EP4146732A1 - Modelliermasse sowie verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Modelliermasse sowie verfahren zu deren herstellung

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EP4146732A1
EP4146732A1 EP21720997.2A EP21720997A EP4146732A1 EP 4146732 A1 EP4146732 A1 EP 4146732A1 EP 21720997 A EP21720997 A EP 21720997A EP 4146732 A1 EP4146732 A1 EP 4146732A1
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EP
European Patent Office
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plasticizer
weight
adipate
composition according
citrate
Prior art date
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Pending
Application number
EP21720997.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Denise Schneider
Sabina HERDEGEN
Mathias Belzner
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Staedtler Se
Original Assignee
Staedtler Mars GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
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    • C08J2327/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
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    • C08K2201/019—Specific properties of additives the composition being defined by the absence of a certain additive

Definitions

  • the invention relates to an oven-hardenable modeling compound and a method for producing such modeling compounds.
  • Plastic, oven-hardenable compounds for shaping and modeling objects are known in principle.
  • Modeling compounds are also to be understood as meaning clays or, in the case of compounds containing polymers, polymer clays.
  • DE 2515757 C3 discloses a plastic, hand-deformable and hardenable mass.
  • Such a mass consists essentially of polyvinyl chloride (PVC), filler and phthalate-containing plasticizer.
  • DE 102005059143 A1 also discloses modeling compounds which do not use phthalate-containing plasticizers.
  • the powdery raw materials are mixed with the plasticizer at temperatures between 20 and 30 ° C mixed.
  • a plasticizer uptake of 25-30% by weight is achieved.
  • individual PVC agglomerates disintegrate, which in turn generates a need for plasticizers because the surface of the PVC grains has increased.
  • the object of the invention is therefore to create a modeling or molding compound which does not have the disadvantages mentioned at the outset and in particular to minimize the aging process when storing PVC-containing modeling compounds in the uncured state and thus to ensure greater storage stability.
  • Another object of the invention is to increase the flexibility of the modeling compounds after oven hardening and, if necessary, to improve the transparency - up to and including glass clarity - of the hardened compound.
  • the oven-hardenable modeling compound according to the invention consists at least of a binder and a plasticizer, the binder being present as a plastisol, the plastisol being composed essentially of PVC and a plasticizer and, if necessary, further additives and / or additives.
  • the modeling compound can, for example, have at least one filler as a further additive and / or additive.
  • a mass that can be modeled is present when the content of plasticizer in the mixture is set in such a way that the plasticizer is deposited on the one hand on the surface of the PVC particles and on the other hand in the spaces between the solid particles in such a way that a kneadable resistance is achieved is trained. If the plasticizer content is too low, i.e. the plasticizer only accumulates on the surface of the solid particles without additionally being present in the interstices, the mass is too hard or very difficult to knead.
  • oven hardening responsible for the hardening process is the plasticizer or the plasticizer content, which causes the compound to harden due to interactions with the PVC.
  • the plasticizer has a certain affinity for the PVC grain or PVC solid particles even when stored at room temperature and ensures that the PVC grain, which partly consists of agglomerates, disintegrates and thus creates new surfaces / Surface areas are generated. Through these newly created surfaces, the plasticizer, which was stored in the interstices, migrates to these newly created surfaces. As a result, the hardness of the modeling clay increases, as the kneadability decreases due to the lack of liquid components of plasticizer in the interstices.
  • Another advantage of the increased proportion / content of plasticizer in the modeling clay is that the gelling ability in the system is improved during the hardening process, resulting in a higher elasticity after oven hardening. It has surprisingly been found that mixing at higher temperatures and the associated plasticizer contents and reducing the use of fillers and / or additives can significantly increase the transparency after oven curing.
  • the binder used which is essentially in the form of PVC, and the added plasticizer form a plastisol.
  • the PVC can be present, inter alia, as an emulsifier-containing or emulsifier-free emulsion PVC, suspension PVC and microbead suspension PVC or a mixture of the individual PVC types.
  • Phthalate-free and / or phthalate-containing plasticizers can be used as plasticizers.
  • the total content of plasticizer is between 32 and 60% by weight, in a preferred embodiment between 35 and 55% by weight and in a particularly preferred embodiment between 38 and 52% by weight.
  • the phthalate-free plasticizer is based on citric acid, adipic acid and / or benzoate ester.
  • the phthalate-free plasticizer is e.g. B. acetyl tributyl citrate, tri- (2-ethylhexyl) - actyl citrate, trioctyl citrate, tridecyl citrate, tributyl citrate, trihexyl citrate, triethyl citrate, dioctyl adipate, diisodecyl adipate, diisononyl adipate, bis (2-ethylhexyl) Diisononyl cyclohexanedicarboxylate, acetic acid ester of monoglycerides, benzoates or a mixture of at least two of these substances.
  • the plasticizer can also belong to the group of benzoates or benzoate esters. Examples include its 2,2,4-triethyl-1,3-pentanediyl dibenzoate and derivatives thereof, triethylene glycol dibenzoate, diethylene glycol dibenzoate, diethylene glycol monobenzoate and / or propylene glycol dibenzoate. Any mixtures of all of the aforementioned plasticizers are possible.
  • phthalate-containing plasticizers are di-2-ethylhexyl phthalate, ditrdecyl phthalates and dibutyl phthalate.
  • plasticizers consisting of phthalate-free and phthalate-containing plasticizers.
  • a stabilizer improves the PVC stability, i. H. he prevents, among other things. the elimination of hydrogen chloride.
  • inorganic and organic salts of the metals calcium, zinc, tin, magnesium, sodium and potassium are used for this purpose, e.g. B. calcium stearate, sodium stearate, potassium stearate, zinc stearate, magnesium stearate, tin stearate and / or mixtures of the metal salts.
  • the fillers used are essentially inorganic and / or organic fillers, e.g. B. kaolin, chalk, silica, talc, aluminum hydroxide and / or powdered clay, which have a grain size ⁇ 250 gm, preferably less than 100 gm.
  • Metal glitter, glitter powder and glitter flakes or mixtures of these substances can be present as further fillers in order to achieve special optical effects, for example.
  • Light fillers can also be used as fillers or other fillers mentioned can be added.
  • lightweight fillers are Hollow spheres, in particular hollow glass microspheres, e.g. B. from 3M or Lehmann & Voss.
  • a desired density can be set, which is advantageously in the range from 0.3 to 1.1 g / ml.
  • the size of commercially available lightweight fillers can also be freely selected, their size preferably being in a range from 10 to 400 ⁇ m.
  • filler based on polymers can also be used.
  • examples of this group include PAMA, PMMA and / or polyethylene.
  • Pigments can be present as colorants in pure form, as powder pigments, preferably as azo-free color pigment, effect pigment and / or azo-free laked dye.
  • a selection of a large number of possible color pigments are Pigment Yellow 14 (Cl 21095), Pigment Red 254 (CI 56110), Pigment Orange 34 (Cl 21110), Pigment Red 122 (Cl 73915), Pigment Green 7 (Cl 74260), Pigment White 6 ( Cl 77891), Pigment Black 7 (Cl 77266), Pigment Red 101 (Cl 77491), Pigment Violet 23 (Cl 51319), Pigment Blue 29 (Cl 77007), Pigment Yellow 185 (Cl 56290), Pigment Yellow 1 (Cl11680 ), Pigment Red 48: 2 (Cl 15865: 2), Pigment Red 53: 1 (Cl 15585: 1), Pigment Orange 34 (Cl 21115), Pigment Yellow 83 (Cl 21108) and Pigment Blue 15 (Cl 74160) .
  • Pearlescent pigments mica iron metal luster pigments, polyester glitter pigments and luminescent pigments may be mentioned as further colorants.
  • Frame example 1 The invention is to be illustrated in more detail using a framework example and some recipe examples.
  • Frame example 1 The invention is to be illustrated in more detail using a framework example and some recipe examples.
  • Stabilizers are examples of other additives that may be used.
  • Formulation example 1 yellow-colored modeling clay 51% by weight E-PVC and S-PVC 42% by weight plasticizer based on ATBC 6% by weight stabilizer 0.5% by weight filler 0.5% by weight Pigment Yellow 83
  • Formulation example 2 modeling clay, transparent after hardening 48% by weight E-PVC and S-PVC 52% by weight plasticizer based on ATBC State of the art - comparative formulation according to DE 102005059143
  • the phthalate-free plasticizer that is preferably used is based on citric acid and / or based on adipic acid.
  • a desired consistency of the mass can easily be adjusted by varying the binder content and / or plasticizer content.
  • Table 1 Increase in hardness of the uncured mass as a function of time at 40 ° C.
  • the mixing process of the individual components in the mass takes place at an elevated temperature of around 55 to 70.degree. C., preferably around 58 to 65.degree.
  • agglomerate disintegration is initiated during the mixing process, as a result of which an increased content of plasticizer is or can be added to the solid phase of the PVC.
  • PVC powder and the amount of plasticizer with any other additives and / or additives are added to the mixing process at a Mixing temperature of about 55 to 70 ° C added.
  • binder 20-68% by weight binder, 32-60% by weight plasticizer, 0-40% by weight fillers and 0-20% by weight other additives
  • the preferred components of the mass in the process contain 40-68% by weight of binder,
  • compositions in the process contain 45-63% by weight of binder
  • composition according to the invention is used in the production of plastic, deformable by hand and hardenable by heating masses, as modeling masses for use by children and for the production of craft and / or industrial objects and the products made from them such.
  • the compound or modeling compound is also used for therapeutic purposes in the medical field, in order to train and rehabilitate haptic abilities.
  • Objects and objects which are produced with a composition according to the invention are cured by the action of heat after shaping for the design of the objects and objects.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine ofenhärtbare Modelliermasse, mindestens bestehend aus Bindemittel und Weichmacher, wobei das Bindemittel und der Weichmacher als Plastisol ausgebildet sind, wobei sich das Plastisol im Wesentlichen aus PVC und Weichmacher zusammensetzt und wobei die Masse einen Gesamtgehalt von 32 bis 60 Gew. % Weichmacher aufweist.

Description

Modelliermasse sowie Verfahren zur deren Herstellung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine ofenhärtbare Modelliermasse sowie Verfahren zur Herstellung derartiger Modelliermassen.
Plastische, ofenhärtbare Massen zum Formen und Modellieren von Gegenständen sind prinzipiell bekannt.
Unter Modelliermassen sind auch sogenannte Clays, bzw. bei polymerhaltigen Massen Polymerclays zu verstehen.
So ist aus DE 2515757 C3 eine plastische, von Hand verformbare und durch Erhitzen härtbare Masse bekannt.
Eine derartige Masse besteht im Wesentlichen aus Polyvinylchlorid (PVC), Füllstoff und phthalathaltigen Weichmacher.
Weiter sind aus der DE 102005059143 A1 Modelliermassen bekannt, die auf die Verwendung phthalathaltiger Weichmacher verzichten.
Nachteilig bei derartigen Massen nach dem Stand der Technik ist es, dass diese nicht alterungsbeständig sind und die Blöcke aus Modelliermasse bei längerer Lagerung, auch bei ungeöffneten Verpackungen, einen Härteanstieg aufweisen. Dies hat zur Folge, dass die Modelliermasse für den Benutzer schwer zu kneten ist.
Dies stellt noch den Idealfall der Alterung dar, denn lange Lagerzeiten können sogar dazu führen, dass Modellierböcke unbrauchbar werden, da nicht mehr von Hand knetbar.
Dies ist darauf zurückzuführen, dass bereits bei Raumtemperatur der Weichmacher in der Masse Wechselwirkungen zeigt. Man spricht hierbei von einem Alterungsprozess von PVC-haltigen Modelliermassen im ungehärtetem Zustand.
Bei Modelliermassen nach dem Stand der Technik werden die pulverförmigen Rohstoffe mit dem Weichmacher bei Temperaturen zwischen 20 und 30°C gemischt. Dabei wird eine Weichmacheraufnahme von 25 - 30 Gew. % erzielt. Im Laufe der zeit, z.B. bei längerer Lagerung, zerfallen einzelne PVC-Agglomerate, welche wiederum einen Bedarf an Weichmacher generieren, da sich die Oberfläche der PVC-Körner vergrößert hat.
Der vorher in den Zwischenräumen der PVC-Partikel gelagerte Weichmacher, welcher maßgeblich für das weiche Kneten/Anknetverhalten der Modelliermasse verantwortlich ist, liegt in diesem Fall nicht mehr vor. Stattdessen lagert sich der Weichmacher an den neu geschaffenen Oberflächen der zerfallenen Agglomerate an. Daraus resultierend nimmt durch dieses Phänomen die Härte der ungehärteten Modelliermasse über die Zeit zu.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Modellier- oder Formmasse zu schaffen, die die eingangs genannten Nachteile nicht aufweist und insbesondere den Alterungsprozess bei der Lagerung von PVC-haltigen Modelliermassen im ungehärteten Zustand zu minimieren und damit eine höhere Lagerstabilität zu gewährleisten.
Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, die Flexibilität der Modelliermassen nach der Ofenhärtung zu erhöhen und ggf. die Transparenz - bis hin zu Glasklarheit - der gehärteten Masse zu verbessern.
Zudem ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zu schaffen, mit welchem derartige Massen hergestellt werden können.
Gelöst wird die Aufgabe mit den in den Ansprüchen 1 und 9 umfassten Merkmalen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Massen sind mit den weiteren Ansprüchen umfasst.
Die erfindungsgemäße ofenhärtbare Modelliermasse besteht mindestens aus Bindemittel und Weichmacher, wobei das Bindemittel als Plastisol vorliegt, wobei sich das Plastisol im Wesentlichen aus PVC und Weichmacher zusammensetzt und ggf. weiteren Zusatzstoffen und/oder Additiven. Als weiteren Zusatzstoff und/oder Additiv kann die Modelliermasse beispielsweise mindestens einen Füllstoff aufweisen.
Eine modellierfähige Masse liegt dann vor, wenn der Gehalt an Weichmacher in der Mischung derart eingestellt ist, dass sich der Weichmacher zum einen an die Oberfläche der PVC-Teilchen anlagert und zum anderen in den Zwischenräumen zwischen den Feststoffteilchen in einem Gehalt, dass ein knetbarer Widerstand ausgebildet ist. Ist der Gehalt an Weichmacher zu gering, d.h., dass sich der Weichmacher nur an der Oberfläche der Feststoffteilchen anlagert, ohne zusätzlich in den Zwischenräumen vorzuliegen, ist die Masse zu hart, bzw. sehr schwer knetbar.
Sind hingegen die Oberflächen der Feststoffteilchen und die Zwischenräume zwischen den Feststoffteilchen komplett belegt bzw. gar übersättigt mit Weichmacher, so würde die entstehende Modelliermasse zu stark fließen und damit nicht mehr modellierbar ausgebildet sein.
Um die nun modellierten Gegenstände und Objekte in einen dauerhaft festen Zustand zu überführen, muss Wärme zu geführt werden. Hier spricht man von einer sogenannten Ofenhärtung. Für den Flärtevorgang verantwortlich ist hierbei der Weichmacher bzw. der Gehalt an Weichmacher, welcher aufgrund von Wechselwirkungen mit dem PVC die Masse aushärten lässt.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass der Weichmacher schon bei Lagerung bei Raumtemperatur eine gewisse Affinität zum PVC-Korn oder PVC-Feststoffteilchen aufweist und dafür sorgt, dass das PVC-Korn, welches teilweise aus Agglomeraten besteht, zum Zerfallen zu bringen und somit neue Oberflächen/Oberflächenbereiche generiert werden. Durch diese neu geschaffenen Oberflächen wandert der Weichmacher, welcher in den Zwischenräumen gelagert war, an diese neu geschaffenen Oberflächen. Resultierend daraus nimmt die Härte der Modelliermasse zu, da die Knetbarkeit durch das Fehlen der flüssigen Anteile an Weichmacher in den Zwischenräumen abnimmt.
Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Massen liegen darin, dass durch erfindungsgemäße Verfahren der Agglomeratszerfall (= Alterungsprozess) in den Herstellungsprozess vorgezogen werden kann, indem bei höheren Temperaturen und mit höheren Weichmachermengen gemischt wird.
Dadurch wird schlussendlich die Lagerstabilität bzw. der Härteanstieg der ungehärteten Masse über die Zeit verbessert, in dem z.B. nach initiertem „Alterungsprozess während des Herstellungsprozesses“ zusätzlich gezielt Weichmacher zugegeben wird.
Als weiterer Vorteil hat sich durch den erhöhten Anteil/Gehalt an Weichmacher in der Modelliermasse ergeben, dass im System die Gelierfähigkeit im Härteprozess verbessert wird und damit eine höhere Elastizität nach der Ofenhärtung resultiert. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass durch Mischen bei höheren Temperaturen und den damit verbundenen Weichmachergehalten und das Verringern des Einsatzes an Füllstoffen und/oder Additiven die Transparenz nach der Ofenhärtung signifikant erhöht werden kann.
Das eingesetzte Bindemittel, welches im Wesentlichen als PVC vorliegt und der zugesetzte Weichmacher bilden ein Plastisol. Dabei kann das PVC unter anderem als ein emulgatorhaltiger oder -freier Emulsions-PVC, Suspensions- PVC und Mikroperl-Suspensions-PVC oder eine Mischung der einzelnen PVC- Typen vorliegen.
Als Weichmacher können phthalatfreie und/oder phthalathaltige Weichmacher eingesetzt werden.
Der Gesamtgehalt an Weichmacher beträgt zwischen 32 und 60 Gew. %, in einer bevorzugten Ausführungsform zwischen 35 und 55 Gew. % und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform zwischen 38 und 52 Gew. %.
Der phthalatfreie Weichmacher ist auf Citronensäurebasis, auf Adipinsäurebasis und/oder Benzoat-ester-Basis aufgebaut.
Der phthalatfreier Weichmacher ist z. B. Acetyltributylcitrat, Tri-(2- ethylhexyl)- actylcitrat, Trioctylcitrat, Tridecylcitrat, Tributylcitrat, Trihexylcitrat, Triethylcitrat, Dioctyladipat, Diisodecyladipat, Diisononyladipat, Bis (2-ethylhexyl) adipate, 1 ,2- Cyclohexandicarbonsäurediisononylester, Essigsäureester von Monoglyceriden, Benzoaten oder ein Gemisch aus mindestens zweier dieser Substanzen.
Weiter kann der Weichmacher der Gruppe der Benzoate oder Benzoateester angehören. Beispielhaft seinen 2,2,4-T riethyl-1 ,3-Pentanediyl Dibenzoate und Derivate davon, Triethylenglycol-dibenzoate, Diethylen glycol dibenzoate, Diethylen-glycol-monobenzoate und/oder Propylenglycoldibenzoate genannt. Beliebige Mischungen aller vorgenannten Weichmacher sind möglich.
Als phthalathaltige Weichmacher seien beispielhaft Di-2-ethylhexylphthalat, Ditrdecyl-Phthalate und Dibutyl-Phthalat genannt.
Beliebige Mischungen phthalathaltiger Weichmacher sind möglich.
Ebenso besteht die Möglichkeit Mischungen von Weichmachern, bestehend aus phthalatfreien und phthalathaltigen Weichmachern einzusetzen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Masse, welche frei von phthalathaltigen Weichmachern ist
Ein Stabilisator verbessert die PVC-Stabilität, d. h. er verhindert u. a. die Abspaltung von Chlorwasserstoff. Dazu werden vor allem anorganische und organische Salze der Metalle Calcium, Zink, Zinn, Magnesium, Natrium und Kalium eingesetzt, z. B. Calciumstearat, Natriumstearat, Kaliumstearat, Zinkstearat, Magnesiumstearat, Zinnstearat und/oder Gemische der Metallsalze.
Als Füllstoffe werden im Wesentlichen anorganische und/oder organische Füllstoffe eingesetzt, z. B. Kaolin, Kreide, Kieselsäure, Talkum, Aluminiumhydroxid und/oder Tonmehl, welche eine Korngröße < 250 gm, bevorzugt kleiner 100 gm aufweisen.
Als weitere Füllstoffe können Metallglitter, Glitterpulver und Glitterplättchen oder Mischungen dieser Stoffe vorliegen, um dadurch beispielsweise besondere optische Effekte zu erzielen.
Als Füllstoffe können auch sogenannte Leichtfüllstoffe eingesetzt bzw. andere genannte Füllstoffe beigemischt werden. Beispiele für Leichtfüllstoffe sind Hohlkugeln, insbesondere Mikro-Glashohlkugeln, z. B. von der Firma 3M oder Lehmann & Voss. Je nach dem Gehalt von Leichtfüllstoffen kann eine gewünschte Dichte eingestellt werden, welche vorteilhaft im Bereich von 0,3 bis 1 ,1 g/ml liegt. Auch die Größe von handelsüblichen Leichtfüllstoffen kann frei gewählt werden, wobei deren Größe vorzugsweise in einem Bereich von 10 bis 400 pm liegt.
Des Weiteren kann auch Füllstoff auf Polymerbasis eingesetzt werden. Beispielhaft für diese Gruppe seinen PAMA, PMMA und/oder Polyethylen genannt.
Als Farbmittel können Pigmente in reiner Form, als Pulverpigmente, bevorzugt als azofreies Farbpigment, Effektpigment und/oder azofreier verlackter Farbstoff vorliegen. Als Auswahl einer Vielzahl von möglichen Farbpigmenten seien Pigment Yellow 14 (C.l. 21095), Pigment Red 254(C.I. 56110), Pigment Orange 34 (C.l. 21110) Pigment Red 122 (C.l. 73915) Pigment Green 7 (C.l. 74260), Pigment White 6 (C.l. 77891), Pigment Black 7 (C.l 77266), Pigment Red 101 (C.l. 77491 ), Pigment Violet 23 (C.l. 51319), Pigment Blue 29 (C.l. 77007), Pigment Yellow 185 (C.l. 56290), Pigment Yellow 1 (C.l.11680), Pigment Red 48:2 (C.l. 15865:2), Pigment Red 53:1 (C.l. 15585:1), Pigment Orange 34 (C.l. 21115), Pigment Yellow 83 (C.l. 21108) und Pigment Blue 15 (C.l. 74160) genannt.
Durch die Zugabe dieser Farbmittel erhält die Modelliermasse ein brillantes Aussehen.
Als weitere Farbmittel seien Pearlescent Pigments, Mica Iron Metal Luster Pigments, Polyesterglitter Pigments und Luminescent Pigments angegeben.
Hierbei kann festgestellt werden, dass unterschiedlich eingefärbte Knetmassen zudem beliebig miteinander vermengt, vermischt oder verknetet werden können, wodurch ein Marmorierungseffekt erzielt wird.
Die Erfindung soll anhand eines Rahmenbeispiels sowie einigen Rezepturbeispielen näher dargestellt werden. Rahmenbeispiel 1
20 - 68 Gew. % Bindemittel 32 - 60 Gew. % Weichmacher 0 - 40 Gew. % Füllstoffe
0 - 20 Gew. % sonstige Zusätze
Rahmenbeispiel 2 bevorzugte Zusammensetzung
40 - 68 Gew. % Bindemittel 35 - 55 Gew. % Weichmacher 0 - 20 Gew. % Füllstoffe
0 - 20 Gew. % sonstige Zusätze
Rahmenbeispiel 3 besonders bevorzugte Zusammensetzung
45 - 63 Gew. % Bindemittel 38 - 52 Gew. % Weichmacher 0 - 17 Gew. % Füllstoffe 0 - 15 Gew. % sonstige Zusätze
Stabilisatoren, Co-Stabilisatoren, Farbmittel und/oder Füllstoffe sind Beispiele für ggf. einsetzbare sonstige Zusatzstoffe.
Rezepturbeispiel 1 - gelbfarbene Modelliermasse 51 Gew. % E-PVC und S-PVC 42 Gew. % Weichmacher auf Basis ATBC 6 Gew. % Stabilisator 0,5 Gew. % Füllstoff 0,5 Gew. % Pigment Yellow 83
Rezepturbeispiel 2 - Modelliermasse, transparent nach Flärtung 48 Gew. % E-PVC und S-PVC 52 Gew. % Weichmacher auf Basis ATBC Stand der Technik - Vergleichsrezeptur gemäß DE 102005059143
59 Gew. % PVC
24 Gew. % Weichmacher auf Citronensäurebasis 1 Gew. % Stabilisatoren 7 Gew. % Co-Stabilisatoren 4 Gew. % Füllstoff 1 Gew. % Pigment Red 254
Der bevorzugt eingesetzte phthalatfreie Weichmacher ist auf Citronensäurebasis und/oder auf Adipinsäurebasis aufgebaut.
Eine gewünschte Konsistenz der Masse kann problemlos durch die Variation von Bindemittelgehalt und/oder Weichmachergehalt eingestellt werden.
Anhand nachfolgender Tabellen soll die vorliegende Erfindung näher dargestellt werden.
Tabelle 1 : Härteanstieg der ungehärteten Masse als Funktion der Zeit bei 40°C.
Es hat sich gezeigt, dass die noch nicht im Ofen ausgehärtete Masse gemäß den Anmeldeunterlagen gegenüber dem Stand der Technik, bei einer Lagerung bei 40°C über die Zeit (30 oder 90 Tage) einen wesentlich geringeren Flärteanstieg aufweist, wie aus der Tabelle 1 zu erkennen ist. Tabelle 2: Flexibilität der ausgehärteten Masse
Diese höheren Bruchfestigkeiten konnten mit einem „Texture Analyser“ ermittelt und bestätigt werden. Als Probekörper werden runde Bruchstangen mit einer Länge von 10 cm und einem Durchmesser von 1 cm erstellt.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung derartiger Modelliermassen beschrieben.
Als Hintergrund zum erfindungsgemäßen Verfahren sei vorangestellt, dass der Mischvorgang der Einzelkomponenten in der Masse unter erhöhter Temperatur, um 55 bis 70°C, bevorzugt um etwa 58 bis 65°C stattfindet. Dadurch wird bereits während des Mischvorganges ein Agglomeratszerfall initiiert, wodurch ein erhöhter Gehalt an Weichmacher der Feststoffphase des PVC zugeführt wird bzw. werden kann. Durch das frühzeitige Erzeugen neuer Oberflächen, bedingt durch den Agglomeratszerfall, kann bereits während des Mischprozesses mehr Weichmacher beigefügt/eingebracht werden.
Das Verfahren/Prozess zur Herstellung der erfindungsgemäßen Masse kann wie folgt beschrieben werden.
In diesem Prozess wird PVC-Pulver und die Menge an Weichmacher mit ggf. sonstigen Zusätzen und/oder Additiven dem Mischvorgang bei einer Mischtemperatur von etwa 55 bis 70°C zugegeben.
Die Komponenten der Masse im Verfahren beinhaltet
20 - 68 Gew. % Bindemittel, 32 - 60 Gew. % Weichmacher, 0 - 40 Gew. % Füllstoffe und 0 - 20 Gew. % sonstige Zusätze
Die bevorzugten Komponenten der Masse im Verfahren beinhaltet 40 - 68 Gew. % Bindemittel,
35 - 55 Gew. % Weichmacher,
0 - 40 Gew. % Füllstoffe und
0 - 20 Gew. % sonstige Zusätze
Die besonders bevorzugten Komponenten der Masse im Verfahren beinhaltet 45 - 63 Gew. % Bindemittel
38 - 52 Gew. % Weichmacher
0 - 17 Gew. % Füllstoffe
0 - 15 Gew. % sonstige Zusätze
Durch das Unterbringen/Einbringen einer höheren Menge an Weichmacher in das PVC-System der Modelliermasse wird der Härteanstieg der Modelliermasse über die Zeit verringert und damit die die Lagerstabilität signifikant verbessert.
Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass desto mehr Weichmacher dem PVC-Pulver zugeführt wird, desto höher ist die resultierende Flexibilität der Masse nach dem Flärteprozess. Durch diesen höheren Gehalt an Weichmacher nimmt die Flexibilität der gehärteten Masse bedeutend/signifikant zu.
Es hat sich zudem in überraschender Art und Weise gezeigt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren auch eine höhere Transparenz erzielt werden kann.
Verwendung findet die erfindungsgemäße Masse bei der Herstellung von plastischen, von Hand verformbaren und durch Erhitzen härtbaren Massen, als Modelliermassen für den Gebrauch durch Kinder und zur Herstellung von kunstgewerblichen und/oder industriellen Gegenständen und die daraus hergestellten Produkte wie z. B. Siegelabdrücke und Schmuckstücke.
Weitere Verwendung findet die Masse oder Modelliermasse zu therapeutischen Zwecken im medizinischen Bereich, um haptische Fähigkeiten zu Trainieren und zu Rehabilitieren.
Gegenstände und Objekte, welche mit einer erfindungsgemäßen Masse hergestellt sind, werden nach der Formgebung zur Gestaltung der Gegenstände und Objekte durch Wärmeeinwirkung ausgehärtet.

Claims

Patentansprüche
1.) Ofenhärtbare Modelliermasse, mindestens bestehend aus Bindemittel und Weichmacher, wobei das Bindemittel und der Weichmacher als Plastisol ausgebildet sind, wobei sich das Plastisol im Wesentlichen aus PVC und Weichmacher zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse einen Gesamtgehalt von 32 bis 60 Gew. % Weichmacher aufweist.
2.) Masse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtgehalt an Weichmacher in einer bevorzugten Ausführungsform zwischen 35 und 55 Gew. % beträgt.
3.) Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Weichmacher als ein phthalatfreier und/oder ein phthalathaltiger Weichmacher ausgebildet ist.
4.) Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der phthalatfreie Weichmacher auf Citronensäurebasis, auf Adipinsäurebasis und/oder Benzoat-ester-Basis aufgebaut ist.
5.) Masse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bevorzugt eingesetzte phthalatfreie Weichmacher
Acetyltributylcitrat, Tri-(2-ethylhexyl)-actylcitrat, Trioctylcitrat, Tridecylcitrat, Tributylcitrat, Trihexylcitrat, Triethylcitrat, Dioctyladipat, Diisodecyladipat, Diisononyladipat, 1 ,2-Cyclohexandicarbonsäurediisononylester, Essigsäureester von Monoglyceriden, Benzoaten oder ein Gemisch aus mindestens zweier dieser Substanzen ist.
6.) Masse nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Masse mindestens aus
20 - 68 Gew. % Bindemittel
32 - 60 Gew. % Weichmacher
0 - 40 Gew. % Füllstoffe
0 - 20 Gew. % sonstige Zusätze zusammensetzt.
7.) Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff anorganisch und/oder organisch ist.
8.) Masse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff Kaolin, Talkum, Kreide, Kieselsäure, Aluminiumhydroxid, Tonmehl und/oder ein Leichtfüllstoff ist.
9.) Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbmittel als Pigment, als Pulverpigment, bevorzugt als azofreies Farbpigment, Effektpigment und/oder als azofreier verlackter Farbstoff vorliegt.
10.) Verfahren zur Herstellung einer Modelliermasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren/Prozess wie folgt ausgebildet ist, dass das PVC-Pulver und die Menge an Weichmacher mit ggf. sonstigen
Zusätzen und/oder Additiven einen Mischvorgang unterzogen werden und dass der Mischvorgang bei einer Mischtemperatur von etwa 55 bis 70°C erfolgt.
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