besitzt, um den Abstand zwischen
den Partikeln unterhalb den charakteristischen Abstand zu senken.
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Der
Blähindex
ist ein Koeffizient aus Blähgrad
eines Lösemittels
in Gel und einem Index des freien Volumens eines Polymers. Wenn
die Vernetzungsdichte von Gummi erhöht wird, sinkt der Blähindex,
und wenn die Vernetzungsdichte von Gummi verringert wird, steigt
der Blähindex.
Die Vernetzungsdichte kann gesteuert werden durch die Menge des
bei der Herstellung des Gummis verwendeten Vernetzungsmittels, und
wenn die Menge des Vernetzungsmittels verringert wird, um den Blähindex zu
erhöhen,
wird eine größere Schlagzähigkeit
verwirklicht. Wenn jedoch die Menge des Vernetzungsmittels zu klein
ist, ist es schwierig den Blähindex zu
steuern, weil die Latex-Stabilität
während
der Polymerisationsreaktion verringert wird. In der vorliegenden Erfindung
reicht der Blähindex
von Latex, der große
beziehungsweise kleine Partikel besitzt, von 2,0 bis 12,0.
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Die
Acryl-basierte Schlagzähigkeitsverstärkung wird
hergestellt durch Polymerisieren eines Keims, zwei- bis viermaliges
Hinzufügen
von Monomeren dort hinzu, die für
den Kern verwendet werden, um den Kern-Gummi-Partikel zu züchten, dazu
Hinzufügen
von Monomeren, die für
die Schale verwendet werden, wobei der Kern innerhalb der Schale
eingeschlossen wird. Um einen Latex, der große Partikel mit einer Partikelgröße von 200
bis 500 nm besitzt, und einen Latex herzustellen, der kleine Partikel
mit einer Partikelgröße von 60
bis 140 nm besitzt, wurde das gleiche Herstellungsverfahren verwendet,
außer
der Menge an Emulgator, und die Latizes, welche große Partikel
und kleine Partikel besitzen, wurden gemischt in einem Gewichtsverhältnis von
5 bis 9:1 bis 5 und koaguliert.
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Es
ist zu bevorzugen, dass a) Latex, der große Partikel besitzt, beziehungsweise
b) Latex, der kleine Partikel besitzt, einen Kern umfasst, der i)
97,0 bis 99,9 Gewichtsteile Alkylacrylat mit seiner Alkylgruppe
von C2 bis C8; und
ii) 0,1 bis 3,0 Gewichtsteile Vernetzungsmittel besitzt.
- i) Das Alkylacrylat schließt bevorzugt ein Monomer ein,
das ausgewählt
ist aus der Gruppe, die aus Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat,
Isopropylacrylat, Butylacrylat, Hexylacrylat, Octylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat;
und einem Homopolymer oder einem Copolymer davon besteht, und stärker bevorzugt
schließt das
Alkylacrylat Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat oder eine Mischung
davon ein.
- ii) Das Vernetzungsmittel schließt bevorzugt wenigstens ein
Monomer ein, das ausgewählt
ist der Gruppe die aus 1,3-Butandioldiacrylat, 1,3-Butandioldimethacrylat,
1,4-Butandioldiacrylat,
1,4-Butandioldimethacrylat, Allylacrylat, Allylmethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat,
Tetraethylenglycoldiacrylat, Tetraethylenglycoldimethacrylat und
Divinylbenzol; und einem Homopolymer oder einem Copolymer davon
besteht. Stärker
bevorzugt schließt
das Vernetzungsmittel 1,3-Butandioldiacrylat, 1,3-Butandioldimethacrylat,
Allylacrylat, Allylmethacrylat oder eine Mischung davon ein. Der
Gehalt des Vernetzungsmittels reicht von 0,1 bis 5,0 Gewichtsteile,
basierend auf dem Gewicht des erfindungsgemäßen Monomers. Wenn der Gehalt des
Vernetzungsmittels unter 0,1 Gewichtsteilen ist, basierend auf den
Gewichtsteilen des gesamten Polymers, sind die sphärischen
Partikel während
der Verarbeitung leicht zu verformen, und wenn der Gehalt des Vernetzungs mittels über 5,0
Gewichtsteilen ist, basierend auf den Gewichtsteilen des gesamten
Polymers, zeigt der Kern der Schlagzähigkeitsverstärkung Sprödigkeit,
so dass sich das Leistungsvermögen
für die
Verstärkung
der Schlagzähigkeit
verschlechtert.
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a)
Der Latex, der große
Partikel besitzt, beziehungsweise b) der Latex, der kleine Partikel
besitzt, bestehen aus einer Schale, die i) 80 bis 100 Gewichtsteile
des Alkylmethacrylats mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 4, sie
bestehen weiterhin aus ii) Ethylacrylat, Methylacrylat und Butylacrylat
(deren Gehalt unterhalb von 10 Gewichtsteilen liegt), um die Glasübergangstemperatur
der Schale zu steuern, und sie können
weiterhin bestehen aus iii) Nitrilen wie Acrylnitril und Methacrylnitril
(wobei deren Gehalt unterhalb von 10 Gewichtsteilen ist), um die
Mischbarkeit der Schale mit der Matrix zu erhöhen.
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Zusätzlich umfassen
der Latex, der große
Partikel besitzt, und der Latex, der kleine Partikel besitzt, Gummi-Monomere, die 70
bis 95 Gewichts-% von deren Gehalts ausmachen, basierend auf dem
der gesamten Monomere. Wenn der Gummi-Gehalt der Schlagzähigkeitsverstärkung unter
70 Gewichts-% ist, können sich
die Schlagzähigkeitsverstärkungs-Eigenschaften
verschlechtern, weil die Schlagzähigkeitsverstärkung eine
kleine Menge Gummi besitzt, und wenn der Gehalt des Monomer-Gummis über 95 Gewichts-%
ist, können
sich die Schlagzähigkeits-Eigenschaften
verschlechtern, weil die Menge an Schale nicht ausreichend ist um
den Kern einzukapseln, und es ist schwierig für den Gummi gut in der Matrix
zu dispergieren.
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Die
erfindungsgemäße Acryl-basierte
Schlagzähigkeitsverstärkung wird
durch Mischen des Latex, der große Partikel besitzt, und des
Latex, der kleine Partikel besitzt her gestellt. Während des
Mischens wird der Latex, der große Partikel besitzt, zu dem
Latex hinzugegeben, der kleine Partikel besitzt. Der gemischte Latex wird
bevorzugt mit einem Elektrolyten koaguliert, wie Calciumchlorid,
wonach Filtrieren durchgeführt
wird, um die Schlagzähigkeitsverstärkung zu
erhalten.
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Eine
Verbindungszusammensetzung für
Polyvinylchlorid-Harz,
die gute Schlagzähigkeitsverstärkung besitzt,
umfasst a) 80 bis 99 Gewichtsteile Polyvinylchlorid-Harz; und b)
1 bis 20 Gewichtsteile der Acryl-basierten Schlagzähigkeitsverstärkung.
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Hierin
nachfolgend wird das Herstellungsverfahren der Acryl-basierten Schlagzähigkeitsverstärkung detailliert
beschrieben. Das Verfahren umfasst Hauptschritte wie folgt:
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1) Herstellung von Latex, der große Partikel
besitzt
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Das
Herstellungsverfahren für
den Latex, der große
Partikel besitzt, umfasst:
- i) erste Polymerisation
von Keimen durch Vernetzung einer Mischung, umfassend 97,0 bis 99,9
Gewichtsteile Alkylacrylat mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 8;
0,1 bis 3,0 Gewichtsteile Vernetzungsmittel; 0,01 bis 3,0 Gewichtsteile
eines Initiators; 0,1 bis 10,0 Gewichtsteile eines Emulgators und
1000,0 Gewichtsteile mit Ionenaustauscher behandeltes Wasser bei
einer Temperatur von 60 bis 80°C;
- ii) zweite Polymerisation von Kern-Gummi durch Emulgieren einer
Mischung, umfassend 97,0 bis 99,9 Gewichtsteile Alkylacrylat mit
einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 8; 0,1 bis 3,0 Gewichtsteile Vernetzungsmittel; 0,1
bis 4,0 Gewichtsteile eines Emulgators und 80 Gewichtsteile mit
Io nenaustauscher behandeltes Wasser, und kontinuierliches Hinzufügen der
emulgierten Mischung zu dem Keim, während dazu 0,01 bis 3,0 Gewichtsteile
eines Initiators gegeben werden, und gemeinsames Polymerisieren
dieser Elemente;
- iii) dritte Polymerisation von Kern-Gummi durch Emulgieren einer
Mischung, umfassend 97,0 bis 99,9 Gewichtsteile Alkylacrylat mit
einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 8; 0,1 bis 3,0 Gewichtsteile Vernetzungsmittel; 0,1
bis 4,0 Gewichtsteile eines Emulgators und 80 Gewichtsteile mit
Ionenaustauscher behandeltes Wasser, und kontinuierliches Hinzufügen der
emulgierten Mischung zu dem zweiten Polymer, während dazu 0,01 bis 3,0 Gewichtsteile
eines Initiators hinzugegeben werden, und gemeinsames Polymerisieren
dieser Elemente; und
- iv) vierte Polymerisation einer Schale durch Emulgieren einer
Mischung, umfassend 80 bis 100 Gewichtsteile Alkylmethacrylat mit
einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 4; 10 Gewichtsteile oder weniger
Alkylacrylat, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Ethylacrylat, Methylacrylat und Butylacrylat;
10 Gewichtsteile oder weniger Nitril, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend
aus Acrylnitril und Methacrylnitril; 0,1 bis 4,0 Gewichtsteile eines
Emulgators und 150 Gewichtsteile mit Ionenaustauscher behandeltes
Wasser, und kontinuierliches Hinzufügen der emulgierten Mischung
zu dem Kern, während
dazu 0,01 bis 3,0 Gewichtsteile eines Initiator hinzugegeben werden,
und gemeinsames Polymerisieren dieser Elemente, um die Schale zu bilden.
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2) Herstellung von Latex, der kleine Partikel
besitzt
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Das
Herstellungsverfahren von Latex, der kleine Partikel besitzt, ist
das gleiche wie das des Latex, der große Partikel besitzt. Das heißt, dass
die Herstellung von Latex, der kleine Partikel besitzt, umfasst
- i) erste Polymerisation von Keimen durch Vernetzung
einer Mischung, umfassend 97,0 bis 99,9 Gewichtsteile Alkylacrylat
mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 8; 0,1 bis 3,0 Gewichtsteile
Vernetzungsmittel; 0,01 bis 3,0 Gewichtsteile eines Initiators;
20 bis 80 Gewichtsteile eines Emulgators und 1000,0 Gewichtsteile
mit Ionenaustauscher behandeltes Wasser bei einer Temperatur von
60 bis 80°C;
- ii) zweite Polymerisation von Kern-Gummi durch Emulgieren einer
Mischung, umfassend 97,0 bis 99,9 Gewichtsteile Alkylacrylat mit
einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 8; 0,1 bis 3,0 Gewichtsteile Vernetzungsmittel; 0,1
bis 4,0 Gewichtsteile eines Emulgators und 80 Gewichtsteile mit
Ionenaustauscher behandeltes Wasser, und kontinuierliches Hinzufügen der
emulgierten Mischung zu dem Keim, während dazu 0,01 bis 3,0 Gewichtsteile
eines Initiators gegeben werden, und gemeinsames Polymerisieren
dieser Elemente;
- iii) dritte Polymerisation von Kern-Gummi durch Emulgieren einer
Mischung, umfassend 97,0 bis 99,9 Gewichtsteile Alkylacrylat mit
einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 8; 0,1 bis 3,0 Gewichtsteile Vernetzungsmittel; 0,1
bis 4,0 Gewichtsteile eines Emulgators und 80 Gewichtsteile mit
Ionenaustauscher behandeltes Wasser, und kontinuierliches Hinzufügen der
emulgierten Mischung zu dem zweiten Polymer, während dazu 0,01 bis 3,0 Gewichtsteile
eines Initiators hinzugegeben werden, und gemeinsames Polymerisieren
dieser Elemente; und
- iv) vierte Polymerisation einer Schale durch Emulgieren einer
Mischung, umfassend 80 bis 100 Gewichtsteile Alkyl methacrylat mit
einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 4; 10 Gewichtsteile oder weniger
Alkylacrylat, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Ethylacrylat, Methylacrylat und Butylacrylat;
10 Gewichtsteile oder weniger Nitril, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend
aus Acrylnitril und Methacrylnitril; 0,1 bis 4,0 Gewichtsteile eines
Emulgators und 150 Gewichtsteile mit Ionenaustauscher behandeltes
Wasser, und kontinuierliches Hinzufügen der emulgierten Mischung
zu dem Kern, während
dazu 0,01 bis 3,0 Gewichtsteile eines Initiator hinzugegeben werden,
und gemeinsames Polymerisieren dieser Elemente, um die Schale zu bilden.
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Jede
Chemikalie die imstande ist, die Polymerisationsreaktion zu starten,
kann als Initiator bei der Herstellung des Latex verwendet werden,
der große
oder kleine Partikel besitzt, und beispielhafte Initiatoren schließen Ammoniumpersulfat,
Kaliumpersulfat, Azobisbutyronitril, Benzoylperoxid, Butylhydroperoxid
und Cumenhydroperoxid ein.
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Ionische
Emulgatoren und nicht-ionische Emulgatoren können eingesetzt werden als
Emulgator bei der Herstellung des Latex, der große Partikel oder kleine Partikel
besitzt: der ionische Emulgator schließt Kaliumsalze ungesättigter
Fettsäuren,
Kaliumsalz von Ölsäure, Natriumlaurylsulfat
(SLS) und Natriumdodecylbenzolsulfat (SDBS) ein.
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3) Herstellung einer Acryl-basierten Schlagzähigkeitsverstärkung
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Der
Latex, der große
Partikel besitzt, und der Latex, der kleine Partikel besitzt, werden
gemischt in einem Verhältnis
von 5 bis 9:1 bis 5, und mit Ionenaustauscher behandeltes Wasser
wird dazugegeben, um den Feststoffgehalt der Mischung auf 10 Gewichts-%
zu verringern. 10 Gewichts-% Calciumchloridlösung werden zu der Mischung
hinzugefügt,
um die Polymer-Partikel zu koagulieren. Die Temperatur des koagulierten Schlamms
wird auf 90°C
erhöht
und der Schlamm wird gealtert und gekühlt. Der gekühlte Schlamm
wird mit mit Ionenaustauscher behandeltem Wasser gereinigt und filtriert,
um die Acryl-basierte Schlagzähigkeitsverstärkung zu
erhalten.
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Die
folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung weiter
detailliert.
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[Beispiel 1]
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1) Erste Polymerisation
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461,3
g mit Ionenaustauscher behandeltes Wasser wurden in einen Reaktor
gegeben und die Temperatur des Reaktors wurde auf 75°C angehoben.
Wenn die Temperatur des mit Ionenaustauscher behandelten Wassers
im Reaktor 75°C
erreicht hatte, wurden 49,3 g Butylacrylat, 0,25 g Allylmethacrylat,
0,5 g 1,3-Butandioldimethacrylat und 31,2 g Stearinsäure-Kaliumsatz
(8 Gewichts-% Lösung)
in den Reaktor hinzugegeben. Während
die Temperatur des Reaktors auf 75°C gehalten wurde, wurden 0,42
g Kaliumpersulfat, gelöst
in 10 g mit Ionenaustauscher behandeltem Wasser, hinzugegeben, um
die Polymerisationsreaktion zu starten und den Keim herzustellen.
Die Partikelgröße des hergestellten
Latex wurde mittels Laserlichtstreuung (NICOMP) gemessen und sie
betrug 90 nm.
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2) Zweite Reaktion
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366,7
g mit Ionenaustauscher behandeltes Wasser, 541,8 g Butylacrylat,
2,75 g Allylmethacrylat und 5,5 g 1,3-Butandioldimethacrylat, 68,8 g Stearinsäure-Kaliumsalz
(8 Gewichts-% Lösung)
wurden zusammengemischt, um eine emulgierte Mischung herzustellen.
Während
die emulgierte Mi schung kontinuierlich mit einer konstanten Rate über einen
Zeitraum von 3 Stunden in den Keim-Latex gegeben wurde, wurden weitere 0,5
g des Kaliumpersulfats, gelöst
in 10 g mit Ionenaustauscher behandeltem Wasser, mit einer konstanten Rate über einen
Zeitraum von 3 Stunden dort hineingegeben, um die Kern-Polymerisierung
ablaufen zu lassen.
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3) Dritte Reaktion
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121,2
g mit Ionenaustauscher behandeltes Wasser, 197,0 g Butylacrylat,
1,0 g Allylmethacrylat, 2,0 g 1,3-Butandioldimethacrylat und 31,3 g Stearinsäure-Kaliumsalz
(8 Gewichts-% Lösung)
wurden zusammengemischt, um diese Mischung zu emulgieren. Die emulgierte
Mischung wurde zu dem Latex, der durch die zweite Reaktion hergestellt
wurde, kontinuierlich über
einen Zeitraum von einer Stunde mit einer konstanten Flussrate hinzugegeben.
Gleichzeitig wurden 0,37 g Kaliumpersulfat, gelöst in 10 g mit Ionenaustauscher
behandeltem Wasser, kontinuierlich über einen Zeitraum von einer
Stunde dort hinzugegeben. Die Reaktionsmischung wurde eine Stunde
lang gealtert, während
eine Reaktor-Temperatur von 75°C
aufrecht erhalten wurde.
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4) Vierte Reaktion
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Um
eine Schale auf dem Kern der dritten Reaktion zu bilden, wurden
267,0 g mit Ionenaustauscher behandeltes Wasser, 182,6 g Methylmethacrylat,
10,0 g Ethylacrylat, 7,4 g Acrylnitril, 25,0 g Stearinsäure-Kaliumsalz
(8 Gewichts-% Lösung)
emulgiert. Die Emulsion und 0,5 g Kaliumpersulfat, gelöst in 10
g mit Ionenaustauscher behandeltem Wasser, wurden zu der Mischung
der dritten Reaktion kontinuierlich über einen Zeitraum von 1,5
Stunden hinzugefügt.
Die Reaktionsmischung wurde eine Stunde lang weiter gealtert, während die
Reaktor-Temperatur auf 75°C gehalten
wurde, was zu einem Endlatex führte.
Die Partikelgröße des Endlatex
war 250 nm.
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[Beispiel 2]
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Die
Menge an 1,3-Butandioldimethacrylat, das in der ersten bis dritten
Reaktion des Beispiels 1 hinzugegeben wurde, wurde um die Hälfte verringert,
um den Blähindex
der Schlagzähigkeitsverstärkung zu
erhöhen.
Außer
dem Vorgenannten wurde der Latex mittels des gleichen Verfahrens
wie in Beispiel 1 hergestellt.
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[Beispiel 3]
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Das
1,3-Butandioldimethacrylat, das in der ersten bis dritten Reaktion
des Beispiels 1 hinzugegeben wurde, wurde nicht verwendet, um den
Blähindex
der Schlagzähigkeitsverstärkung weiter
zu erhöhen.
Außer dem
Vorgenannten wurde der Latex mittels des gleichen Verfahrens wie
in Beispiel 1 hergestellt.
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[Beispiele 4 bis 12]
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Latex,
der eine Partikelgröße von 350
nm, 80 nm beziehungsweise 120 nm besitzt, wurde durch Steuern des
Stearinsäure-Kaliumsalzes
hergestellt, das in der ersten Reaktion von Beispiel 1 hinzugegeben
wurde. Zusätzlich
wurde die Menge an 1,3-Butandioldimethacrylat auf die gleiche Weise
wie in Beispiel 2 und 3 verringert, um den Blähindex der Schlagzähigkeitsverstärkung zu
verändern.
Außer
dem Vorgenannten wurde der Latex mittels des gleichen Verfahrens
wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Mengen an Stearinsäure-Kaliumsalz und
1,3-Butandioldimethacrylat im ersten Schritt bis zum dritten Schritt
und die abschließenden
Partikelgrößen eines
jeden Latex gemäß der Beispiele
4 bis 12 sind in Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle
1]
Beispiel | Menge an Stearinsäure-Kaliumsalz (g) | Menge an
1,3-Butandioldimethacrylat
(g) | Partikelgröße |
erste
Reaktion | zweite
Reaktion | dritte
Reaktion |
4 | 21,3 | 0,5 | 5,5 | 2,0 | 350 |
5 | 21,3 | 0,25 | 2,75 | 1,0 | 350 |
6 | 21,3 | 0 | 0 | 0 | 350 |
7 | 375 | 0,5 | 5,5 | 2,0 | 80 |
8 | 375 | 0,25 | 2,75 | 1,0 | 80 |
9 | 375 | 0 | 0 | 0 | 80 |
10 | 112 | 0,5 | 5,5 | 2,0 | 120 |
11 | 112 | 0,25 | 2,75 | 1,0 | 120 |
12 | 112 | 0 | 0 | 0 | 120 |
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[Beispiel 13]
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Um
die Schlagfestigkeit jedes Beispiels zu vergleichen, wurde ein Standard-Latex,
der eine Partikelgröße von 200
nm besitzt, hergestellt durch Einstellung der Menge an Stearinsäure-Kaliumsalz
(8 Gewichts-% Lösung),
das in der ersten Reaktion von Beispiel 1 hinzugefügt wird,
auf 66,0 g und das 1,3-Butandioldimethacrylat, das in der ersten
bis dritten Reaktion verwendet wurde, wurde, wie in Beispiel 3,
nicht hinzugefügt. Außer dem
Vorgenannten wurde der Latex mittels des gleichen Verfahrens wie
in Beispiel 1 hergestellt.
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[Experimentelles Beispiel]
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Messung des Blähindexes von Latex
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Die
Polymerisationsergebnisse und die Blähindizes des Latex gemäß den Beispielen
1 bis 13 sind in Tabelle 2 ge zeigt. Der Blähindex des Latex wurde nach
der Koagulation des Latex gemessen.
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Mit
Ionenaustauscher behandeltes Wasser wurde zu dem Latex der Beispiele
1 bis 13 hinzugefügt,
um den Feststoffgehalt des Latex auf 10 Gewichts-% zu verringern,
und 4 Gewichtsteile einer 10 Gewichts-% Calciumchloridlösung wurden
einmalig hinzugefügt,
um den Latex zu koagulieren. Die Temperatur eines jeden koagulierten
Schlamms wurde auf 90°C
erhöht,
um 10 Minuten lang zu altern, wonach der Schlamm gekühlt wurde.
Die koagulierten Partikel wurden mit mit Ionenaustauscher behandeltem
Wasser zwei- oder dreimal gereinigt, um Nebenprodukte aus dem Latex
zu entfernen, dann wurde er filtriert, um die Schlagzähigkeitsverstärkung zu
erhalten. Die koagulierte Schlagzähigkeitsverstärkung wurde
bei 85°C
2 Stunden lang unter Verwendung eines Fließbetttrockners (FBD) getrocknet,
um das Schlagzähigkeitsverstärkungs-Pulver
zu erhalten.
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4,0
g des Schlagzähigkeitsverstärkungs-Pulvers
wurden in 130,0 g Aceton 50 Stunden lang gequollen, um den Blähindex der
Schlagzähigkeitsverstärkung zu
messen. Die gequollene Mischung wurde bei 0°C und 1600 rpm 2 Stunden lang
zentrifugiert, um des gequollene Gel zu erhalten, und die Masse
des gequollenen Gels (A) wurde gemessen. Zusätzlich, nach Abdampfen des
Acetons, wurde nach dem Entfernen des Acetons die Masse des reinen
Gels (B) gemessen und der Blähindex
(= A/B) wurde berechnet.
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Evaluierung der Schlagzähigkeitsverstärkungs-Eigenschaften
-
100
Gewichtsteile Polyvinylchlorid-Harz (PVC, ein Produkt von "LG Chem., LS-100", Polymerisationsgrad
= 1000), 4,0 Gewichtsteile DLP, 0,9 Gewichtsteile Calciumstearat
(Ca-St), 1,36 Gewichtsteile
Polyethylenwachs (PE-Wachs), 1,0 Gewichtsteile Verarbeitungshilfe
(ein Produkt von "LG
Chem., PA-821"),
5,0 Gewichtsteile CaCO3 und 4,0 Gewichtsteile
TiO2 wurden bei Raumtemperatur in einen
Mischer gegeben und bei 1000 rpm gemischt, während die Temperatur auf 115°C erhöht wurde.
Wenn die Temperatur 115°C
erreichte, wurde die Mischrate auf 400 rpm verlangsamt und die Mischung
wurde auf 40°C
gekühlt,
um eine Muttercharge zu erhalten.
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7
Gewichtsteile der Schlagzähigkeitsverstärkung der
Beispiele wurden entsprechend zu der Muttercharge hinzugegeben und
das resultierende Material wurde unter Verwendung einer 2-Walzenmühle bei
190°C 7
Minuten lang verarbeitet, um das Material zu einer Folie mit einer
Dicke von 0,6 mm zu formen. Die Folie wurde auf eine Größe von 150
mm zu 200 mm geschnitten und in einer Form von 3 mm zu 170 zu 220
mm geformt. Die geformte Folie mit einer Dicke von 3 mm wurde hergestellt
durch 8 Minuten langes Vorheizen einer Heizpresse auf 195°C (0,5 kg),
4 Minuten langes Pressen der Folie (10 kg), 3 Minuten langes Abkühlen (10
kg).
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Die
erhaltene Folie wurde gemäß dem ASTM
D-256-Standard fein geschnitten, um Proben für die Schlagprüfung herzustellen,
und es wurde ihre Izod-Schlagfestigkeit gemessen. Die Testergebnisse
der Beispiele 1 bis 13 werden in Tabelle 2 dargestellt. [Tabelle
2]
Beispiele | Teilchengröße (mm) | Vernetzungsmittel (Gewichts-%) | Blähindex | Izod-Schlagprüfung (kg·cm/cm) |
Beispiel
1 | 250 | 1,5 | 3,1 | 30,3 |
Beispiel
2 | 250 | 1,0 | 5,3 | 38,5 |
Beispiel
3 | 250 | 0,5 | 8,7 | 47,3 |
Beispiel
4 | 350 | 1,5 | 3,1 | 35,7 |
Beispiel
5 | 350 | 1,0 | 5,4 | 38,4 |
Beispiel
6 | 350 | 0,5 | 8,8 | 42,5 |
Beispiel
7 | 80 | 1,5 | 3,0 | 24,7 |
Beispiel
8 | 80 | 1,0 | 5,2 | 26,9 |
Beispiel
9 | 80 | 0,5 | 8,6 | 29,4 |
Beispiel
10 | 120 | 1,5 | 3,0 | 28,1 |
Beispiel
11 | 120 | 1,0 | 5,1 | 30,1 |
Beispiel
12 | 120 | 0,5 | 8,7 | 33,7 |
Beispiel
13 | 200 | 0,5 | 8,7 | 50,9 |
-
[Beispiele 14 bis 17]
-
Jeder
der zwei Latizes, der große
Partikel mit einer Partikelgröße von 250
nm und den Blähindex
von 8,7 gemäß Beispiel
3 besitzt, und der mit einer Partikelgröße von 350 nm und dem Blähindex von
8,8 gemäß Beispiel
6, wurden gemischt in einem Gewichtsverhältnis von 10:0, 7:3, 5:5, 3:7
und 0:10 mit jedem der zwei Latizes, der kleine Partikel mit einer
Partikelgröße von 80
nm und den Blähindex
von 8,6 gemäß Beispiel
9 besitzt, und dem mit einer Partikelgröße von 120 nm und dem Blähindex von
8,7 gemäß Beispiel
12. Jeder gemischte Latex wurde koaguliert, um Schlagzähigkeitsverstärkungs-Pulver
herzustellen und Proben wurden mittels des gleichen Verfahrens zur
Evaluierung der Schlagzähigkeitsverstärkungs-Eigenschaften
hergestellt. Die Versuchsergebnisse jeder gemischten Schlagzähigkeitsverstärkung sind
in Tabelle 3 gezeigt. [Tabelle 3]
| Latex, der große Partikel besitzt + Latex, der
kleine Partikel besitzt | Schlagfestigkeit
(kg·cm/cm)
mit Mischungsverhältnis
von Latex, der große
Partikel besitzt: Latex, der kleine Partikel besitzt |
10:0 | 9:1 | 8:2 | 7:3 | 6:4 | 5:5 | 3:7 | 0:10 |
Beispiel
14 | Beispiel
3
+
Beispiel 9 | 47,3 | 54,3 | 55,1 | 53,7 | 51,5 | 48,7 | 38,2 | 29,4 |
Beispiel
15 | Beispiel
3
+
Beispiel 12 | 47,3 | 53,0 | 54,3 | 55,4 | 53,5 | 50,1 | 42,0 | 33,7 |
Beispiel
16 | Beispiel
6
+
Beispiel 9 | 42,5 | 50,9 | 55,8 | 54,3 | 52,5 | 50,6 | 42,9 | 29,4 |
Beispiel
17 | Beispiel
6
+
Beispiel 12 | 42,5 | 49,2 | 52,5 | 55,6 | 55,5 | 51,7 | 40,3 | 33,7 |
-
Wie
in Tabelle 3 gezeigt, wenn das Mischungsverhältnis der Latizes, die große Partikel
und kleine Partikel haben, im Bereich von 5 bis 9:1 bis 5 war, war
die Schlagfestigkeit hoch und die erfindungsgemäße Schlagzähigkeitsverstärkung zeigte
erhöhte
Schlagzähigkeit
im Vergleich zur Standard-Schlagzähigkeitsverstärkung der
Partikelgröße 200 nm
gemäß Beispiel
13 (vgl. Tabelle 2).
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[Beispiele 18 bis 21]
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Jeder
der zwei Latizes, der große
Partikel mit einer Partikelgröße von 350
nm und den Blähindex
von 3,1 gemäß Beispiel
4 besitzt, und der mit einer Partikelgröße 350 nm und dem Blähindex von
8,8 gemäß Beispiel
6, wurden gemischt in einem Gewichtsverhältnis von 10:0, 7:3, 5:5, 3:7
und 0:10 mit jedem der zwei Latizes, der kleine Partikel mit einer
Partikelgröße von 80
nm und dem Blähindex
von 3,0 gemäß Beispiel
7 besitzt, und dem mit einer Partikelgröße von 80 nm und dem Blähindex von
8,6 gemäß Beispiel
9, um eine Schlagzähigkeitsverstärkung herzustel len,
die verschiedene Partikelgrößen und
Blähindizes
besitzt. Die Schlagfestigkeit jeder Schlagzähigkeitsverstärkung wurde
gemessen und in Tabelle 4 dargestellt. [Tabelle
4]
| Latex, der große Partikel besitzt + Latex, der
kleine Partikel besitzt | Schlagfestigkeit
(kg·cm/cm)
mit Mischungsverhältnis
von Latex, der große
Partikel besitzt: Latex, der kleine Partikel besitzt |
10:0 | 7:3 | 5:5 | 3:7 | 0:10 |
Beispiel
18 | Beispiel
4
+
Beispiel 7 | 35,7 | 43,3 | 40,1 | 34,8 | 24,7 |
Beispiel
19 | Beispiel
4
+
Beispiel 9 | 35,7 | 48,2 | 43,4 | 36,9 | 29,4 |
Beispiel
20 | Beispiel
6
+
Beispiel 7 | 42,5 | 53,6 | 48,5 | 38,4 | 24,7 |
Beispiel
21 | Beispiel
6
+
Beispiel 9 | 42,5 | 54,3 | 50,6 | 41,3 | 29,4 |
-
Wie
in Tabelle 4 gezeigt, wird der Latex, der große Partikel mit unterschiedlichem
Blähindex
besitzt, gemischt mit dem Latex, der kleine Partikel mit unterschiedlichem
Blähindex
besitzt, um eine Schlagzähigkeitsverstärkung herzustellen,
bei welcher die Schlagzähigkeit
der Schlagzähigkeitsverstärkung ansteigt
wenn das Massenverhältnis
der großen
Partikel in dem Fall im Bereich von 50 bis 90% liegt, wenn seine
große
Partikelgröße von 250
bis 400 nm reicht und seine kleine Partikelgröße von 80 bis 120 nm reicht.
Zusätzlich,
wenn man die Schlagzähigkeit
von Beispiel 18 mit der von Beispiel 19 vergleicht, ist die Schlagfestigkeit
in Beispiel 18 höher,
wo der Blähindex
des Latex von 8 bis 9 reicht.
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Ein
erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren
betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Acryl-basierten Schlagzähigkeitsverstärkung, die
eine erhöhte
Schlagfestigkeit besitzt, resultierend aus der Steuerung des Gummi-Gehalts, der Größe der Gummi-Partikel,
dem Abstand zwischen den Gummi-Partikeln und dem Blähindex der
Gummi-Partikel.