DE3835832A1 - Verfahren zur herstellung eines bei raumtemperatur wasserhaertenden elastomer-materiales - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines bei raumtemperatur wasserhaertenden elastomer-materialesInfo
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Description
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstel
lung eines bei Raumtemperatur wasserhärtenden Elasto
mer-Materiales.
Derartige Materialien werden in vielfachen Varianten be
reits eingesetzt, hier sei lediglich als Beispiel auf die
US-PS 44 61 788 hingewiesen. Dabei werden in mehreren
Schritten nacheinander zunächst eine Flüssigkomponente mit
Polyol und einem organischen Isocyanat mit einer weiteren
Komponente gemischt, die z.B. Gummipartikel als nicht flüs
sige Bestandteile enthält, wobei weitere Füll- und Zusatz
stoffe hinzugegeben werden und auch Wasser in einem über
stöchiometrischen Verhältnis.
Weitere bekannte Verfahren ergeben sich aus den japani
schen Veröffentlichungen JP 62 25 186 bzw. JP 62 57 457 aus
1987, die wasserhärtende und wasseraufnehmende Systeme
beschreiben, die Kohlendioxidbildung während der Aushär
tung blasen- und rißfrei bleiben sollen, wobei dort Poly
ole auf Ethylenoxidbasis benutzt werden, um den hydrophilen
Charakter der Präpolymere zu verbessern.
Bei den bekannten Elastomeren, die meist als Versiegelung
oder Beschichtung benutzt werden, ergibt sich eine hohe
Wasserabsorptionsfähigkeit, sie sind jedoch nicht in Was
ser löslich. Dabei verwenden sie Wasser auch nicht als
eine separate Komponente, jedoch wird die Expansion der
Elastomer-Versiegelung durch Wasserpenetration hervorgeru
fen. Nachteilig ist insbesondere, daß bei den bekannten
Beschichtungen ein hoher Anteil von Ethylenoxidelementen
in der Polymerkette eine geringe hydrolytische Stabilität
vorhanden ist und somit schlechte mechanische Eigenschaf
ten.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit
der sowohl die Verarbeitung vereinfacht wird als auch das
entsprechende Produkt bessere mechanische Eigenschaften
aufweist, höhere Abriebfestigkeiten und dgl. mehr.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs be
zeichneten Art dadurch gelöst, daß flüssige Polymere mit
Weichmachern und/oder Emulgatoren gemischt und dieses Sy
stem durch anschließende Zugabe von Wasser zum Aushärten
bei Umgebungstemperatur gebracht wird.
Für die Verarbeitung bietet die Erfindung ganz erhebliche
Vorteile, da dem Verbraucher ein flüssiges Gemisch nach
der Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden kann und er
lediglich Wasser hinzufügen muß, um das aushärtende Materi
al zu bekommen. An dieser Stelle sei erwähnt, daß das
Wasser auch durch Feuchtigkeitsaufnahme aus der Luft oder
aus der Umgebung zur Verfügung gestellt werden kann.
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter
ansprüchen, die Ausgestaltungen der Verfahrensweisen ange
ben.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung auch ein Belag
material vor, welches sich dadurch auszeichnet, daß aus
einem Polyurethan-Ausgangsgemisch mit Teilen aus Polyoxy
propylendiol, Polyoxyalkylentriol und Isocyanat und wei
teren Gemischbestandteilen sowie mit einer Beimischung aus
Magnesiumoxid und Mineralfüllstoffen gebildet ist, wobei
dem Flüssigkeits-/Pulvergemisch Gummigranulat und Leitungs
wasser hinzugefügt wurde. Dabei sei hier angegeben, daß
jedes organische Polyisocyanat für die Herstellung des
Polyurethan eingesetzt werden kann, etwa gemäß folgender
Liste:
Hexamethylendiisocyanat
m-Xylylendiisocyanat
Toluoldiisocyanat, Isomere rein und gemischt
Diphenylmethandiisocyanat, Isomere und Homologe
m-Phenylen-diisocyanat
Methylen-bis-(2-methyl-p-phenylen)-diisocyanat
3,3′-Dimethoxy-4,4′-biphenylendiisocyanat
2,2′,4,4′-Tetramethyl-4,4′-biphenylendiisocyanat
3,3′-Dimethyl-4,4′-diphenylmethandiisocyanat
4,4′-Diphenylisopropylidendiisocyanat
Isophoronodiisocyanat
1,5 Naphthylendiisocyanat und
Polymethylenpolyphenylisocyanat
m-Xylylendiisocyanat
Toluoldiisocyanat, Isomere rein und gemischt
Diphenylmethandiisocyanat, Isomere und Homologe
m-Phenylen-diisocyanat
Methylen-bis-(2-methyl-p-phenylen)-diisocyanat
3,3′-Dimethoxy-4,4′-biphenylendiisocyanat
2,2′,4,4′-Tetramethyl-4,4′-biphenylendiisocyanat
3,3′-Dimethyl-4,4′-diphenylmethandiisocyanat
4,4′-Diphenylisopropylidendiisocyanat
Isophoronodiisocyanat
1,5 Naphthylendiisocyanat und
Polymethylenpolyphenylisocyanat
Bei den nach dem Verfahren angegebenen Belägen kann das
Polyol aus einer großen Anzahl von Polyethern bzw. Poly
estern mit der Endgruppe-OH stammen.
Bevorzugt sind die Polyoxyalkylenpolyole mit 2 bis 4 Hy
droxylgruppen, in denen die Alkylengruppe 2 bis 6 Kohlen
stoffatome hat. Viele verschiedene dieser Polyole, die
durch Polymerisieren eines Alkylen- oder Cycloalkylen
oxids, wie Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Tetrahy
drofuran mit einem Glycol hergestellt werden, sind fertig
gestellt erhältlich. Polyäther mit höherer Funktionalität
können durch Umsetzen eines Triols oder eines höheren
Polyols, wie Glycerin, Trimethylolpropan und Pentaerythrit
mit einem Molekulargewicht von wenigstens 200 produziert
werden Weitere Polyhydroxyverbindungen sind beispielsweise
die aus der Polyurethanchemie bekannten Polyesterpolyole,
z.B. die Umsetzungsprodukte der Adipinsäure, Phthalsäure
und/oder Hexahydrophthalsäure mit einer Funktionalität von
min. 2 und einem Molekulargewicht von 50-5000.
Die Vielfältigkeit ergibt sich auch bei den Weichmachern,
auch hier seien einige angeführt, die in der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden können:
Phosphate:
Diphenylkresylphosphat
Diphenyloctylphosphat
Trichlorethylphosphat
Trichlorpropylphosphat
Trioctylphosphat
Trikresylphosphat
Triphenylphosphat
Diphenylkresylphosphat
Diphenyloctylphosphat
Trichlorethylphosphat
Trichlorpropylphosphat
Trioctylphosphat
Trikresylphosphat
Triphenylphosphat
Phthalate:
Benzylbutylphthalat
Dioctylphthalat
Dibutylphathalat
Dicyclohexylphthalat
Diisobutylphthalat
Diisononylphthalat
Diisodecylphthalat
Diisotridecylphthalat
Benzylbutylphthalat
Dioctylphthalat
Dibutylphathalat
Dicyclohexylphthalat
Diisobutylphthalat
Diisononylphthalat
Diisodecylphthalat
Diisotridecylphthalat
Adipate
Dioctyladipat
Benzyloctyladipat
Diisononyladipat
Phthalsäurepolyester
und Adipinsäurepolyester
Dioctyladipat
Benzyloctyladipat
Diisononyladipat
Phthalsäurepolyester
und Adipinsäurepolyester
und andere wie:
Alkylsulfonsäureester des Phenols
n-Alkylbenzol
Dibenzyltoluol
Oktylester der Fettsäuren
Alkylsulfonsäureester des Phenols
n-Alkylbenzol
Dibenzyltoluol
Oktylester der Fettsäuren
Durch den Einsatz eines reinen auf Propylenoxid-Basis be
ruhenden Polyols als Hauptrohmaterial für die Präpolymeri
sation und durch die Verwendung eines herkömmlichen Ethy
lenoxid-Propylenoxid-Copolymerpolyols mit weniger als 15%
Ethylenoxid als zusätzlichen Bestandteil wird eine bessere
hydrolytische Stabilität im endgültigen Elastomer er
reicht. Die ausreichende Wasserkompatibilität wird durch
das spezielle System der Weichmacher und der anderen Zu
sätze gemäß der Erfindung erreicht.
Durch unterschiedliche Weichmacher wird es möglich, die
Viskosität zu variieren und damit auch die Anteile an
Feststoffen. Dabei beruht die Wirkung der Weichmacher dar
auf, daß sich deren Moleküle zwischen die Polymermoleküle
lagern und somit die intermolekularen Kräfte verringern,
wodurch sich die Mobilität der Polymerketten erhöht und
damit z.B. die Dehnbarkeit verbessert.
Polyurethanharze als polare Polymere lassen sich gut mit
Weichmachern kombinieren, vorzugsweise sei hierzu auf An
spruch 3 verwiesen.
Diese Weichmacher werden durch physikalische Kräfte so
stark an die Polymer-Bindemittel gebunden, daß das Risiko
des Ausschwitzens gering ist. Weichmachermoleküle beinhal
ten eine oder mehrere polare und nicht polare Gruppe(n),
die eine spezifische qualitative Verbindung untereinander
eingehen, insbesondere wenn zwei oder drei verschiedene
Weichmacher gemischt werden. Die am häufigsten auftretende
polare Gruppe ist die Esterstruktur, die in Wechselwirkung
mit den Bindemitteln- und Polymermolekülen steht.
Wesentlich sind in der Mischung die drei Komponenten, Poly
mer, Weichmacher bzw. Weichmachergemisch und Wasser.
Durch die Erfindung wird es überflüssig, bestimmte Addi
tive zum Wasser hinzuzugeben, um eine Suspension zu erhal
ten oder aber die Notwendigkeit, bzw. eine exakte Menge an
Wasser zugeben zu müssen, wie dies beim Stand der Technik
der Fall ist.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung
ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung, die
insbesondere auch Beispiele umfaßt, die Bestandteil vorlie
gender Erfindung sind:
Das Urethan wird erfindungsgemäß so hergestellt, indem ein
Polyol oder eine Mischung von Polyolen mit einem organi
schen Polyisocyanat oder einer Mischung von Isocyanaten
miteinander reagiert, um ein Urethanpräpolymer als eine
Hauptkomponente des beschriebenen Systems zu erhalten.
Ein solches reines Präpolymer wird dann mit Weichmachern
kompatibilisierenden Stoffen und anderen flüssigen Addi
tiven gemischt. Der letzte Schritt des Prozesses beinhal
tet das Mischen des Polymers mit einem feinen Pulver, wel
ches Absorber, Pigmente und andere Zusätze enthält.
In einzelnen Anwendungsversuchen hat sich gezeigt, daß das
Polyol ein Polyetherdiol mit einem Molekulargewicht von
mindestens 400 sein soll, wobei ein höheres molekulares
Gewicht des Polymers eine bessere Kompatibilität mit ande
ren Bestandteilen ermöglicht.
Oben genanntes Polyol kann mit einem Polyethertriol, das
mit primären OH-Gruppen beendet wird, vermischt werden,
welches ein Molekulargewicht von mindestens 500 und einen
Mindestinhalt von Ethylenoxid in Höhe von 5% aufweist.
Ein besonders nützliches Isocyanat ist 4,4-Diphenylmethan
diisocyanat und/oder dessen Isomere in Form von reinen
Zusammensetzungen ihrer Mischungen mit Polymethylen-Poly
phenylen-Diisocyanat.
Das entstehende Präpolymer besitzt einen Anteil von freien
Isocyanatengruppen von mindestens 1,5%, wenn es mit ande
ren flüssigen Additiven gemischt wird. Bevorzugt anzuwen
dende Weichmacher sind Phthalate und/oder Phosphate mit
einem Anteil von mindestens 1,5%.
Zusätzlich sind kompatibilisierende Stoffe und Emulgatoren
in einer Menge von 1/10% enthalten, im besonderen Alkyl
benzol. Es ist außerdem möglich, Lichtschutzmittel und
antimikrobiologische Lösungen in entsprechender Menge ein
zusetzen, genauso wie Katalysatoren, Verzögerer oder nicht
ionische Tenside.
Des weiteren beinhaltet die Erfindung eine Mischung von
pulverförmigen Füllstoffen, die kohlendioxidbindende Mit
tel und/oder hydraulische Komponenten oder wasseraufneh
mende Inhaltstoffe und/oder mineralische Füllstoffe und/
oder pulverisierte Farbstoffe enthält.
Die bestreffende Pulvermischung wird in der flüssigen
Seite aufgelöst und gemischt. Diese flüssige Komponente,
welche nach obigem Verfahren hergestellt wird, kann man
einfach mit Wasser mischen, um ein elastisches blasenfrei
es zellulares oder mikrozellulares Material zu erhalten.
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, elastische Granulate
als Füllstoff bis zu 90% (gemessen in Gewicht) oder Faser
verstärkungen einzubringen.
Vorzugsweise ist ein Anwendungsverfahren zu nutzen, wel
ches maschinelles Mischen und ein Gießen auf die zu be
schichtende Oberfläche, oder ein Einfüllen in eine offene
Form, oder ein Verwenden einer geschlossenen Form, bein
haltet.
Das Mischen von Hand ist möglich, sofern die Eigenschaften
des auszuhärtenden Materials es erlauben, daß Luftblasen,
die durch das Mischen entstanden sind, austreten können.
Das Wasser, welches für den Zweck des Aushärtens der flüs
sigen Seite eingesetzt wird, kann Anteile zwischen 0,5 und
60% (nach Gewicht) der flüssigen Urethanekomponente aus
machen.
Das Wasser ist in dieser flüssigen Urethanekomponente ein
fach zu emulgieren und teilweise löslich.
Der auf diese Weise produzierte Urethanelastomer hat eine
Härte von mindestens 20 A-Shore eine Zugfestigkeit von
mindestens 10 kg/cm2 und eine Bruchdehnung von mindestens
250%. Die zur Aushärtung notwendige Temperatur sollte
gleich der Raumtemperatur oder niedriger als die Raumtem
peratur sein.
Der flüssige Polyurethan-Ausgangsstoff umfaßte:
849 Teile eines Polyoxypropylen-Diol mit einem Molekular gewicht von 2000.
235 Teile eines Polyoxypropylenethylen-Triol mit einem Molekulargewicht von 6000.
372 Teile von reinem 4,4-Diphenylmethan-Diisocyanat.
849 Teile eines Polyoxypropylen-Diol mit einem Molekular gewicht von 2000.
235 Teile eines Polyoxypropylenethylen-Triol mit einem Molekulargewicht von 6000.
372 Teile von reinem 4,4-Diphenylmethan-Diisocyanat.
Die Reagenzien wurden 3 Stunden lang bei 80°C gemischt und
der entstandene Präpolymer mit einem freien NCO-Gehalt von
5,7% wurde mit 485 Teilen von Diisotridecylphthalat und
60 Teilen von Alkylbenzol als kompatibilisierendes Mittel
und 3 Teile Silikon als nicht-ionische Tenside vermengt.
Danach wird die flüssige Komponente mit 80 Teilen Pulver
mischung bestehend aus 35,6 Teilen Magnesiumoxid als Koh
lendioxidbinder, 21,2 Teilen Mineralfüllstoff, 0,4 Teile
nicht ionische Alkylbenzolethoxylat-Tenside mit 9 Ethylen
oxid-Molekülen in einer Polyätherkette, 2 Teilen Carboxy
methylcellulose als ein Emulgator und 20 Teile grüne anor
ganische Pigmente gemischt.
Diese polymerische Komponente wird mit 700 Teilen Gummi
granulat gemischt und mit 700 Teilen Leitungswasser emul
giert, wodurch eine selbstverlaufende Zusammensetzung ent
steht, mit einer Tropfzeit von 12 Minuten und einer Aus
härtzeit von 6 Stunden. Das elastische Material mit einer
Stärke von 16 mm war blasenfrei und oberflächenglatt.
Die Härte betrug 35 A-Shore (nach Aushärtung) und 45
A-Shore (nach drei Tagen bei 80°C). Oben genannte
Elastomere wurden auf mechanische Eigenschaften überprüft,
sowie auf Schrumpfung und Schwitzen der Weichmacher bei
Raumtemperatur beobachtet. Es wurde kein Schwitzen fest
gestellt, die Schrumpfung lag bei unter 1%. Die Zugspan
nung bis zum Reißen betrug 14 kg/cm2, die Dehnung bis zum
Reißen betrug 280%.
Eine weitere mögliche Zusammensetzung besteht aus einer
flüssigen Komponente, welche als Reaktionsprodukt 1012
Teile Polyoxypropylendiol mit einem Molekulargewicht von
2000 und einem Anteil von 200 Teilen handelsüblichen Poly
oxypropylenethylentriol mit einem Molekulargewicht von
4800, 163 Teilen Polyoxytetramethylendiol mit einem Moleku
largewicht von 2900 und 520 Teile Carbodiimid-modifizier
tes MDI-Isocyanat enthält.
Nach einer 4stündigen Reaktionszeit wird das entstandene
Produkt mit 70 Teilen handelsüblichem nicht ionischen
Emulgator (Carboxylsäurepolyglykolester), 250 Teilen Weich
macher (Triarylphosphat), 200 Teilen Flammschutzmittel
(Trichlorpropylphosphat) und 1 Teil Silikon-Entschäumer.
100 Gramm dieser flüssigen Komponente werden mit 6,5 Gramm
Pulvermischung, die aus 5,7% Kolloidalsilikat, 34,3%
Magnesiumoxid, 28,5 Carboxylmethylzellulose und 31,4%
Aluminiumsilikat besteht, gemischt.
Diese Mischung wird danach mit 20 Gramm Leitungswasser
gemischt, um ein blasenfreies elastisches Material mit
einer Härte von 70 A-Shore (nach Aushärtung) herzustellen.
Dieses Material ist verwendbar als Beschichtungsmaterial
mit schwer entflammbaren Eigenschaften.
Die getestete Zugspannung betrug 22 kg/cm2.
Des weiteren kann eine Zusammensetzung mit einer polymeri
schen Komponente hergestellt werden, die 115 Teile Polyoxy
propylenthylentriol mit einem Molekulargewicht von 4800
beinhaltet, 11 Teile flüssiges MDI-Isocyanat mit einem
Äquivalenzgewicht von 132, 5 Teile Triarylphosphat, 5 Tei
le Diisononylphtalat, 0,08 Teile Katalysator Dabco 120
(handelsübliches Produkt der "Air Products"), 0,1 Teile
Silikon-Entschäumer, 4 Teile der Pulvermischung (siehe
Beispiel 1), wird mit 550 Teilen Gummifasern (5-10 mm
lang) und mit 5 Teilen Leitungswasser gemischt. Die Reak
tionsmischung wird in eine Form gegossen und härtet unter
mechanischem Druck 3 Stunden lang aus.
Die entstandene Gummiplatte wurde auf mechanische Eigen
schaften untersucht und strukturmäßig überprüft. Es wurden
keine Blasen in der Bindemittelstruktur festgestellt. Die
Zugspannung betrug 10,5 kg/cm2.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung eines bei Raumtemperatur wasser
härtenden Elastomer-Materiales,
dadurch gekennzeichnet,
daß flüssige Polymere mit Weichmachern und/oder Emulgato
ren gemischt und dieses System durch anschließende Zugabe
von Wasser zum Aushärten bei Umgebungstemperatur gebracht
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Polymere Polyurethanharze eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Weichmacher Phthalsäureester oder Phosphorsäure
ester eingesetzt werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich weitere Füll- und Zusatzstoffe, insbesonde
re Pigmente und/oder Gummigranulat dem Polymer zugemischt
werden, bevor die Mischung mit Wasser emulgiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Flüssigkomponente im System eingesetzt wird mit
einem freien Isocyanatgruppengehalt insbesondere zwischen
1 und 9%.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Flüssigkomponente mit mineralischen Zuschlagsstof
fen eingesetzt wird.
7. Material, insbesondere als Belag für der Beanspruchung
unterworfenen Flächen, wie Spiel- und Sportplätzen, und/
oder zur Abdichtung auf dem Bausektor, insbesondere herge
stellt nach einem Verfahren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus einem Polyurethan-Ausgangsgemisch mit Teilen aus
Polyoxypropylendiol, Polyoxyalkylentriol und Isocyanat und
weiteren Gemischbestandteilen sowie mit einer Beimischung
aus Magnesiumoxid und Mineralfüllstoffen gebildet ist,
wobei dem Flüssigkeits-/Pulvergemisch Gummigranulat und
Leitungswasser hinzugefügt wurde.
8. Material, hergestellt nach einem der vorangehenden An
sprüche,
gekennzeichnet durch
849 Teile einer Polyoxypropylen-Diol mit einem Molekularge
wicht von 2000, 235 Teile eines Polypropylenethylen-Triol
mit einem Molekulargewicht von 6000 und 372 Teile von rei
nem 4,4-Diphenylmethan-Diisocyanat mit 485 Teilen Diiso
tridecylphthalate, 60 Teilen von Alkylbenzol, 3 Teile Sili
kon sowie 80 Teilen Pulver aus 35,6 Teilen Magnesiumoxid,
21,2 Teilen Mineralfüllstoffen und 20 Pigmente.
9. Material, hergestellt nach einem der vorangehenden An
sprüche,
gekennzeichnet durch
1012 Teilen Polyoxypropylendiol mit 200 Teilen handelsüb
lichen Plyoxypropylenethylentriol mit einem Molekularge
wicht von 4800, 163 Teilen Polyoxytetramethylendiol mit
einem Molekulargewicht von 2900 und 520 Teile carbodiimid-
modifiziertes MDI-Isocyanat, mit 70 Teilen handelsüblichem
Carboxylsäurepolyglykolester, 250 Teilen Triarylphosphat,
200 Teilen Trichlorpropylphosphat sowie mit 6,5 Gramm
Pulvermischung per 100 g des Vormaterials, die aus 5,7%
Kolloidalsilikat, 34,3% Magnesiumoxid, 28,5% Carboxyl
methylzellulose und 31,4% Aluminiumsilikat besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883835832 DE3835832A1 (de) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | Verfahren zur herstellung eines bei raumtemperatur wasserhaertenden elastomer-materiales |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883835832 DE3835832A1 (de) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | Verfahren zur herstellung eines bei raumtemperatur wasserhaertenden elastomer-materiales |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3835832A1 true DE3835832A1 (de) | 1990-04-26 |
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ID=6365591
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19883835832 Ceased DE3835832A1 (de) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | Verfahren zur herstellung eines bei raumtemperatur wasserhaertenden elastomer-materiales |
Country Status (1)
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