DE1621840A1 - Verfahren zum UEberziehen von Gegenstaenden - Google Patents

Verfahren zum UEberziehen von Gegenstaenden

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DE1621840A1
DE1621840A1 DE1966D0049599 DED0049599A DE1621840A1 DE 1621840 A1 DE1621840 A1 DE 1621840A1 DE 1966D0049599 DE1966D0049599 DE 1966D0049599 DE D0049599 A DED0049599 A DE D0049599A DE 1621840 A1 DE1621840 A1 DE 1621840A1
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polymer
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vinylidene chloride
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Grenley Dallas George
Townsend Harold James
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Dow Chemical Co
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Description

Dipping. F.Weickmann, Dr. Ing. A.Weicxmann, D1PL.-ING. H-Weickmann Dipl.-Phys. Dr. K-Fincke Patentanwälte ■ „
8 MÜNCHEN 27, MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 483921/-22 . . \ Ό L· I O H U
Gase 10 2Τ1-Ι1
ίΗΕ DOW CHEMICAL ΟΟΜΡΑΙίϊ,! Midland, Michigan/V-St.±,
¥erfaliren zum Überziehen von Gegenständen
Die Erfindung befaßt sich mit dem Überziehen, insbesondere mit Trennüberzügen und einem Verfahren zur Herstellung von überzogenen Gegenständen unter Verwendung von Polymeren aus Vinylidenchlorid. .:;.--. ' : '
Vinylidenchloridpolymere werden in weitem Umfang als Trennüberzüge (barrier coatings) und thermisch versiegelbare Überzüge auf einer großen Vielzahl von geformten Gegenständen, beispielsweise lOlien oder Bogen, verwendet. Derartige Überzüge werden auf Unterlagen, wie Papier, thermoplastischen harzar-* tigen Filmen und Folien, die sowohl aus Metall als auch aus Harzmaterialien bestehen können, verwendet. Jedoch sind diese Überzüge üblicherweise umständlich und kostspielig aufzutragen und anzuwenden. Im allgemeinen müssen zur Erzielung bester Eigenschaften derartige Überzüge aus einem Lack oder als filmbildender Latex abgelagert werden. Diese Überzüge sind im allgemeinen von kristalliner Art und zeigen häufig nach
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dem Auftragen eine ITeigung zum Schrumpfen und zur Änderung ihrer physikalischen Eigenschaften aufgrund der Ausbildung eines kristallinen Charakters. DieseKristallinität kann sich häufig nach Verstreichen eines beträchtlichen Zeitraumes seit der Auftragung des Überzuges auf das Substrat entwickeln, oder es kann auch andererseits in einzelnen Fällen der Überzug praktisch unmittelbar kristallisieren.
.Gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich überzogene Gegenstände und insbesondere mit Grenzschichten überzogene Folien mit ausgezeichneten Trennschicht-- und thermischen Versiegelungseigenschaften herstellen, wenn die neuen Latexe gemäß der Erfindung aufgetragen werden. Es werden sämtliche Vorteile eines Überziehens mit einem Latex und mit einem lack bei dem verbesserten erfindungsgemäßen Verfahren vereinigt. Die Erfindung stellt infolgedessen ein Verfahren zur Herstellung eines überzogenen Substrates dar, wobei auf der Oberfläche desselben ein VinylidenchToridmischpolymeres in Form l·. einer wässrigen Dispersion des Polymeren abgelagert, die wässrige Dispersion getrocknet und das Polymere geschmolzen oder
- - . ■■■■'■ ■ : : 'be- ■■■■
gesintert wird. Als wesentliche Merkmale der Erfindung/steht das angewandte Mischpolymere aus einem nicht-kristallinen Interpolymeren, welches in chemisch gebundener Form a) 80. ; bis 87 Gew.—^Vinylidenchlorid, b) 8 bis 20 Gew.-?'? eines der Monomeren Methylmethacrylät, Methylacrylat, Äthylacrylat, . Acrylnitril und Mischungen davon und c) nicht mehr als 9 Gew.->i eines der Monomeren Vinylchlorid, Butadien und Alkylacrylate,
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deren Alkylgruppe 2 bis 22 Kohlenstoffatome aufweist, e^nthalt, mit der Maßgabe, daß, falls das Monomere h) aus Athylacrylat besteht, die Alkylgruppe mindestens 3 Kohlenstoffatome enthält, sowie Gemischen davon. Torzugsweise enthält das Interpolymere. 2 bis 5 Gew.-Lß> des oder der Monomeren e).
Die erfindungsgemäß angewandten nicht-kristallinen Interpolymeren lassen sich leicht sowohl im Einzelansatz als auch in kontinuierlicher Polymerisation der Monomermiscliung in wässriger Suspension, vorzugsweise ohne Zugabe einer Seife oder eines anderen Emulgiermittels zu der Suspension, herstellen. Her dabei erhaltene Latex kann direkt auf die .zu überziehende Oberfläche aufgetragen werden, oder er kann vorteilhafterweise durch Zugabe von Emulgatoren, Wachs, Yerdickern öder anderen Zusätzen in gewünschter Weise modifiziert werden. Im allgemeinen wird der aufgetragene Iiatex getrocknet und das Polymere durch Anwendung von Hitze auf das Substrat geschmolzen oder gesintert. Es ist günstig, den Latex oder das hergestellte Gemisch auf das Substrat in einem Anteil abzulagern> s0 ^aß sich eine geschmolzene oder gesinterte Schicht mit einer Stärke von mindestens 0,1 Mikron ergibt.
Es ist besonders günstig, daß die geschmolzene oder geSinterte Schicht nicht-kristallin ist und ihren nicht-kristallinen Zustand längstmöglich beibehält; Die aufgrund des"erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen Überzüge wurden auf Eristallinität durch Messung des Spannungs-Dehhungs-Verhältnissesund
SAD ORiGlfsJÄk 109828/1231
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.- ,- ; .' ν ;■."-■■ "\ .-. :■'■ - 162184Ü
"- der Infrarotstrahlungsadsorption bei 9,58 Mikron und.9,45 Mikron untersucht· Die Meht-Kristallinität läßt sich, a) durch eine geringere Infrarotadsorption bei 9»58 Mikron als bei 9»45 Mikron--.-und b) keiner Änderung des Spannungs-Dehnungs-Verhältnisses sowie durch Mchtbeugung der Röntgenstrahlen bestimmen. "
Wie vorstehend ausgeführt, besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß auf der Oberfläche eines geformten, zu überziehenden Gegenstandes ein latex der vorstehend beschriebenen Polymerzusammensetzung abgelagert und der Überzug durch Wärme, die auf- den Überzug durch Leitung,' Strahlung oder alternativ einer Kombination aus Leitung und Strahlung, d.h. einem nichtleitenden Verfahren angewandt wird, bei ausreichend hoher Temperatur, um einen kontinuierlichen Überzug zu ergeben, getrocknet wird.
Die bei der praktischen 'Ausfuhrung der vorliegenden Erfindung angewandten Mischpolymeren lassen sieh einfach durch an sich ι-, bekannte Polymerisationsverfahren herstellen, bei denen Latexe oder metastabile Dispersionen des Polymeren in einem wässrigen Trägerstoff erhalten werden. Im typischen Fall haben derartige Latexe Teilchengroßen im Bereich von etwa 500 % bis etwa 3000 Ä und eine relativ niedrige Viskosität, d. h* ein Latex mit einem Gehalt von 50 Gew.-^ Polymerfeststoffen hat ohne Zugabe von Verdickungsmitteln eine Viskosi- '« tat von wenigerals 10 Oentipoisen. Eine große Vielzahl von
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Unterlagen läßt sich vorteilhaft mit den Überzügen gemäß der Erfindung behandeln. Zu derartigen unterlägen gehören Papier sowohl der überzogenen als auch der unüberzogenen Art sowie' Papiere, die aus anderen Fasern als Holzeellulose hergestellt sind, und Metallfolien, wie sie; z. B. aus Aluminium oder Goldfolie erhalten werden, Zu vorteilhaft überziehbaren Substraten gehören auch synthetische harzartige Mime und Folien,; wie sie z.B. aus den harzartigen Polyolefinen, wie Polyäthylen, Polypropylen,und harzartigen Mischpolymeren davoni einschließlich sowohl der verzweigten alsauch der geradkettigen Art, sowie aromatische Alkenylharzfolien? hergestellt werden. Mit dem Ausdruck "Film oder Folie" ist eine dünne Schicht , eines Filmes mit einer Stärke bis zu etwa 0,25 mm ^nd "günstigerweise bis zu etwa 0,15 mm zu verstehen. Unter dem Ausdruck "aromatische Alkenylharze" ist ein festes Polyrnferes aus einer oder mehreren polymerisierbaren aromatischen Alkaliverbindungen zu verstehen. Das Polymere oder Mischpolymere enthält in chemisch gebundener Form mindestens 50 Gew.-^ mindestens einer aromatischen Alkenylverbindung der allgemeinen Formel·
Ar-C=GH2
worin Ar einen aromatischen Kohlenwasserstoffrest oder einen aromatischen Halogenkohlenswasserstoffrestder Benzolreihe und R ein Wasserstoffatom oder den Methylrest bedeutet. Beispiele für derartige aromatische Alkenylharze sind die festen Homopolymeren aus Styrol, α-Methylstyrol, o-Methylstyrol, '
109826/1231 BAD oRlG,NAL
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■m~Methylstyrol,p~Methylstyrol, ar-Äthylstyrolen, ar-Vinylxylolen, ar-Chlorstyrölen oder ar-Bromstyrolen sowie die ie-' sten Mischpolymeren von zwei oder mehr derartiger aromatischer Alkenyl verbindungen mit kleineren Mengen anderer leicht polymerisierbarer olefinischer Verbindungen, wie Diyinylbenzöl, Methylmethacrylat oder Acrylnitril und dergleichen.
In der Praxis ist die Erfindung auch für andere thermoplastische harzartige bekannte Materialien sehr brauchbar, wozu solche gehören, die aus Polymeren und Mischpolymeren von Methylmethacrylat,, beispielsweise dessemHomopolymeren oder den Copolymeren desselben mit Vinylidenchlorid, thermoplastische Polymere und Mischpolymere von Vinylchloridr einschließlich homopolymerem Vinylchlorid, thermoplastische Ester- und Itherderiv^te von CellulOSe,. einschl-ießlich Celluloseacetat, Cellulosepropionat, Gelluloseacetatbutyrat und Äthylcellulose bestehen. Andere hydrophobe thermoplastische Harze, die sich günstig gemäß der vorliegenden Erfindung behandeln lassen, sind chlorierte Polyolefine, wie chloriertes Polyäthylen und chloriertes Polypropylenj sowie thermoplastische Mischpolymere von Vinylidenchlorid mit einem oder mehreren derartigen Monomeren, wie Vinylchlorid, Acrylaten und Estern, wie Äthylacrylat und Äthylpropylat. .
Ebensolsssen sich günstig gemäß der vorliegendon Erfindung Folien aus synthetischen linearen Polyestern behandeln. Synthetische lineare Polyester werden durch Umsetzung von
Terephthalsäure, Dialkylterephthalaten oder esterbildenden Derivaten derselben mit einem Ölykol der Reihe HO (GH2) n0H hergestellt, worin η eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis i'st.. Biese können auch bis zu 20 Gew.—fo einer zweiten Säure oder eines Esters derselben enthalten, wobei die zweite Säure aus Isophthalsäure, Dibenzoesäure, Hexa-hydro-terephthalsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure, Näphthalinsäure, 2,5-Dimeiihylterephthalsäure und Bis-p-carbdxyphenoicyäthgtii bestehen kann« Auch die Polycarbonamide lassen sich erfolg-' reich, gemäß der Erfindung behandeln. ι
Die trberzugspOlymeren, die gemäß der Erfindung eingesetzt werden können, lassen sich grob in zwei Kategorien unterteilen, diejenigen, die.relativ hart sind und diejenigen, die weniger hart sind * Zu dan härteren Polymeren gehören diejenigen, die den größten Anteil von Vinylidenchlorid enthalten, d. h. Mengen von etwa 84- "bis- 8? % und die weicheren weisen im allgemeinen 80 bis 84■■■# Vinylidenchlorid auf. Diese Härte läßt sich jedoch gemäß bekannten Verfahrensweisen durch Auswahl geeigneter Comonomerer modifizieren. So stellt, falls eine maximale Blockbeständigkeit und Härte des Tiber züge s gewünscht wird, ein Vinylidenehlorid-Methylmethacrylat'-Misch— polymeres das härteste Material dar, während bei höheren Anteilen von Äthylaerylat und den höheren Acrylaten eine Heigung zum Abfall der Härte eintritt, wie es auch bei Einverleibung kleinerer Mengen von Butadien der - lall ist * 'J)ie gemäß der vorliegenden Erfindung jzur Anwendung kommenden Latexe
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bilden bei Haumtemperatur (etwa 250C) keine Filme, wenn sie nicht plastifiziert sind. Plastifizierte Latexe, die kontinuierliche Filme bei 250C bilden, liegen außerhalb des Bereiches der Erfindung, da sie nicht ausreichende Trenrischichteigenschäften oder die bei Verwendung der vorstehend ausgeführten Mischpolymeren beschriebenen Stabilitäten und Vorteile ergeben.
Die gemäß der Erfindung angewandten Latexe lassen sich vor dem Aufziehen gemäß an sieh bekannten Verfahren mit solchen Zusätzen, wie sie für den speziellen Endzweck gewünscht werden, verarbeiten.. So können Farbstoffe, Pigmente, Füllstoffe und Gleitmittel, wie Talk und Wachs, in diese Latexe einverleibt werden, ohne daß ihre wesentlichen Eigenschaften gestört werden. Vorteilhafterweise werden Wachse zur Herstellung von blockfreien Überzügen bei 500G in einem Anteil von etwa 2 bis 10 Gew.~$ des Gesamtfeststoffgehaltes der Überzugsmassen zugegeben. Am günstigsten werden derartige Wachse in einer Menge von etwa 3 bis 6 $ angewandt. Es ist günstig, wenn diese Wachse durch ein Emülsionsumkehrverfahren hergestellt werden, wobei ein Wachs geschmolzen und ein anionisches oberflächenaktives Mittel oder eine- Seife darin in einer Menge von etwa 5 bis 30 $ des Gewichtes des Waches einverleibt wird. Zu geeigneten Wachsen gehören z. B. Morpholinstearat, Kaliumoleat und Matriumoleat. Wenn das geschmolzene Wachs und die Seife eine einheitliche Mischung gebildet haben, wird das Gemisch mit Hochgeschwindigkeitsbewegung zu Wasser zugegeben, so daß sich eine Emulsion oder Suspension des Wachses in Wasser er-
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...■.- 9 -■■'. ■■■ ; ; "-. ■..";■"
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gibt. Das emulgierte Wachs hat einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von etwa 0,5 bis etwa 2 Kikron und vorteile hafterweise einen Bereich von etwa Q, T bis 0,5 Mikron. Peinzerteilter Talk wird häufig in einem Anteil zwischen etwa 0,1 bis 5 Gew.-fo des Gesamtgewichtes der Masse und .vorzugsweise zwischen etwa 1 bis 5 Gew,-$dispergiert, um verbesserte Gleiteigensehaften zu ergeben, so daß eine ausreichende Reibung des erhaltenen Films relativ konstant bis zu einer temperatur von etwa 600G aufrechterhalten wird. Beim Überziehen des Gegenstandes ist es im allgemeinen günstig, bei·einer Temperatur zwischen etwa 5 und3Q0G zu überziehen. Dies kann durch Aufpinseln, Eintauchen, Aufsprühen und Anwendung von Übertragungswalzen erfolgen. ■ · .
Nachdem der Gegenstand überzogen ist, ist es wesentlich und kritisch, daß der Überzug feuchtverbleibt, bis die Temperatur der Polymer te ilchen a.ie Filmbil dungs temperatur^ erreicht hat. Deshalb ist Konvektionsheizung mit trockenei? iiuft nicht zufriedenstellend, da das Wasser verdampft und die Teilchen zu kühl werden, bevor sie ihre Filmbildungstemperatur erreicht haben, so daß sieh im allgemeinen ein trockener, aiiaubartiger? nichtkontinuierlieher ttberzug ergibii. Die Überzüge vorzugsweise mittels Strrahlungswärme getrocknet und zen, die auf beide Saiten des ikibs-fcrates aufgetbra<sht wird, und/oder durch Konduktionswa^Sie, die auf die Seite äee Substrates, die von detm liberzug abgekehrt ist, aufgetragen
BAD
Eine Kombination der beiden Verfahren läßt sieht leicht und erfolgreich anwenden. Auf diese Weise wird das Wasser in dem Latex zusammen mit den Harzteilchen auf Mlmbil dungs tempera-* * tür erhitzt. Das Wasser kann dann als Dampf entweichen, und es ergibt sich ein glatter kontinuierlicher Überzug. Im allgemeinen werden diese Überzüge bei einer Temperatur gerade unterhalb der !Temperatur, der das Substrat üblicherweise standhält, falls die Substrate aus orientierten synthetischen harzartigen Stoffen), wie Polystyrol oder Polypropylen» bestehen, getrocknet. Die genaue Oberflächentemperatur, bei der diese Trocknung erfolgt, ist unbekannt, da äußerst komplizierte physikalische Erscheinungen auf der Oberfläche des trocknenden Filmes erfolgen. Jedoch läßt sich aus den Lufttemperaturen und den Anzeigungen von Oberflächenpyrometern schlieiien, daß die Trocknungstemperaturen des Filmes häufig im Bereieh zwischen: etwa 60 und 930C liegen, wenn ein orientierter Polystyrolfilm als Substrat verwendet wird.
Zum Zweck der weiteren Erläuterungen wurden Latexe aus Poly-' meren der in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Zusammen^· Setzungen hergestellt;
Tabelle Gewlohtisanteil Monomere
85/12/2
10/5/85
14/6/80 = ; Acrylnitril/^utylacryla^
Vinylidenchlorid
15/5/80 Methylmetiaacrylat/Octylacrylat/
. Vinylidenchloria
7/9/84 Methylacrylat/Octylacrylat/
Vinylidenchlorid ■
13/2/85 " Aarylnitril/Octylacryiat/
; Vinylidenchlorid
IO/5/2/83 ' Acrylnitril/Octylacrylat/
Yinylclilorid/VinylxdenclLLorid
IO/3/87 · Ithylacrylat/Butylaerylat/
Vinylidenchlorid
10/5/2/83 Acrylnitril/Octadecylacrylat/
Butadien/Yinylidenchlörid I
Die erhaltenen Latexe enthalten 50 Grew. -?δ Jest stoffy Anteile der Latexe wurden durch Strahlungswärme unter Bildung, einer 0,05 mm starken Folie getrocknet, die zu Bewert||ngs25wecken verwendet wurde. Ein" Teil der Polie wurde unter Verwendung eines InfrarotSpektroskopes untersucht und die Absorption bei 9,58 Mikron und bei9,45 Mikron beobachtet* wobei in jedem Fall bei 9»58 Mikron eine geringere Absorption beobachtet wurde. Aufgrund^der Röntgenbeugung ergibt sich keine Kriötallinität der Proben. Anteile der Proben wurden bei einer Temperatur von 500C während 6 Monaten bei 50\ tf° relativer Feuchtigkeit gelagert und erneut durch Infrarot- und Röntgenverfahren untersucht. Es wurde keine Änderung beobachtet. Spannungs-Dehnungs-Kurven wurden ebenfalls mit Proben der Folie sowohl vor als auch nach der Lagerung hergestellt und dabei keine Änderung.beobachtet* Jeder Latex wurde zum Ober-
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ziehen eines orientierten Polystyrolfilmes von einer Stärke von etwa 0,025 mm verwendet. Jeder latex wurde in folgender Weise vor dein Überziehen verarbeitet. 1000 Gewichtsteile Latex (50 Gew.-$-Feststoff) wurden mit 22 Teilen einer 10-gew.-^igen wässrigen Ammoniaklösung behandelt. Hierzu wurden 125 Teile einer Carnauba-Wachsdispersion (20 Gew.-fo Wachs), 14,3 Teile einer wässrigen Talkdispersion (35 Talk) und 5 Teile einer 10 $igen Lösung von Satriumoleat zur förderung.. der Dispersion des Talks zugegeben. Die verarbeiteten Latexe wurden als feuchte Filme auf ein Polys-tyro Isubstrat mit einer Dicke aufgegossen, die ausreichte, um einen Trockenüberzug von 0,005 mm Stärke zu ergeben. Der feuchte Film wurde getrocknet, indem er durch einen Strahlungswärmeofen während einer ausreichenden Zeitdauer zur Bildung eines kontinuierlichen anhaftenden Filmes geführt wurde, ohne daß das orientierte Polystyrol schrumpfte oder desorientiert wurde. Die erhaltenen Überzüge waren blockfrei, leicht wärmeversiegelbar und zeigten verbesserte Grenzschichteigenschaften. Sie waren weiterhin klar, durchsichtig und kontinuierlich.
In ähnlicher Weise wie im vorstehenden wurden die verarbeiteten Latexe auf 0,025 mm Dicke orientierte Polypropylenfilme, orientierte Polyäthylenfilme, einen aus einem Mischpolymeren von 85 Vinylidenchlorid und 15 Gew.-^ Vinylchlorid hergestellten film, einen 0,07 mm dicken Ithylcellulosefilm, einen 0,025 mm dicken Celluloseacetatbutyratfilm, auf 0,02 mm starke Polyäthylenphthalat-, Polycaprolactarn-,
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Kraftpapier-, Aluminiumfolie sowie Stahlfolie mit Birkenfurnierung mit gleich, guten Ergebnissen aufgetragen. Um die Haftung des Überzuges auf der Unterlage noch weiterhin zu verbessern, kann es günstig sein, eine Oberflächenbehandlung vorzunehmen, wie z. B. Corona-Entladung, OzOnisierung, Sulfonisierung und zwischenliegende Grundüberzüge, wie sie auf dem lachgebiet bekannt sind»
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Claims (5)

Patentansprüche
1.) Verfahren zum Überziehen einer Unterlage durch Ablagerung eines Vinylidenchloridmischpolymeren in form einer wässrigen Dispersion des Polymeren auf der Oberfläche der/Unterlage, Trocknen der wässrigen Dispersion und Schmelzen oder Sintern des Polymeren, dadurch gekennzeichnet, daß als Mischpolymeres ein nicht-kristallines Interpolymeres verwendet wird, welches in.chemisch ,gebundener Jorm a) * 80 bis 87 Gew.S Vinylidenchlorid, b) 8 bis 20 Gew.-% eines der Monomeren Methylacrylat, Methylmet acryl at, Ithylacrylat, Acrylnitril oder Mischungen davon und cj. nicht mehr als 9 Gew.-°ß> eines der Monomeren Vinylchlorid, Butadien und Alkylacrylaten, deren Alkylgruppe 2 bis Kohlenstoffatome aufweist, außer wenn das Monomere b) aus Äthylacrylat besteht, wobei dann die Alkylgruppe mindestens 3 Kohlenstoffatome aufweist, oder Gemische derselben enthält.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Interpolymeres mit einem Gehalt von 2 bis 5 Gew.-# des oder der Monomeren c) verwendet wird.
3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch Binzelensatz oder durch kontinuierliche Polymerisation des Monomergemisehes in wässriger Sus-
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pension erhaltenes liiterpol^eres verwendet
4·) Verfahren nach Anspruch1 Häs 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgelagerte wässrige Dispersion getrocknet und
das-iölymere gesenmolzen oder gesintert wird, indein
Wärme aixf die Unterlage angewandt wird.
5.) Teriahren nach Anspruch 1 Ms 4·» dadurch gekennzeichnet, daß zu der wässrigen Dispersion des Polymeren vor der
Ablagerung der Dispersion^^ auf der■" OTberiläone der unterlage ein Wachs zugegeben wird.
6,.-)' Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch^gekennzeichnet, daß die wässrige Dispersion auf dem Substrat in einer
Menge abgelagert wird, die eine geschmolzene oder gesinterte Schicht mit einer Stärke τοη mindestensKQ1Il· Mikron ergibt* . ·
ÖAD
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