EP4146732A1 - Modeling material and method for the production thereof - Google Patents

Modeling material and method for the production thereof

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Publication number
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
Authority
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
Other languages
German (de)
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
Application filed by Staedtler Mars GmbH and Co KG filed Critical Staedtler Mars GmbH and Co KG
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

The invention relates to an oven-hardening modeling material, at least consisting of a binder and a softener, the binder and the softener being in the form of plastisols, the plastisol being essentially composed of PVC and softener and the mass having an overall softener content of 32 to 60 wt.%.

Description

Modelliermasse sowie Verfahren zur deren Herstellung Modeling clay and method for its production
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine ofenhärtbare Modelliermasse sowie Verfahren zur Herstellung derartiger Modelliermassen. The invention relates to an oven-hardenable modeling compound and a method for producing such modeling compounds.
Plastische, ofenhärtbare Massen zum Formen und Modellieren von Gegenständen sind prinzipiell bekannt. Plastic, oven-hardenable compounds for shaping and modeling objects are known in principle.
Unter Modelliermassen sind auch sogenannte Clays, bzw. bei polymerhaltigen Massen Polymerclays zu verstehen. Modeling compounds are also to be understood as meaning clays or, in the case of compounds containing polymers, polymer clays.
So ist aus DE 2515757 C3 eine plastische, von Hand verformbare und durch Erhitzen härtbare Masse bekannt. For example, DE 2515757 C3 discloses a plastic, hand-deformable and hardenable mass.
Eine derartige Masse besteht im Wesentlichen aus Polyvinylchlorid (PVC), Füllstoff und phthalathaltigen Weichmacher. Such a mass consists essentially of polyvinyl chloride (PVC), filler and phthalate-containing plasticizer.
Weiter sind aus der DE 102005059143 A1 Modelliermassen bekannt, die auf die Verwendung phthalathaltiger Weichmacher verzichten. DE 102005059143 A1 also discloses modeling compounds which do not use phthalate-containing plasticizers.
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. The disadvantage of such prior art compounds is that they are not resistant to aging and that the blocks of modeling compound show an increase in hardness after prolonged storage, even in the case of unopened packaging. As a result, the modeling clay is difficult for the user to knead.
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. This still represents the ideal case of aging, because long storage times can even lead to modeling trestles becoming unusable, as they can no longer be kneaded by hand.
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. This is due to the fact that the plasticizer shows interactions in the mass even at room temperature. This is referred to as an aging process for PVC-containing modeling compounds in the uncured state.
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. In the case of state-of-the-art modeling compounds, 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. In the course of time, for example during longer storage, individual PVC agglomerates disintegrate, which in turn generates a need for plasticizers because the surface of the PVC grains has increased.
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. The plasticizer previously stored in the spaces between the PVC particles, which is largely responsible for the soft kneading / kneading behavior of the modeling clay, is no longer present in this case. Instead, the plasticizer accumulates on the newly created surfaces of the disintegrated agglomerates. As a result of this phenomenon, the hardness of the uncured modeling clay increases over time.
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. 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.
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. 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.
Zudem ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zu schaffen, mit welchem derartige Massen hergestellt werden können. In addition, it is the object of the invention to create a method with which such masses can be produced.
Gelöst wird die Aufgabe mit den in den Ansprüchen 1 und 9 umfassten Merkmalen. The object is achieved with the features encompassed in claims 1 and 9.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Massen sind mit den weiteren Ansprüchen umfasst. Advantageous refinements and developments of the compositions according to the invention are included in the further claims.
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. 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.
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. 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.
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. If, on the other hand, the surfaces of the solid particles and the spaces between the solid particles are completely covered or even oversaturated with plasticizer, the resulting modeling compound would flow too strongly and would therefore no longer be able to be modeled.
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. In order to convert the objects and objects that have now been modeled into a permanently solid state, heat must be supplied. Here one speaks of what is known as 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.
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. However, it has been shown that 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.
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. The particular advantages of the compositions according to the invention are that by the method according to the invention, the agglomerate disintegration (= aging process) can be brought forward in the manufacturing process by mixing at higher temperatures and with higher amounts of plasticizer.
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. This ultimately improves the storage stability or the increase in hardness of the unhardened mass over time, e.g. by adding plasticizers in a targeted manner after the "aging process during the manufacturing process" has been initiated.
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. 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.
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. 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.
Als Weichmacher können phthalatfreie und/oder phthalathaltige Weichmacher eingesetzt werden. Phthalate-free and / or phthalate-containing plasticizers can be used as plasticizers.
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. %. 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.
Der phthalatfreie Weichmacher ist auf Citronensäurebasis, auf Adipinsäurebasis und/oder Benzoat-ester-Basis aufgebaut. The phthalate-free plasticizer is based on citric acid, adipic acid and / or benzoate ester.
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. 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.
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. 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.
Als phthalathaltige Weichmacher seien beispielhaft Di-2-ethylhexylphthalat, Ditrdecyl-Phthalate und Dibutyl-Phthalat genannt. Examples of phthalate-containing plasticizers are di-2-ethylhexyl phthalate, ditrdecyl phthalates and dibutyl phthalate.
Beliebige Mischungen phthalathaltiger Weichmacher sind möglich. Any mixtures of phthalate-containing plasticizers are possible.
Ebenso besteht die Möglichkeit Mischungen von Weichmachern, bestehend aus phthalatfreien und phthalathaltigen Weichmachern einzusetzen. It is also possible to use mixtures of plasticizers consisting of phthalate-free and phthalate-containing plasticizers.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Masse, welche frei von phthalathaltigen Weichmachern ist A particularly preferred embodiment of the invention is a composition which is free from phthalate-containing plasticizers
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. A stabilizer improves the PVC stability, i. H. he prevents, among other things. the elimination of hydrogen chloride. In particular, 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.
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. 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.
Als weitere Füllstoffe können Metallglitter, Glitterpulver und Glitterplättchen oder Mischungen dieser Stoffe vorliegen, um dadurch beispielsweise besondere optische Effekte zu erzielen. 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.
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. So-called light fillers can also be used as fillers or other fillers mentioned can be added. Examples of lightweight fillers are Hollow spheres, in particular hollow glass microspheres, e.g. B. from 3M or Lehmann & Voss. Depending on the content of lightweight fillers, 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 μm.
Des Weiteren kann auch Füllstoff auf Polymerbasis eingesetzt werden. Beispielhaft für diese Gruppe seinen PAMA, PMMA und/oder Polyethylen genannt. Furthermore, filler based on polymers can also be used. Examples of this group include PAMA, PMMA and / or polyethylene.
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. 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) .
Durch die Zugabe dieser Farbmittel erhält die Modelliermasse ein brillantes Aussehen. The addition of these colorants gives the modeling clay a brilliant appearance.
Als weitere Farbmittel seien Pearlescent Pigments, Mica Iron Metal Luster Pigments, Polyesterglitter Pigments und Luminescent Pigments angegeben. Pearlescent pigments, mica iron metal luster pigments, polyester glitter pigments and luminescent pigments may be mentioned as further colorants.
Hierbei kann festgestellt werden, dass unterschiedlich eingefärbte Knetmassen zudem beliebig miteinander vermengt, vermischt oder verknetet werden können, wodurch ein Marmorierungseffekt erzielt wird. It can be found here that differently colored kneading masses can also be mixed, mixed or kneaded with one another as required, thereby achieving a marbling effect.
Die Erfindung soll anhand eines Rahmenbeispiels sowie einigen Rezepturbeispielen näher dargestellt werden. Rahmenbeispiel 1 The invention is to be illustrated in more detail using a framework example and some recipe examples. Frame example 1
20 - 68 Gew. % Bindemittel 32 - 60 Gew. % Weichmacher 0 - 40 Gew. % Füllstoffe 20-68% by weight binder 32-60% by weight plasticizer 0-40% by weight fillers
0 - 20 Gew. % sonstige Zusätze 0 - 20% by weight of other additives
Rahmenbeispiel 2 bevorzugte Zusammensetzung Framework example 2 preferred composition
40 - 68 Gew. % Bindemittel 35 - 55 Gew. % Weichmacher 0 - 20 Gew. % Füllstoffe 40-68% by weight binder 35-55% by weight plasticizer 0-20% by weight fillers
0 - 20 Gew. % sonstige Zusätze 0 - 20% by weight of other additives
Rahmenbeispiel 3 besonders bevorzugte Zusammensetzung Framework example 3 particularly preferred composition
45 - 63 Gew. % Bindemittel 38 - 52 Gew. % Weichmacher 0 - 17 Gew. % Füllstoffe 0 - 15 Gew. % sonstige Zusätze 45-63% by weight binder 38-52% by weight plasticizer 0-17% by weight fillers 0-15% by weight other additives
Stabilisatoren, Co-Stabilisatoren, Farbmittel und/oder Füllstoffe sind Beispiele für ggf. einsetzbare sonstige Zusatzstoffe. Stabilizers, co-stabilizers, colorants and / or fillers are examples of other additives that may be used.
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 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
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 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
59 Gew. % PVC 59% by weight PVC
24 Gew. % Weichmacher auf Citronensäurebasis 1 Gew. % Stabilisatoren 7 Gew. % Co-Stabilisatoren 4 Gew. % Füllstoff 1 Gew. % Pigment Red 254 24% by weight of plasticizers based on citric acid 1% by weight of stabilizers 7% by weight of co-stabilizers 4% by weight of filler 1% by weight of Pigment Red 254
Der bevorzugt eingesetzte phthalatfreie Weichmacher ist auf Citronensäurebasis und/oder auf Adipinsäurebasis aufgebaut. The phthalate-free plasticizer that is preferably used is based on citric acid and / or based on adipic acid.
Eine gewünschte Konsistenz der Masse kann problemlos durch die Variation von Bindemittelgehalt und/oder Weichmachergehalt eingestellt werden. A desired consistency of the mass can easily be adjusted by varying the binder content and / or plasticizer content.
Anhand nachfolgender Tabellen soll die vorliegende Erfindung näher dargestellt werden. The present invention is to be illustrated in more detail with the aid of the tables below.
Tabelle 1 : Härteanstieg der ungehärteten Masse als Funktion der Zeit bei 40°C. Table 1: Increase in hardness of the uncured mass as a function of time at 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 It has been shown that the mass that has not yet hardened in the oven according to the application documents has a significantly lower increase in hardness when stored at 40 ° C over time (30 or 90 days), as can be seen from Table 1 recognize is. Table 2: Flexibility of the hardened mass
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. These higher breaking strengths could be determined and confirmed with a "texture analyzer". Round breaking bars with a length of 10 cm and a diameter of 1 cm are created as test specimens.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung derartiger Modelliermassen beschrieben. The method according to the invention for producing such modeling compounds is described below.
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. As a background to the method according to the invention, it should first be mentioned that 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. As a result, 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. By creating new surfaces at an early stage, due to the agglomerate disintegration, more plasticizers can be added during the mixing process.
Das Verfahren/Prozess zur Herstellung der erfindungsgemäßen Masse kann wie folgt beschrieben werden. The method / process for producing the composition according to the invention can be described as follows.
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. In this process, 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.
Die Komponenten der Masse im Verfahren beinhaltet The components of the mass included in the process
20 - 68 Gew. % Bindemittel, 32 - 60 Gew. % Weichmacher, 0 - 40 Gew. % Füllstoffe und 0 - 20 Gew. % sonstige Zusätze 20-68% by weight binder, 32-60% by weight plasticizer, 0-40% by weight fillers and 0-20% by weight other additives
Die bevorzugten Komponenten der Masse im Verfahren beinhaltet 40 - 68 Gew. % Bindemittel, The preferred components of the mass in the process contain 40-68% by weight of binder,
35 - 55 Gew. % Weichmacher, 35 - 55% by weight plasticizer,
0 - 40 Gew. % Füllstoffe und 0-40% by weight fillers and
0 - 20 Gew. % sonstige Zusätze 0 - 20% by weight of other additives
Die besonders bevorzugten Komponenten der Masse im Verfahren beinhaltet 45 - 63 Gew. % Bindemittel The particularly preferred components of the composition in the process contain 45-63% by weight of binder
38 - 52 Gew. % Weichmacher 38-52% by weight plasticizer
0 - 17 Gew. % Füllstoffe 0-17% by weight fillers
0 - 15 Gew. % sonstige Zusätze 0-15% by weight of other additives
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. By accommodating / introducing a higher amount of plasticizer into the PVC system of the modeling clay, the increase in hardness of the modeling clay is reduced over time and thus the storage stability is significantly improved.
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. It has surprisingly been found that the more plasticizer is added to the PVC powder, the higher the resulting flexibility of the mass after the hardening process. Due to this higher content of plasticizer, the flexibility of the hardened mass increases significantly / significantly.
Es hat sich zudem in überraschender Art und Weise gezeigt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren auch eine höhere Transparenz erzielt werden kann. It has also been shown, in a surprising manner, that the method according to the invention can also achieve a higher level of transparency.
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. The 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. B. Seal impressions and jewelry.
Weitere Verwendung findet die Masse oder Modelliermasse zu therapeutischen Zwecken im medizinischen Bereich, um haptische Fähigkeiten zu Trainieren und zu Rehabilitieren. The compound or modeling compound is also used for therapeutic purposes in the medical field, in order to train and rehabilitate haptic abilities.
Gegenstände und Objekte, welche mit einer erfindungsgemäßen Masse hergestellt sind, werden nach der Formgebung zur Gestaltung der Gegenstände und Objekte durch Wärmeeinwirkung ausgehärtet. 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.

Claims

Patentansprüche Claims
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. 1.) Oven-hardenable modeling clay, at least consisting of binder and plasticizer, the binder and the plasticizer being designed as plastisol, the plastisol being composed essentially of PVC and plasticizer, characterized in that the mass has a total content of 32 to 60 wt. % Plasticizer.
2.) Masse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtgehalt an Weichmacher in einer bevorzugten Ausführungsform zwischen 35 und 55 Gew. % beträgt. 2.) Composition according to claim 1, characterized in that the total content of plasticizer in a preferred embodiment is between 35 and 55% by weight.
3.) Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Weichmacher als ein phthalatfreier und/oder ein phthalathaltiger Weichmacher ausgebildet ist. 3.) Composition according to claim 1 or 2, characterized in that the plasticizer is designed as a phthalate-free and / or a phthalate-containing plasticizer.
4.) Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der phthalatfreie Weichmacher auf Citronensäurebasis, auf Adipinsäurebasis und/oder Benzoat-ester-Basis aufgebaut ist. 4.) Composition according to claim 1 or 2, characterized in that the phthalate-free plasticizer is based on citric acid, adipic acid and / or benzoate ester-based.
5.) Masse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bevorzugt eingesetzte phthalatfreie Weichmacher 5.) Composition according to claim 3, characterized in that the phthalate-free plasticizer preferably used
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. Acetyl tributyl citrate, tri- (2-ethylhexyl) -actyl citrate, trioctyl citrate, tridecyl citrate, tributyl citrate, trihexyl citrate, triethyl citrate, dioctyl adipate, diisodecyl adipate, diisononyl adipate, diisononyl adipate, at least one of these two substances is ethyl acetate, diisononyl adipate, 1, 2-cyclohexyl adipate, or a mixture of at least one of the benzoate, ohexyl adipate, 1, 2-cyclohexyl adipate, or a mixture of two benzoate, oohexyl adipate, 1, 2-cyclohexanoic acid ester, or a mixture of two monohexyl isonate.
6.) Masse nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Masse mindestens aus 6.) mass according to at least one of the preceding claims, characterized in that the mass is at least from
20 - 68 Gew. % Bindemittel 20-68% by weight binder
32 - 60 Gew. % Weichmacher 32-60% by weight plasticizer
0 - 40 Gew. % Füllstoffe 0-40% by weight fillers
0 - 20 Gew. % sonstige Zusätze zusammensetzt. 0-20% by weight of other additives.
7.) Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff anorganisch und/oder organisch ist. 7.) Composition according to one of the preceding claims, characterized in that the filler is inorganic and / or organic.
8.) Masse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff Kaolin, Talkum, Kreide, Kieselsäure, Aluminiumhydroxid, Tonmehl und/oder ein Leichtfüllstoff ist. 8.) Composition according to one of the preceding claims, characterized in that the filler is kaolin, talc, chalk, silica, aluminum hydroxide, powdered clay and / or a light filler.
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. 9.) Composition according to one of the preceding claims, characterized in that the colorant is present as a pigment, as a powder pigment, preferably as an azo-free color pigment, effect pigment and / or as a azo-free laked dye.
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. sonstigen10.) A method for producing a modeling compound according to claim 1, characterized in that the method / process is designed as follows, that the PVC powder and the amount of plasticizer with possibly other
Zusätzen und/oder Additiven einen Mischvorgang unterzogen werden und dass der Mischvorgang bei einer Mischtemperatur von etwa 55 bis 70°C erfolgt. Additives and / or additives are subjected to a mixing process and that the mixing process takes place at a mixing temperature of about 55 to 70 ° C.
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