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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verarbeitungshilfsmittel für ein Vinylchloridharz
und eine das Verarbeitungshilfsmittel (und einen Schaumbildner)
enthaltende Vinylchloridharzzusammensetzung mit ausgezeichneter
Verarbeitbarkeit, die einen verarbeiteten Gegenstand mit ausgezeichneten
physikalischen Eigenschaften oder einen Formkörper mit zufriedenstellenden
Eigenschaften bereitstellen kann. Insbesondere betrifft sie ein
Verarbeitungshilfsmittel für
ein Vinylchloridharz, umfassend Methylmethacrylat, einen Methacrylsäureester
mit Ausnahme von Methylmethacrylat, und/oder einen Acrylsäureester
als eine Hauptkomponente, und eine Vinylchloridharzzusammensetzung,
die das Verarbeitungshilfsmittel, ein Vinylchloridharz und als eine wahlfreie
Komponente einen Schaumbildner enthält.
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Stand der
Technik
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Vinylchloridharz
wird auf verschiedenen Fachgebieten weitverbreitet verwendet, da
es einen verarbeiteten Gegenstand mit ausgezeichneten physikalischen
und chemischen Eigenschaften bereitstellen kann. Es bestehen jedoch
verschiedene Probleme bei der Verarbeitung, wie z. B. eine enge
Verarbeitungstemperatur und langsames Schmelzen, da die Verarbeitungstemperatur
nahe der Zersetzungstemperatur davon liegt.
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In
letzter Zeit sind viele Technologien, die die vorstehend genannten
Verarbeitungsprobleme überwinden,
bekannt geworden. Beispiele davon sind als typische Technologien
ein Verfahren, einen Weichmacher zu einem Vinylchloridharz zuzugeben,
ein Verfahren, ein Vinylchloridharz einzusetzen, das mit einem anderen Monomer,
wie z. B. Vinylacetat, copolymerisiert ist, und ein Verfahren, ein
Vinylchloridharz mit einer anderen Harzkomponente zu mischen.
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Alle
diese Verfahren können
jedoch nicht die Verarbeitbarkeit zufriedenstellend verbessern und
dabei die ausgezeichneten physikalischen und chemischen Eigenschaften,
die das Vinylchloridharz ursprünglich aufweist,
beibehalten. Beispielsweise verändern
sich bei Zugaben eines Weichmachers zu einem Vinylchloridharz oder
beim Einsetzen eines Vinylchloridharzes, das mit einem anderen Monomer
copolymerisiert ist, die physikalischen Eigenschaften des verarbeiteten
Gegenstands einschneidend. Bei den meisten der Verfahren, bei denen
ein Vinylchloridharz mit einer anderen Harzkomponente vermischt
wird, handelt es sich um ein Verfahren, bei dem die Verarbeitungstemperatur
durch Absenken der Viskosität
der Schmelze beim Formverarbeiten abgesenkt wird. Anscheinend verbessert
dies das Fließvermögen eines
Vinylchloridharzes, tatsächlich wird
jedoch die Gelierung eines Vinylchloridharzes wegen des Verbrauchs
von Mischungsenergie durch das Fließvermögen unzufriedenstellend. Bei
einer Anwendung, bei der Transparenz erforderlich ist, entsteht
daher das Problem, dass seine physikalische Eigenschaft der eines
vollständig
gelierten Vinylchloridharzes unterlegen ist, selbst wenn der daraus
hergestellte verarbeitete Gegenstand anscheinend transparent wird.
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Um
die vorstehend genannten Probleme zu lösen, offenbart die geprüfte Japanische
Patentveröffentlichung
Nr. 5311/1965 ein Verfahren, bei dem als Verarbeitungshilfsmittel
ein Copolymer von Methylmethacrylat als Hauptkomponente mit vergleichsweise
hohem Molekulargewicht zugegeben wird. Das zugegebene Verarbeitungshilfsmittel
neigt jedoch dazu, als nicht-geliertes Objekt (üblicherweise „Fischauge" genannt) in dem
verarbeiteten Gegenstand zu verbleiben, und das Formen büßt leicht
an Aussehen ein. Ferner zeigen sich die anderen Wirkungen des Zugebens
eines Verarbeitungshilfsmittels, wie z. B. Verbesserung des Glanzes
des Produkts, Verbesserung der sekundären Verarbeitbarkeit und Verringerung
der spezifischen Dichte beim Schaumformen, in nicht zufriedenstellender
Weise.
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Die
geprüften
Japanischen Patentveröffentlichungen
Nr. 49020/1977 und Nr. 2898/1978 offenbaren eine Zusammensetzung,
die ein durch eine Zweistufenpolymerisation hergestelltes Verarbeitungshilfsmittel enthält. Zuerst
wird eine Hauptmenge Methacrylsäureester
polymerisiert, gefolgt von der Polymerisation einer nachgeordneten
Menge Acrylsäureester
in Gegenwart eines Latex von Poly(methylmethacrylat) oder eines Copolymers
einer Hauptmenge Methylmethacrylat und einer nachgeordneten Menge
Acrylsäureester.
Das Verfahren war beim Vermeiden des vorstehend genannten nicht-gelierten
Objekts wirksam, die Wirkung war jedoch nicht zufriedenstellend.
In Abhängigkeit
von Mischen und Anwendung traten ferner zahlreiche Probleme auf,
die von unzufriedenstellender Dispersion eines Verarbeitungshilfsmittels
in einer Vinylchloridharzzusammensetzung verursacht waren, wie z.
B. Verringerung von Formtransparenz eines Vinylchloridharzes, Verringerung
des Gelierverhältnisses
und Verringerung der sekundären
Verarbeitbarkeit wie z. B. Längenzunahme
bei hoher Temperatur.
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In
letzter Zeit hat Schaumformen als ein Verfahren, die Dichte eines
verarbeiteten Körpers
zu verringern und die Kosten des Formens zu senken, beträchtliche
Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Bei dem vorstehend genannten Schaumformen
eines Vinylchloridharzes ist ein Verfahren bekannt, ein Verarbeitungshilfsmittel,
das Methyl(meth)acrylat als Hauptkomponente enthält, und einen Schaumbildner
einzusetzen. Es war jedoch schwierig, das Ausdehnungsverhältnis auf
nicht weniger als das 3-fache anzuheben und dabei Gleichmäßigkeit
des Formaussehens und Gleichmäßigkeit
und Genauigkeit der Formzelle beizubehalten. Andererseits wird Formen
eines Vinylchloridharzes mit höherem
Ausdehnungsverhältnis
auf dem Markt stark nachgefragt.
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Wie
in der geprüften
Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 5311/1965 offenbart wird, ist bekannt, dass die Verarbeitbarkeit
durch Zugeben eines Copolymers, das Methylmethacrylat als eine Hauptkomponente
mit hohem Molekulargewicht umfasst, zu einem Vinylchloridharz verbessert
werden kann. Es ist zu erwarten, dass die Wirkung davon um so stärker wird,
um so höher
sein Molekulargewicht wird. Beim Einsetzen des Verarbeitungshilfsmittels
mit lediglich erhöhtem
Molekulargewicht können
jedoch nicht nur die Transparenz, sondern auch das Gelierverhältnis und
ebenfalls die sekundäre
Verarbeitbarkeit, wie z. B. Längenzunahme
bei hoher Temperatur, verringert werden. Es ist daher nicht immer
anwendbar.
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Der
Einfluss einer Mikrostruktur des Verarbeitungshilfsmittels in der
Endzusammensetzung war nie im Einzelnen bekannt. Er sollte jedoch
der Grund dafür
sein, dass die Dispergierbarkeit mit Zunehmen des Molekulargewichts
gering wird.
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Mit
Bezug auf die vorstehend genannten Umstände wird ein Verarbeitungshilfsmittel
mit Hinblick auf seine Zusammensetzung dahingehend untersucht, dass
Geliereigenschaft, Verarbeitbarkeit und Schäumbarkeit der Zusammensetzung
durch Zugeben einer kleineren Menge des Verarbeitungshilfsmittels
verbessert werden können.
Es wurde gefunden, dass die vorstehend genannten Aufgaben durch
Einsetzen des Polymers, dessen äußere Schicht
durch Polymerisieren einer bestimmten Menge Monomer in Gegenwart
eines Latex eines zufriedenstellend polymerisierten (Co)polymers
mit einer bestimmten Zusammensetzung, die Methylmethacrylat als
eine Hauptkomponente umfasst, gebildet ist, als Verarbeitungshilfsmittel
erreicht werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft nämlich
ein Verarbeitungshilfsmittel für
ein Vinylchloridharz mit einer spezifischen Viskosität ηsp von mindestens 0,5, gemessen bei 30 °C unter Verwendung
von 100 ml Chloroformlösung,
die 0,1 g Polymergemisch enthält,
unter Verwendung eines Ubbelohde-Viskosimeters, erhältlich durch Polymerisieren
von 1 bis 50 Gewichtsteilen eines Monomergemischs (B), das 0 bis
49 Gew.-% Methylmethacrylat, 51 bis 100 Gew.-% mindestens eines
Monomers, ausgewählt
aus einem Methacrylsäureester,
mit Ausnahme von Methylmethacrylat, und einem Acrylsäureester,
und 0 bis 20 Gew.-% eines damit copolymerisierbaren Vinylmonomers
umfasst, in Gegenwart eines Latex eines (Co)polymers mit einer spezifischen
Viskosität ηsp von mindestens 0,7, gemessen bei 30 °C unter Verwendung
von 100 ml Chloroformlösung,
die 0,1 g Polymergemisch enthält,
unter Verwendung eines Ubbelohde-Viskosimeters, welcher durch Emulsionspolymerisation
von 99 bis 50 Gewichtsteilen eines Monomergemischs (A), umfassend
51 bis 100 Gew.-% Methylmethacrylat, 0 bis 49 Gew.-% mindestens
eines Monomers, ausgewählt
aus einem Methacrylsäureester,
mit Ausnahme von Methylmethacrylat, und einem Acrylsäureester,
und 0 bis 20 Gew.-% eines damit copolymerisierbaren Vinylmonomers
erhältlich
ist, wobei die Gesamtmenge an (A) und (B) 100 Teile beträgt (Anspruch
1),
das Verarbeitungshilfsmittel nach Anspruch 1, wobei das
Verarbeitungshilfsmittel für
ein Vinylchloridharz ein Verarbeitungshilfsmittel für einen
Schaumbildner enthaltendes Vinylchloridharz ist (Anspruch 2),
eine
Vinylchloridharzzusammensetzung umfassend 100 Gewichtsteile eines
Vinylchloridharzes und 0,1 bis 30 Gewichtsteile des Verarbeitungshilfsmittels
nach Anspruch 1 (Anspruch 3), und eine einen Schaumbildner enthaltende
Vinylchloridharzzusammensetzung, umfassend 100 Gewichtsteile eines
Vinylchloridharzes, 0,1 bis 30 Gewichtsteile des Verarbeitungshilfsmittels
nach Anspruch 1 und einen Schaumbildner (Anspruch 4).
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Das
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Einsetzen eines (Co)polymergemischs
als ein Verarbeitungshilfsmittel für ein Vinylchloridharz, wobei
das (Co)polymergemisch (nachstehend als „durch Zweistufenpolymerisation
hergestelltes Polymergemisch" bezeichnet)
durch Zugeben und Polymerisieren eines Monomergemischs (B), das
eine Hauptmenge mindestens eines Monomers, ausgewählt aus
einem Methacrylsäureester,
mit Ausnahme von Methylmethacrylat, und einem Acrylsäureester
in Gegenwart eines (Co)polymers (nachstehend als „Polymergemisch der
ersten Stufe" bezeichnet),
erhältlich
durch Emulsionspolymerisieren eines Monomergemischs (A), das eine
Hauptmenge Methylmethacrylat als Erststufenkomponente enthält, erhältlich ist.
Das Polymergemisch der ersten Stufe bzw. der zweiten Stufe weist
eine spezifische Viskosität
bei 30 °C
von nicht weniger als 0,7 bzw. 0,5, gemessen unter Verwendung von
100 ml Chloroformlösung, die
0,1 g des Polymergemischs enthält,
auf.
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Durch
Verwendung des durch die Zweistufenpolymerisation hergestellten
Polymergemischs als ein Verarbeitungshilfsmittel für ein Vinylchloridharz
können
folgende Wirkungen, die bei Zugeben eines Verarbeitungshilfsmittels
erwartet werden, in bemerkenswerter Weise erzielt werden:
- (1) Die Gelierung kann gefördert und die sekundäre Verarbeitbarkeit
kann verbessert werden, indem eine kleine Menge davon zugegeben
wird, ohne die physikalischen und chemischen Eigenschaften, die
ein Vinylchloridharz ursprünglich
aufweist, zu vermindern.
- (2) Die spezifische Dichte beim Schäumen kann verringert werden.
- (3) Der Glanz eines Produkts kann verbessert werden.
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Das
Verarbeitungshilfsmittel der vorliegenden Erfindung umfasst ein
durch Zweistufenpolymerisation hergestelltes Polymergemisch, erhältlich durch
Polymerisieren eines Monomergemischs (B) in Gegenwart eines Latex
eines Polymers der ersten Stufe, das durch Emulsionspolymerisieren
eines Monomergemischs (A) erhalten ist.
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Das
Monomergemisch (A) umfasst 51 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis
90 Gew.-%, stärker
bevorzugt 70 bis 85 Gew.-% Methylmethacrylat, 0 bis 49 Gew.-%, vorzugsweise
0 bis 40 Gew.-%,
stärker
bevorzugt 0 bis 30 Gew.-% mindestens eines Monomers, ausgewählt aus
einem Methacrylsäureester,
mit Ausnahme von Methylmethacrylat, und einem Acrylsäureester,
und 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-%, stärker bevorzugt
0 bis 5 Gew.-% eines damit copolymerisierbaren Vinylmonomers.
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Wenn
der Anteil von Methylmethacrylat im Monomergemisch (A) unter 51
Gew.-% liegt, sind Transparenz und Verarbeitbarkeit vermindert.
Wenn andererseits das Monomer, das aus einem Methacrylsäureester, mit
Ausnahme von Methylmethacrylat, und einem Acrylsäureester ausgewählt ist, über 49 Gew.-%
liegt, sind Transparenz und Verarbeitbarkeit vermindert. Und wenn
das damit copolymerisierbare Vinylmonomer über 20 Gew.-% liegt, sind Geliereigenschaft
und Transparenz vermindert.
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Beispiele
für den
Methacrylsäureester
mit Ausnahme von Methylmethacrylat im Monomergemisch (A) sind ein
Methacrylsäurealkylester
mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen eines Alkylrests, wie z. B. Methacrylsäureethylester,
Methacrylsäurepropylester,
Methacrylsäurebutylester
oder Methacrylsäure-2-ethylhexylester
und dergleichen. Beispiele eines Acrylsäureesters sind ein Acrylsäurealkylester
mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen eines Alkylrests, wie z. B. Acrylsäuremethylester,
Acrylsäureethylester,
Acrylsäurepropylester,
Acrylsäurebutylester
oder Acrylsäure-2-ethylhexylester
und dergleichen. Diese Methacrylsäureester, mit Ausnahme von
Methylmethacrylat, und Acrylsäureester
können
allein oder in Kombination von zwei oder mehreren davon verwendet
werden.
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Beispiele
für das
damit copolymerisierbare Vinylmonomer im Monomergemisch (A) sind
eine aromatische Vinylverbindung, wie z. B. Styrol und α-Methylstyrol,
und eine ungesättigte
Nitrilverbindung wie Acrylnitril. Diese können allein oder in Kombination
von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
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Die
spezifische Viskosität ηsp des (Co)polymers (Polymer der ersten Stufe),
das durch Emulsionspolymerisation eines Monomergemischs (A) erhältlich ist,
beträgt
mindestens 0,7, vorzugsweise 0,7 bis 1,9, stärker bevorzugt 0,8 bis 1,8,
insbesondere 0,9 bis 1,7. Die spezifische Viskosität wird bei
30 °C unter
Verwendung von 100 ml Chloroformlösung, die 0,1 g des Polymergemischs
enthält,
gemessen. Wenn die spezifische Viskosität weniger als 0,7 beträgt, kann
die Verarbeitbarkeit nicht zufriedenstellend verbessert werden.
Wenn die Viskosität
mehr als 1,9 beträgt,
neigen Transparenz und Verarbeitbarkeit zum Vermindern.
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Das
Monomergemisch (B) umfasst 0 bis 49 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis
49 Gew.-%, stärker
bevorzugt 30 bis 45 Gew.-% Methylmethacrylat, 51 bis 100 Gew.-%,
vorzugsweise 51 bis 80 Gew.-%, stärker bevorzugt 55 bis 70 Gew.-%
mindestens eines Monomers, ausgewählt aus einem Methacrylsäureester,
mit Ausnahme von Methylmethacrylat, und einem Acrylsäureester,
und 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-%, stärker bevorzugt
0 bis 5 Gew.-% des damit copolymerisierbaren Vinylmonomers.
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Durch
Polymerisieren eines Monomergemischs (B) in Gegenwart eines Latex
des Polymers der ersten Stufe, um ein (Co)polymer herzustellen,
das Gemisch (B) außerhalb
des Polymers der ersten Stufe umfasst, kann die Gelierung gefördert und
das Auftreten eines nicht-gelierten Produkts verhindert werden,
wenn das Verarbeitungshilfsmittel zu einem Vinylchloridharz zugegeben
wird. Als ein Ergebnis können
einem Vinylchloridharz wirksam Viskosität und Elastizität verliehen
werden.
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Wenn
der Anteil von Methylmethacrylat im Monomergemisch (B) über 49 Gew.-%
liegt, werden die ausgezeichneten Geliereigenschaften leicht verloren
oder ein nicht-geliertes Produkt tritt leicht auf. Wenn das Monomer,
das aus einem Methacrylsäureester,
mit Ausnahme von Methylmethacrylat, und einem Acrylsäureester
ausgewählt
ist, unter 51 Gew.-% liegt, treten die gleichen Erscheinungen auf.
Das damit copolymerisierbare Vinylmonomer kann, falls notwendig,
in einer Menge unter 20 Gew.-% eingesetzt werden. Die Menge davon
ist jedoch vorzugsweise so gering wie möglich.
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Beispiele
für den
Methacrylsäureester
mit Ausnahme von Methylmethacrylat im Monomergemisch (B) sind ein
Methacrylsäurealkylester
mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen eines Alkylrests, wie z. B. Methacrylsäureethylester,
Methacrylsäurepropylester,
Methacrylsäurebutylester
oder Methacrylsäure-2-ethylhexylester
und dergleichen. Beispiele für
den Acrylsäureester
sind ein Acrylsäurealkylester
mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen eines Alkylrests, wie z. B. Acrylsäuremethylester,
Acrylsäureethylester,
Acrylsäurepropylester,
Acrylsäurebutylester
oder Acrylsäure-2-ethylhexylester
und dergleichen. Diese Methacrylsäureester mit Ausnahme von Methylmethacrylat,
und Acrylsäureester
können
allein oder in Kombination von zwei oder mehreren davon verwendet
werden. Unter diesen wird Butylacrylat unter dem Gesichtspunkt,
ein Polymer mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur zu erhalten,
bevorzugt.
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Beispiele
für das
damit copolymerisierbare Vinylmonomer im Monomergemisch (B) sind
eine aromatische Vinylverbindung, wie z. B. Styrol und α-Methylstyrol,
und eine ungesättigte
Nitrilverbindung wie Acrylnitril. Diese können allein oder in Kombination
von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
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Das
Verhältnis
des Monomergemischs (A) zum Monomergemisch (B) beträgt 50 bis
99 Gewichtsteile, vorzugsweise 60 bis 95 Gewichtsteile, stärker bevorzugt
65 bis 90 Gewichtsteile des Monomergemischs (A) und 1 bis 50 Gewichtsteile,
vorzugsweise 5 bis 40 Gewichtsteile, stärker bevorzugt 10 bis 35 Gewichtsteile
des Monomergemischs (B), wobei das Gesamte der Teile 100 Teile beträgt.
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Wenn
die Menge des Monomergemischs (A) (Polymer der ersten Stufe) über 99 Gewichtsteile
beträgt, ist
die Dispergierbarkeit des Verarbeitungshilfsmittels für ein Vinylchloridharz
vermindert und das nicht-gelierte Produkt tritt auf. Wenn die Menge
andererseits unter 50 Gewichtsteile beträgt, kann die Geliereigenschaft
des Vinylchloridharzes nicht zufriedenstellend verbessert werden.
Und wenn die Menge des (Co)polymers (durch Zweistufenpolymerisation
hergestelltes Polymer), das aus Monomergemisch (B) hergestellt ist, über 50 Gewichtsteile
beträgt,
sind die Geliereigenschaft und die Transparenz der Vinylchloridharzzusammensetzung
vermindert. Wenn die Menge andererseits unter 1 Gewichtsteil beträgt, ist
die Dispergierbarkeit des Verarbeitungshilfsmittels für ein Vinylchloridharz
vermindert und das nicht-gelierte Produkt tritt auf. Da das aus
einem Monomergemisch (B) hergestellte (Co)polymer die Außenseite
des Polymers der ersten Stufe bildet, können Geliereigenschaft und
Verarbeitbarkeit beträchtlich
verbessert werden. Als ein Ergebnis kann die Wirkung der Zugabe
des Verarbeitungshilfsmittels der vorliegenden Erfindung beträchtlich
verbessert werden.
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Das
Verarbeitungshilfsmittel der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise
mit folgendem Verfahren hergestellt werden.
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Zuerst
wird ein Monomergemisch (A) in Gegenwart eines geeigneten Lösungsmittels,
eines Emulgierungsmittels, eines Polymerisationsstarters und eines
Kettenübertragungsmittels
emulsionspolymerisiert, um einen Latex des Polymers der ersten Stufe,
das aus dem Monomergemisch (A) hergestellt ist, zu erhalten. Zweitens
wird ein Monomergemisch (B) in den Latex des Polymers der ersten
Stufe zugegeben, um eine Polymerisation zu starten. Ein durch Zweistufenpolymerisation
hergestelltes Polymergemisch, bei dem das Polymer der ersten Stufe
eine innere Schicht ist und das aus einem Monomergemisch (B) hergestellte
(Co)polymer eine äußere Schicht
ist, wird durch Polymerisieren jedes Gemischs für sich hergestellt.
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Das
bei der Emulsionspolymerisation eingesetzte Polymerisationsmedium
ist im Allgemeinen Wasser.
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Als
das Emulgierungsmittel kann ein herkömmliches Emulgierungsmittel
verwendet werden. Beispiele dafür
sind ein anionisches oberflächenaktives
Mittel, wie z. B. ein Fettsäuresalz,
ein Alkylsulfatsalz, ein Alkylbenzolsulfatsalz, ein Alkylphosphatsalz
oder ein Sulfosuccinatdiestersalz, ein nicht-ionisches oberflächenaktives
Mittel, wie z. B. Polyoxyethylenalkylether oder Polyoxyethylenefettsäureester.
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Beispiele
für den
Polymerisationsstarter sind ein wasserlöslicher Polymerisationsstarter,
ein Öllöslicher
Polymerisationsstarter und dergleichen. Beispielsweise können ein
anorganischer Polymerisationsstarter, wie z. B. ein herkömmliches
Persulfonatsalz, ein organisches Peroxid oder eine Azoverbindung
allein eingesetzt werden. Diese Starterverbindungen können als
Redoxtyp eingesetzt werden, indem sie mit einem Sulfitsalz, einem
Thiosulfatsalz, einem metallischen primären Salz oder Natriumformaldehydsulfoxylat
kombiniert werden. Beispiele für
ein bevorzugtes Persulfonatsalz sind Natriumpersulfonat, Kaliumpersulfonat,
Ammoniumpersulfonat und dergleichen. Beispiele für eine bevorzugte organische
Peroxidverbindung sind t-Butylhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, Benzoylperoxid,
Lauroylperoxid und dergleichen.
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Es
gibt keine bestimmte Beschränkung
für das
vorstehend erwähnte
Kettenübertragungsmittel.
Beispiele dafür
sind t-Dodecylmercaptan, t-Decylmercaptan, n-Dodecylmercaptan, n-Decylmercaptan und
dergleichen.
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Es
gibt keine bestimmte Beschränkung
für die
Zeit und die Temperatur der vorstehend genannten Polymerisationsreaktion.
Diese können
in geeigneter Weise so gesteuert werden, dass die gewünschte spezifische
Viskosität
und Teilchendurchmesser erzielt werden können.
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Beim
Zugeben eines Monomergemischs (B) kann die Polymerisation in jeder
Stufe durch Gewährleisten
der Beendigung der Polymerisation der ersten Stufe ohne Mischen
eines Monomergemischs (A) mit dem Monomergemisch (B) durchgeführt werden.
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Der
erhaltene Latex des durch Zweistufenpolymerisation hergestellten
Polymergemischs weist einen mittleren Teilchendurchmesser von 100-3000 Å auf, vorzugsweise
100-2000 Å.
Das Polymergemisch wird durch Aussalzen aus dem Latex entfernt,
oder durch Koagulation unter Zugeben einer herkömmlichen Elektrode, oder Einsprühen in heiße Luft
oder einen Trockner. Wenn notwendig, wird das Gemisch mit herkömmlichen
Verfahren gewaschen, entwässert
und getrocknet.
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Die
spezifische Viskosität
des erhaltenen durch Zweistufenpolymerisation hergestellten Polymergemischs
beträgt
mindestens 0,5, vorzugsweise 0,5 bis 1,7, stärker bevorzugt 0,6 bis 1,6,
besonders bevorzugt 0,7 bis 1,5. Die spezifische Viskosität wird bei
30 °C unter
Verwendung von 100 ml Chloroformlösung, die 0,1 g des Polymergemischs
enthält,
gemessen. Wenn die Viskosität
unter 0,5 liegt, kann die Verarbeitbarkeit nicht zufriedenstellend
verbessert werden. Wenn die Viskosität andererseits über 1,7
liegt, neigen Transparenz und Verarbeitbarkeit zum Vermindern.
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Im
Allgemeinen wird von dem erhaltenen durch Zweistufenpolymerisation
hergestellten Polymergemisch ein weißes Pulver mit einem mittleren
Durchmesser von 20 bis 300 μm
abgetrennt und wird als Verarbeitungshilfsmittel mit einem Vinylchloridharz
oder einem Vinylchloridharz, das einen Schaumbildner enthält, gemischt.
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Das
Verarbeitungshilfsmittel der vorliegenden Erfindung wird mit einem
herkömmlichen
Verfahren mit einem Vinylchloridharz gemischt, um die Vinylchloridharzzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung herzustellen.
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Das
Mischungsverhältnis
des Vinylchloridharzes zum Verarbeitungshilfsmittel beträgt 0,1 bis
30 Gewichtsteile des Verarbeitungshilfsmittels, vorzugsweise 0,5
bis 20 Gewichtsteile, stärker
bevorzugt 1 bis 10 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile
des Vinylchloridharzes. Wenn die Menge davon unter 0,1 Gewichtsteilen
liegt, kann die Wirkung davon nicht zufriedenstellend erhalten werden.
Wenn die Menge andererseits über
30 Gewichtsteilen liegt, wird die ausgezeichnete mechanische Eigenschaft
des Vinylchloridharzes herabgesetzt.
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Ein
Beispiel für
das Vinylchloridharz ist ein Polymer, das 80 bis 100 Gew.-% einer
Vinylchloridmonomereinheit und 0 bis 20 Gew.-% einer anderen Monomereinheit,
die damit copolymerisierbar ist, umfasst.
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Beispiele
für das
andere Monomer, das damit copolymerisierbar ist, sind Vinylacetat,
Propylen, Styrol, Acrylat und dergleichen. Diese können allein
oder in Kombination von zwei oder mehreren davon eingesetzt werden.
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Es
gibt keine besondere Beschränkung
für das
mittlere Molekulargewicht des Vinylchloridharzes und herkömmliches
Vinylchloridharz kann in geeigneter Weise eingesetzt werden. Beispiele dafür sind Poly(vinylchlorid),
ein Copolymer, das mindestens 80 Gew.-% eines Vinylchloridmonomers
und das damit copolymerisierbare andere Monomer (beispielsweise
Vinylacetat, Propylen, Styrol, Acrylsäureester) umfasst, und nachchloriertes
Poly(vinylchlorid) und dergleichen. Diese können allein oder in Kombination
von zwei oder mehreren davon eingesetzt werden.
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Beim
Herstellen der Vinylchloridharzzusammensetzung kann ein Schaumbildner
zugegeben werden, um die einen Schaumbildner enthaltende Vinylchloridharzzusammensetzung
herzustellen. In diesem Fall kann das Verarbeitungshilfsmittel als
das Verarbeitungshilfsmittel für
die einen Schaumbildner enthaltende Vinylchloridharzzusammensetzung
eingesetzt werden.
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Es
gibt keine besondere Beschränkung
für die
Menge des Schaumbildners in der einen Schaumbildner enthaltenden
Vinylchloridharzzusammensetzung, und die Menge wird in geeigneter
Weise in Abhängigkeit der
Aufgabe bestimmt. Wenn die Menge zu gering ist, kann ein verarbeiteter
Gegenstand mit einem ausreichenden Ausdehnungsverhältnis nicht
erhalten werden. Wenn die Menge andererseits zu hoch ist, kann ein gleichmäßiges Schaumformen
nicht erzielt werden. Daher beträgt
die Menge davon im Allgemeinen 0,2 bis 6 Gewichtsteile, bezogen
auf 100 Gewichtsteile des Vinylchloridharzes. In diesem Fall wird
das Ausdehnungsverhältnis
des Schaumformens etwa 2 bis 5-fach.
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Bevorzugte
Beispiele für
den bei der vorliegenden Erfindung eingesetzten Schaumbildner sind
ein anorganischer Schaumbildner vom Wärmezersetzungstyp und ein organischer
Schaumbildner vom Wärmezersetzungstyp.
Beispiele des anorganischen Schaumbildners vom Wärmezersetzungstyp sind beispielsweise Natriumbicarbonat,
Ammoniumbicarbonat, Ammoniumcarbonat und dergleichen. Beispiele
des organischen Schaumbildners vom Wärmezersetzungstyp sind beispielsweise
eine Nitrosoverbindung wie z. B. N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin
oder N,N'-Dimethyl-N,N'-dinitrosoterephthalamid,
eine Azoverbindung wie z. B. Azodicarboxylamid oder Azobisisobutyronitril,
eine Sulfonylhydrazidverbindung wie z. B. Benzolsulfonylhydrazid
oder Toluolsulfonylhydrazid, und dergleichen.
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Andere
Beispiele als die vorstehend genannten Stoffe sind ein inertes Gas
wie z. B. Kohlendioxid oder Stickstoff, und ein Schaumbildner vom
Typ eines organischen Lösungsmittels,
wie z. B. Propan, Butan, Pentan, Methylchlorid, Chloroform, Trichlorethylen oder
Chlormethan. Diese können
allein oder in Kombination von zwei oder mehreren davon eingesetzt
werden.
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Zu
der Vinylchloridharzzusammensetzung (die einen Schaumbildner als
eine wahlfreie Komponente enthält)
der vorliegenden Erfindung kann, wenn nötig, in praktischer Weise ein
Stabilisator, ein Gleitmittel, ein schlagfestigkeitveränderndes
Mittel, ein Weichmacher, ein farbgebender Stoff und ein Füllstoff
zugegeben werden.
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Die
Vinylchloridharzzusammensetzung (die einen Schaumbildner als eine
wahlfreie Komponente enthält)
der vorliegenden Erfindung ist in der Verarbeitbarkeit ausgezeichnet
und kann durch Blasformen, Spritzformen, Kalandrieren oder Extrusion
verarbeitet werden. Da der erhaltene verarbeitete Gegenstand im
Aussehen, wie z. B. Transparenz, Glanz oder Oberflächenglattheit,
und in der sekundären
Verarbeitbarkeit ausgezeichnet ist, und da beim Schaumformen ein
Formen mit niedriger spezifischer Dichte erzielt werden kann, kann
die Harzzusammensetzung auf allen Gebieten angewendet werden, auf
denen ein Vinylchloridharz eingesetzt wird, wie z. B. Folie, Bahnenmaterial
und Profilextrusion. Insbesondere kann die Zusammensetzung unter
dem Gesichtspunkt von niedriger spezifischer Dichte und von Oberflächenglattheit
vorzugsweise zur Herstellung von Schaumgegenständen eingesetzt werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird mit Hilfe von Beispielen und Vergleichsbeispielen
im Speziellen erläutert,
die Beispiele beschränken
die vorliegende Erfindung jedoch nicht. „Teile" bedeutet in den Beispielen „Gewichtsteile", wenn nicht anders
angegeben.
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In
den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendete Auswertungsgrößen und
Auswertungsverfahren werden nachstehend genannt.
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[Messung der spezifischen
Viskosität
(ηsp)]
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Es
wurden 0,1 g einer Probe in 100 ml Chloroform gelöst und die
Viskosität
wurde unter Verwendung eines Ubbelohde-Viskosimeters, das in einem
Wasserbad von 30 °C
bei einer konstanten Temperatur gehalten wurde, gemessen.
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[Geliereigenschaft]
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Zu
100 Gewichtsteilen Poly(vinylchlorid) (mittleres Molekulargewicht
680) wurden 6,0 Teile eines Verarbeitungshilfsmittels, 5,0 Teile
Calciumcarbonat, 3,0 Teile Titanoxid, 3,0 Teile zweiwertiges Bleiphosphit,
0,4 Teile Bleistearat, 0,8 Teile Calciumstearat, 0,3 Teile Hydroxystearinsäure (LOXIOL
G-21, erhältlich
von der Firma Henkel), ein aliphatischer Carbonsäureester (LOXIOL G-32, erhältlich von
der Firma Henkel), 0,4 Teile eines zweiwertigen Esters eines aliphatischen
Alkohols (LOXIOL G-60, erhältlich
von der Firma Henkel) und 0,5 Teile oxidiertes Polyethylenwachs
(Hoechst-Wachs PED-521, erhältlich
von Hoechst) zugegeben, dann wurden sie mit Hilfe eines Henschel-Mischers
gemischt. Nachdem die Innentemperatur auf 110 °C angehoben war, wurde das Gemisch
abgekühlt,
um eine Pulververbindung zu erhalten.
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Die
Geliereigenschaft wurde als der Anstieg einer Geraden zwischen dem
maximalen Drehmoment und dem minimalen Drehmoment der Knetdauer-Drehmoment-Kurve,
die durch Kneten von 62 g der erhaltenen Pulververbindung bei 150 °C mit Hilfe
einer kleinen Knetmaschine (Plasticoder PLE-331, hergestellt von Brabender)
erhalten war, ausgewertet. Sie wurde so beurteilt, dass die Geliereigenschaft
bei größerem Anstieg besser
ist.
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[Transparenz]
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Zu
100 Teilen Poly(vinylchlorid) (mittleres Molekulargewicht 680) wurden
3,0 Teile eines Verarbeitungshilfsmittels, 1,5 Teile eines Octylzinnmercaptidstabilisators,
1,5 Teile eines epoxidierten Sojabohnenöls, 1,0 Teile Butylstearat
und 0,5 Teile eines Polyethylenglycol-Fettsäureesters zugegeben, dann wurden
sie mit Hilfe eines Henschel-Mischers gemischt. Nachdem die Innentemperatur
auf 110 °C
angehoben war, wurde das Gemisch abgekühlt, um eine Pulververbindung
zu erhalten. Die Vinylchloridharzzusammensetzung wurde bei 170 °C fünf Minuten
mit Hilfe einer 8-inch Prüfwalze
gemahlen, dann bei 180 °C
fünfzehn
Minuten gepresst, um eine gepresste Platte mit 3 mm Dicke herzustellen.
Die Gesamt-Lichtdurchlässigkeit
und die Trübung
der erhaltenen gepressten Platte wurden gemäß JIS-6714 gemessen. Es wird
angezeigt, dass die Transparenz bei einer größeren Gesamt-Lichtdurchlässigkeit
ausgezeichneter ist. Es wird ebenfalls angezeigt, dass die Transparenz
bei einer geringeren Trübung
ausgezeichneter ist.
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[Schäumbarkeit]
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Zu
der bei der Auswertung der Geliereigenschaft verwendeten Verbindung
wurde 1,0 Teil Azodicarboxylamid gegeben, um auf die gleiche Weise
wie bei dem vorstehend genannten Verfahren ein weißes Pulver zu
erhalten. Dann wurde die Verbindung bei 170 °C mit einem kleinen Extruder
mit konischer Schraube (2D20C), der an einer Labo-Plastmill (hergestellt
von der Toyoseiki Company) befestigt war, extrudiert, um einen Schaumprofilkörper herzustellen.
Das spezifische Gewicht des erhaltenen Profilkörpers wurde gemessen. Es wird
angezeigt, dass bei einer kleineren spezifischen Dichte das Ausdehnungsverhältnis größer und
die Schäumbarkeit
ausgezeichneter ist.
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Beispiel 1
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In
einen mit einem Rührwerk
ausgerüsteten
8-Liter Reaktor wurden 0,7 Teile Natriumdioctylsulfosuccinat, das
zuvor in Wasser gelöst
worden war, gegeben. Zusätzliches
Wasser wurde so zugegeben, dass die Gesamtmenge 200 Teile betrug,
wobei die Menge eine Wassermenge einschließt, die in einem später zugegebenen
zusätzlichen
Material enthalten war. Nachdem die Luft in dem Reaktor durch Stickstoff
ersetzt worden war, wurde der Inhalt unter Rühren auf 70 °C erwärmt.
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Danach
wurde gleichzeitig ein Monomergemisch (A), umfassend 60 Teile Methylmethacrylat
(MMA) und 20 Teile Butylacrylat (BA) in das Reaktionsgefäß zugegeben.
Nachdem 0,005 Teile Kaliumpersulfat zugegeben worden waren, wurde
das Rühren
eine Stunde lang fortgesetzt, um die Polymerisation im Wesentlichen abzuschließen.
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Zu
dem Gemisch wurde ein Monomergemisch (B), umfassend 6 Teile MMA
und 14 Teile BA, in kontinuierlicher Weise mit einer Geschwindigkeit
von etwa 30 Teilen pro Stunde zugegeben. Nach dem Abschließen der
Zugabe des Monomergemischs (B) wurde der Inhalt 90 Minuten bei 70 °C gehalten
und wurde abgekühlt, um
einen Polymerlatex zu erhalten.
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Die
Polymerisationsumwandlung betrug 99,5 %. Der erhaltene Latex wurde
mit einer wässrigen
Calciumchloridlösung
koaguliert. Nachdem der Latex auf 90 °C erwärmt worden war, wurde er mit
einer Zentrifuge filtriert. Der erhaltene entwässerte Polymergemischkuchen
wurde mit einer Menge Wasser, die gleich war, wie die des Gemischs,
gewaschen und 15 Stunden bei 50 °C
mit einem Parallelstromtrockner getrocknet, um eine weiße Pulverprobe
(1) zu erhalten.
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Die
vorstehend genannten Auswertungen wurden unter Verwendung der erhaltenen
Probe durchgeführt.
Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse und die Zusammensetzung des Produkts.
Die Abkürzungen
in Tabelle 1 bezeichnen folgendes:
- MMA:
- Methylmethacrylat
- BA:
- Acrylsäurebutylester
- BMA:
- Methacrylsäurebutylester
- EA:
- Acrylsäureethylester
- AN:
- Acrylnitril
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Beispiele 2 bis 7 und
Vergleichsbeispiele 1 bis 3
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Die
Proben 2 bis 10 wurden gemäß den in
Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen in der gleichen Weise wie
in Beispiel 1 erhalten. Die vorstehend genannten Auswertungen wurden
für die
erhaltenen Proben durchgeführt.
Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse davon.
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Wie
aus den Ergebnissen von Tabelle 1 klar wird, ist ersichtlich, dass
bei Verwendung von Proben 1 bis 7 eine Zusammensetzung mit ausgezeichneter
Geliereigenschaft und Schäumbarkeit
erhalten werden kann, dass jedoch bei Verwendung von Proben 8 bis
10, die aus einem Monomergemisch (A) hergestellt sind, bei dem der
Anteil des Methacrylsäureesters,
der nicht Methylmethacrylat ist, des Acrylsäureesters und eines damit copolymerisierbaren
Vinylmonomers über
dem Bereich der vorliegenden Erfindung liegt, Geliereigenschaft
und Schäumbarkeit
verringert sind.
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Beispiele 8 bis 12 und
Vergleichsbeispiele 4 bis 6
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Die
Proben 11 bis 18 wurden gemäß den in
Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzungen in der gleichen Weise wie
in Beispiel 1 erhalten. Die vorstehend genannten Auswertungen wurden
für die
erhaltenen Proben durchgeführt.
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse davon.
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Wie
aus den Ergebnissen von Tabelle 2 klar wird, ist ersichtlich, dass
eine Zusammensetzung mit ausgezeichneter Geliereigenschaft und Schäumbarkeit
erhalten werden kann, wenn die Zusammensetzung des entsprechenden
Monomergemischs (B) im Bereich der vorliegenden Erfindung liegt,
wie bei den Proben 11 bis 15. Andererseits ist ersichtlich, dass
bei Verwendung der Proben 16 bis 18, die aus einem Monomergemisch (B)
hergestellt sind, dessen Zusammensetzung nicht im Bereich der vorliegenden
Erfindung liegt, Transparenz, Geliereigenschaft und Schäumbarkeit
verringert sind.
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Beispiele 13 bis 16 und
Vergleichsbeispiele 7 bis 8
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Die
Proben 19 bis 24 wurden gemäß den in
Tabelle 3 gezeigten Zusammensetzungen in der gleichen Weise wie
in Beispiel 1 erhalten. Die vorstehend genannten Auswertungen wurden
für die
erhaltenen Proben durchgeführt.
Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse davon.
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Wie
aus den Ergebnissen von Tabelle 3 klar wird, ist ersichtlich, dass
eine Zusammensetzung mit ausgezeichneter Geliereigenschaft und Schäumbarkeit
erhalten werden kann, wenn die Zusammensetzung des Monomergemischs
(A) im Bereich der vorliegenden Erfindung liegt, wie bei den Proben
19 bis 22. Andererseits ist ersichtlich, dass Geliereigenschaft
und Schäumbarkeit
nicht zufriedenstellend sind, wenn die Menge des Monomergemischs
(A) geringer als der Bereich der vorliegenden Erfindung ist, wie
bei den Proben 23 und 24.
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Beispiele 17 bis 20
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Die
Proben 25 bis 28 wurden gemäß den in
Tabelle 4 gezeigten Zusammensetzungen in der gleichen Weise wie
in Beispiel 1 erhalten. Die vorstehend genannten Auswertungen wurden
für die
erhaltenen Proben durchgeführt.
Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse davon.
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Vergleichsbeispiel 9
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In
einen mit einem Rührwerk
ausgerüsteten
8-Liter Reaktor wurden 0,5 Teile Natriumdioctylsulfosuccinat, das
zuvor in Wasser gelöst
worden war, 0,03 Teile Kaliumpersulfat und zusätzliches Wasser in einer Menge,
mit der die Gesamtmenge Wasser 200 Teile wurde, gegeben. Nachdem
in dem Reaktor Sauerstoff durch Stickstoff ersetzt worden war, wurde
der Inhalt unter Rühren
auf 70 °C
erwärmt.
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Danach
wurde in den Reaktor ein Monomergemisch (A), umfassend 68 Teile
MMA und 12 Teile BA, in kontinuierlicher Weise mit einer Geschwindigkeit
von etwa 30 Teilen pro Stunde zugegeben. Nach dem Abschließen der
Zugabe des Monomergemischs (A) wurde das Rühren eine Stunde lang fortgesetzt,
um die Polymerisation im Wesentlichen abzuschließen.
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Zu
dem Gemisch wurde ein Monomergemisch (B), umfassend 6 Teile MMA
und 14 Teile BA, in kontinuierlicher Weise mit einer Geschwindigkeit
von etwa 30 Teilen pro Stunde zugegeben. Nach dem Abschließen der
Zugabe des Monomergemischs (B) wurde der Inhalt 90 Minuten bei 70 °C gehalten
und wurde abgekühlt, um
einen Latex zu erhalten.
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Die
Polymerisationsumwandlung betrug 99,4 %. Der erhaltene Latex wurde
mit einer wässrigen
Calciumchloridlösung
in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 koaguliert. Nachdem der
Latex auf 90 °C
erwärmt worden
war, wurde er mit einer Zentrifuge filtriert. Der erhaltene entwässerte Polymergemischkuchen
wurde mit einer Menge Wasser, die gleich war, wie die des Gemischs,
gewaschen und 15 Stunden bei 50 °C
mit einem Parallelstromtrockner getrocknet, um eine weiße Pulverprobe
(29) zu erhalten.
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Die
vorstehend genannten Auswertungen wurden für die erhaltene Probe durchgeführt. Tabelle
4 zeigt die Ergebnisse mit den Zusammensetzungen.
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Vergleichsbeispiel 10
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Die
Probe 30 wurde gemäß den in
Tabelle 4 gezeigten Zusammensetzungen in der gleichen Weise wie
in Beispiel 9 erhalten. Die vorstehend genannten Auswertungen wurden
für die
erhaltene Probe durchgeführt.
Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse davon.
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Wie
aus den Ergebnissen von Tabelle 4 klar wird, ist ersichtlich, dass
bei Probe (29) die Schäumbarkeit nicht
zufriedenstellend ist, wobei ηsp des Polymers der ersten Stufe mindestens
0,7 und ηsp des Polymers der zweiten Stufe weniger
als 0,5 beträgt,
und ebenfalls bei Probe (30), wobei ηsp des
Polymers der ersten Stufe weniger als 0,7 und ηsp des
Polymers der zweiten Stufe weniger als 0,5 beträgt. Daher wird geschlossen,
dass ηsp des Polymers der ersten Stufe mindestens
0,7 und ηsp des Polymers der zweiten Stufe mindestens
0,5 betragen sollte.
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Beispiele 21 bis 23 und
Vergleichsbeispiele 11 bis 12
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Um
die Auswirkung des Mischungsverhältnisses
der in Beispiel 1 mit einem Vinylchloridharz verwendeten Probe (1)
auszuwerten, wurde die Auswirkung in der gleichen Weise ausgewertet
wie vorstehend beschrieben, mit der Ausnahme, dass in dem Auswertungsverfahren
6,0 Teile der Probe (1) zu dem in Tabelle 5 angegebenen Mischungsverhältnis geändert wurden.
In Vergleichsbeispiel 12 wurde jedoch kein verarbeiteter Gegenstand
erhalten, der für
die Auswertung von Transparenz und Schäumbarkeit geeignet war, da
die Gleichmäßigkeit
der Zusammensetzung vermindert war. Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse.
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Wie
aus den Ergebnissen von Tabelle 5 klar wird, ist ersichtlich, dass
die Zusammensetzung, die mit Probe 1 in einer Menge gemäß der vorliegenden
Erfindung gemischt ist, ausgezeichnete Transparenz, Geliereigenschaft
und Formbarkeit aufweist. Es ist jedoch auch ersichtlich, dass Geliereigenschaft
und Formbarkeit bei einer Menge unter jener gemäß der vorliegenden Erfindung,
wie bei Vergleichsbeispiel 11, nicht zufriedenstellend sind.
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Die
Harzzusammensetzung, die das Verarbeitungshilfsmittel der vorliegenden
Erfindung enthält,
ist nicht nur in der Transparenz, sondern auch in der Geliereigenschaft
und der Schäumbarkeit
ausgezeichnet. Die Harzzusammensetzung mit solch ausgezeichneten
Eigenschaften kann durch Zugeben einer kleinen Menge, 0,1 bis 30
Gewichtsteile, des Verarbeitungshilfsmittels, bezogen auf 100 Gewichtsteile
des Vinylchloridharzes, hergestellt werden.