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Taschenbuch der Kunststoff-Additive Stabilisatoren, Hilfsstoffe, Weichmacher, Füllstoffe, Verstärkungsmittel, Farbmittel für thermoplastische Kunststoffe 3. Ausgabe Herausgegeben von Dr. R. Gächter und Dr. H. Müller mit Beiträgen von Dr. H. Andreas, Drs. A.L. Berg, Kurt Berger, Dipl.-Ing. K.-D. Böhme, Dr. W. Damm, Dr. W. Freitag, Dr. F. Gugumus, Dr.-Ing. D. Hepp, Dr. E. Herrmann, Dr. G. Heyn, Dipl.-Ing. H. Hurnik, Ir., J. Jansen, Dr.-Ing. R. Kleinholz, Dr. R. Leimgruber, Dr. J. Lorenz, Dipl.-Ing. L. Meier, Dr. H. Müller, Dr. G. Pfahler, Dr. T. Riedel, Dr. H.P. Schlumpf, Dr. R. Stolze und Dr. J.H. Troitzsch Carl Hanser Verlag München Wien

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Taschenbuch derKunststoff-AdditiveStabilisatoren, Hilfsstoffe, Weichmacher,Füllstoffe, Verstärkungsmittel, Farbmittelfür thermoplastische Kunststoffe

3. Ausgabe

Herausgegeben vonDr. R. Gächter und Dr. H. Müller

mit Beiträgen vonDr. H. Andreas, Drs. A.L. Berg, Kurt Berger, Dipl.-Ing. K.-D. Böhme,Dr. W. Damm, Dr. W. Freitag, Dr. F. Gugumus, Dr.-Ing. D. Hepp,Dr. E. Herrmann, Dr. G. Heyn, Dipl.-Ing. H. Hurnik, Ir., J. Jansen,Dr.-Ing. R. Kleinholz, Dr. R. Leimgruber, Dr. J. Lorenz,Dipl.-Ing. L. Meier, Dr. H. Müller, Dr. G. Pfahler, Dr. T. Riedel,Dr. H.P. Schlumpf, Dr. R. Stolze und Dr. J.H. Troitzsch

Carl Hanser Verlag München Wien

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Inhaltsverzeichnis

1 AntioxidantienDr. Franfois Gugumus, Basel

1.1 Einführung : 11.2 Autoxidation von Kunststoffen 3

1.2.1 Allgemeine physikalisch-chemische Prozesse . . . 31.2.2 Autoxidation von Polypropylen (PP) 61.2.3 Autoxidation von Polyethylen (PE) 91.2.4 Autoxidation von Polybuten-1 (PB) 111.2.5 Autoxidation von Styrolpolymeren 111.2.6 Autoxidation von Polyamiden (PA) 141.2.6.1 Aliphatische Polyamide 141.2.6.2 Aromatische Polyamide 151.2.7 Autoxidation von Polyurethanen (PUR) 161.2.8 Autoxidation von Polycarbonat (PC) 181.2.9 Autoxidation von Polyacetalen (POM) 191.2.10 Autoxidation von Polyalkylenterephthalaten . . . 221.2.11 Autoxidation von thermoplastischen Elastomeren

auf Basis Polyetherester 261.3 Wirkungsweise von Antioxidantien 26

1.3.1 Stabilisierung durch kettenabbrechendeAntioxidantien 27

1.3.2 Stabilisierung durch präventiveAntioxidantien 28

1.3.3 Synergismus von Antioxidantien 301.4 Anforderungen an Antioxidantien 31

1.4.1 Verfärbungstendenz 321.4.2 Thermische Stabilität 331.4.3 Hydrolytische Stabilität 331.4.4 Flüchtigkeit . . , X 341.4.5 Löslichkeit und Verträglichkeit von Additiven

in Polymeren, Migration und Extraktion . . . . 351.4.6 Löslichkeit von''Additiven in Lösemitteln,

Emulgierbarkeit 371.4.7 Handhabung und Sicherheit 37

1.5 Einarbeitung von Antioxidantien 381.6 Prüfung von Antioxidantien 38

1.6.1 Untersuchungen an Modellsystemen 391.6.2 Praxisbezogene Prüfmethoden 40

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X Inhaltsverzeichnis

1.7 Strukturen; Liste der Antioxidantien und Kurzzeichen . . . 421.8 Praxis der Stabilisierung 50

1.8.1 Stabilisierung von Polypropylen (PP) 501.8.1.1 Verarbeitungsstabilisierung 511.8.1.2 Langzeitstabilisierung 551.8.2 Stabilisierung von Polyethylen (PE) 651.8.2.1 Stabilisierung von Polyethylen hoher Dichte

(PE-HD) 651.8.2.2 Stabilisierung von Polyethylen niedriger Dichte

(PE-LD) 701.8.2.3 Stabilisierung von linearem Polyethylen niedriger

Dichte (PE-LLD) 701.8.2.4 Stabilisierung von vernetztem Polyethylen . . . . 731.8.3 Stabilisierung von Polybuten-1 (PB) 741.8.4 Stabilisierung von Styrolpolymeren 751.8.4.1 Stabilisierung von Standardpolystyrol (PS) . . . . 75

.8.4.2 Stabilisierung von S A N 76

.8.4.3 Stabilisierung von schlagfestem Polystyrol (PS-I) . 76

.8.4.4 Stabilisierung von ABS 79

.8.4.5 Stabilisierung von thermoplastischen Elastomerenauf Styrolbasis 83

.8.5 Stabilisierung von Polyamiden (PA) 86

.8.5.1 Stabilisierung von aliphatischen Polyamiden . . . 86

.8.5.2 Stabilisierung von aromatischen Polyamiden . . . 89

.8.6 Stabilisierung von Polyurethanen (PUR) 901.8.7 Stabilisierung von Polycarbonat (PC) 921.8.8 Stabilisierung von Polyacetalen (POM) 941.8.9 Stabilisierung von Polyalkylenterephthalaten

(PET, PBT) 961.8.10 Stabilisierung von thermoplastischen Elastomeren

auf Basis Polyetherester 99Technologischer Trend und Ausblick 100Verzeichnis der Handelsnamen und Hersteller vonAntioxidantien .J 101Literatur ;' . 1 0 3

2 MetalldesaktivatorenDr. Helmut Müller, Basel

2.1 Einleitung 1092.2 Wirkungsweise von Metalldesaktivatoren 1112.3 Anforderungen an Metalldesaktivatoren 113

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Inhaltsverzeichnis XI

2.4 Stoffklassen 1142.5 Prüfung von Metalldesaktivatoren 1172.6 Praxis der Stabilisierung von Polyolefinen bei Kupferkontakt 119

2.6.1 Polyethylen 1202.6.1.1 Vernetztes Polyethylen 1232.6.2 Polypropylen und Copolymerisate 1242.6.3 Metalldesaktivatoren als Costabilisatoren in gefüll-

ten und verstärkten Polyolefinen , . . 1252.7 Verzeichnis der Handelsnamen und Hersteller von Metall-

desaktivatoren 1302.8 Literatur 131

3 LichtschutzmittelDr. Franfois Gugumus, Basel

3.1 Einführung 1333.2 Photoabbau von Kunststoffen 135

3.2.1 Das Ultraviolettspektrum des Sonnenlichts . . . 1353.2.2 Abbaumechanismen in Kunststoffen . . . .- . . 1383.2.2.1 Physikochemische Prozesse bei der Lichtabsorption 1383.2.2.2 Schematischer Ablauf der Photooxidation . . . . 1423.2.2.3 Photooxidation von Polyolefinen 1443.2.2.4 Photooxidation von Styrolpolymeren 1533.2.2.5 Photooxidation von Polyvinylchlorid 1563.2.2.6 Photooxidation von Polyacrylaten . . . . . . . 1593.2.2.7 Photooxidation von Polyurethanen 1613.2.2.8 Photooxidation von Polycarbonaten 1653.2.2.9 Photooxidation von Polyacetalen 1673.2.2.10 Photooxidation von Polyamiden 1683.2.2.11 Photooxidation von linearen Polyestern 1733.2.2.12 Photooxidation von thermoplastischen Polyester-

Elastomeren. . . , 1753.2.2.13 Photooxidation yon.Polyphenylenether . . . . . . 1753.2.2.14 Photooxidation,|Von Polysulfonen 179

3.3 Wirkungsmechanismen von Lichtschutzmitteln . . . . . . 1803.3.1 UV-Absorber ^ 1813.3.2 Quencher (Löscher) 1903.3.3 Hydroperoxidzersetzer 1953.3.4 Radikalfänger 195

3.4 Prüfung von Lichtschutzmitteln 2013.4.1 Bewitterung in Geräten (Kurzprüfung der Wetter-

beständigkeit) 202

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XII Inhaltsverzeichnis

3.4.2 Bewitterung im Freien (Prüfung der Wetterbestän-digkeit im Naturversuch) 206

3.4.3 Einfluß der Pigmentierung bei der Prüfung vonLichtschutzmitteln 207

3.5 Praxis der Lichtstabilisierung 2093.5.1 Löslichkeit, Verträglichkeit, Migration und Extrak-

tion von Lichtschutzmitteln 2093.5.2 Praktische Aspekte der Lichtstabilisierung . . . . 2113.5.3 Strukturen der behandelten Additive 2113.5.4 Polypropylen 2203.5.5 Polyethylen 2343.5.5.1 Polyethylen hoher Dichte 2343.5.5.2 Polyethylen niedriger Dichte 2373.5.5.3 Lineares Polyethylen niedriger Dichte 2443.5.6 Styrolpolymerisate 2473.5.7 Polyvinylchlorid 2513.5.8 Polyacrylate und Polymethacrylate 2553.5.9 Polyurethane 2563.5.10 Polycarbonat 2613.5.11 Polyacetale 2633.5.12 Polyamide '. 2653.5.13 Lineare Polyester 2693.5.14 Polyphenylenether 270

3.6 Verzeichnis der Handelsnamen und Hersteller vonLichtschutzmitteln 270

3.7 Literatur 272

4 PVC-StabilisatorenDr. Holger Andreas, Bensheim

4.1 Die wirtschaftliche und technische Bedeutungder PVC-Stabilisatoren . 283

4.2 Thermische Schädigung und Stabilisierung von PVC . . . . 2844.2.1 Schädigung durch (thermische Einflüsse 2844.2.2 Wirkungsweise vqn Thermostabilisatoren . . . . 288

4.3 Die verschiedenen ProduktgVuppen und ihre spezifischen,chemischen und anwendungstechnischen Besonderheiten . . 2934.3.1 Organozinnstabilisatoren 2934.3.1.1 Organozinnmercaptide und-sulfide 2944.3.1.2 Organozinncarboxylate 2984.3.1.3 Richtrezepturen 2994.3.2 Metallcarboxylatstabilisatoren 300

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Inhaltsverzeichnis XIII

4.3.2.1 Barium/Cadmium-Stabilisatoren 3034.3.2.2 Barium/Zink-Stabilisatoren 3064.3.2.3 Calcium/Zink-Stabilisatoren 3084.3.3 Bleistabilisatoren 3094.3.4 Sonstige metallhaltige Stabilisatoren 3114.3.5 Metallfreie Stabilisatoren 3124.3.6 Costabilisatoren 3144.3.6.1 Organische Phosphite 3144.3.6.2 Epoxyverbindungen 3174.3.6.3 Polyole 3194.3.6.4 Antioxidantien 3194.3.6.5 1,3-Diketone, Dihydropyridine, ß-Ketocarbon-

säureester 3204.4 Prüfverfahren . 322

4.4.1 Prüfung der Thermostabilität 3234.4.1.1 Statischer Hitzetest 3234.4.1.2 Dynamischer Hitzetest 3244.4.1.3 Dehydrochlorierungs-Test 3254.4.1.4 Prüfung der Reststabilität 3254.4.2 Prüfung des Einflusses von Thermostabilisatoren

auf das Verarbeitungsverhalten 3254.4.3 Prüfung von elektrischen Eigenschaften 3264.4.4 Prüfung auf Fogging-Verhalten 3274.4.5 Prüfung

auf Wetter- und Lichtbeständigkeit 3274.5 Ausblick und technologischer Trend 3284.6 Verzeichnis der Handelsnamen und Hersteller von

PVC-Stabilisatoren in Westeuropa, Japan und USA . . . . 3304.7 Literatur 338

5 WeichmacherDipl.-Ing. Ludwig Meier, Ludwigshafen

5.1 Historischer Überblick . | 3415.2 Begriffsdefinitionen . . . / 342

5.2.1 Weichmacher und Weichmachung 3425.2.2 Antiweichmacher und Antiweichmachung . . . . 3445.2.3 Weichmachung von PVC mit hochpolymeren

Modifiziermitteln 3465.3 Theorien zur Weichmachung und Weichmacherwirkung . . 347

5.3.1 Gleittheorie 3475.3.2 Solvatationstheorie 347

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XIV Inhaltsverzeichnis

5.3.3 Thermodynamische Theorie 3485.3.4 Polaritätstheorie 349

5.4 Einärbeitungsmethoden 3505.4.1 Cellulosederivate 3505.4.2 Kunststoffdispersionen 3515.4.3 PVC-Plastisole 3515.4.4 PVC-Mischungen, Dry-blends, Agglomerate . . . 353

5.5 Auswahl von Weichmachern 3575.5.1 Verträglichkeit von Weichmachern 358

5.6 Technologische Funktionen 3605.6.1 Löse- und Gelierverhalten 3615.6.2 Auswirkungen auf die Härte 3635.6.3 Auswirkungen bei mechanischer Belastung . . . . 3655.6.4 Auswirkungen auf die Tieftemperaturflexibilität . 3665.6.5 Auswirkungen auf das Verhalten bei elektrischer

Belastung 3695.6.6 Verhalten in der Wärme 3735.6.7 Einfluß von Weichmachern auf die optischen Eigen-

schaften von PVC 3745.7 Verhalten von Weichmachern gegenüber Umwelteinflüssen . 375

5.7.1 Extraktion von Weichmachern durch Wasser . . . 3755.7.2 Verhalten von Weichmachern gegenüber chemi-

schen Flüssigkeiten 3765.7.3 Verhalten von Weichmachern gegenüber Lösemit-

teln und rein organischen Flüssigkeiten 3765.7.4 Verhalten von Weichmachern gegenüber Gasen und

Dämpfen 3775.7.5 Verhalten von Weichmachern gegenüber feuchten

Gasen und Dämpfen 3775.7.6 Spannungsrißbildung durch Weichmacher bei Kon-

takt mit thermoplastischen Kunststoffen 3785.7.7 Verhalten gegenübepfesten Kontaktstoffen . . . . 3785.7.8 Bewitterungsverhalten von Weichmachern . . . . 3795.7.9 Gewerbehygiene i 3795.7.10 Weichmacher inüKontakt mit Bedarfsgegenständen

und Lebensmitteln 3805.7.11 PVC-weich für medizinische Artikel 380

5.8 Prüfung von Weichmachern 3815.9 Das Weichmachersortiment 383

5.9.1 Phthalate 3865.9.2 Monocarbonsäureester 3975.9.2.1 Ester der Essig-, Propion- und Buttersäure . . . . 398

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Inhaltsverzeichnis XV

5.9.2.2 Ester der Ethylbutter- und Ethylhexansäure . . . 3985.9.2.3 Glykolsäureester 3985.9.2.4 Benzosäureester 3995.9.2.5 Epoxidierte Fettsäureester 3995.9.3 Spezialweichmacher auf Basis Phthalsäuren . . . 4005.9.4 Aliphafische Dicarbonsäureester 4015.9.5 Phosphate 4085.9.6 Polyesterweichmacher/Polymerweichmacher . . . 4125.9.7 Trimellitsäureester 4155.9.8 Zitronensäureester 4175.9.9 Sulfonsäureester und Sulfamide 4185.9.10 Alkohole, Ether, Ketone 4195.9.11 Abietinsäureester 4195.9.12 Polymerisierbare Weichmacher 4195.9.13 Elastomere als hochmolekulare Weichmacher für

PVC 4205.9.14 Sekundärweichmacher; Extender 4215.9.14.1 Kohlenwasserstoff 4225.9.14.2 Chlorierte Kohlenwasserstoffe . . 422

5.10 Technologischer Trend und Ausblick 4255.11 Kurzzeichen für Weichmacher nach DIN 7723 (Dezember

1987) 4265.12 Verzeichnis der Handelsnamen und Hersteller von Weichma-

chern 4275.13 Literatur 440

6 Gleitmittel und verwandte HilfsstoffeDr. Tomas Riedel, Gersthofen

6.1 Einführung 4436.1.1 Additive für die Lösung von Verarbeitungs-

problemen . . .'/ 4436.1.2 Definitionen und|Abgrenzungen 4446.1.3 Wirtschaftliche Bedeutung der Gleitmittel . . . . 445

6.2 Wirkungen der Gleitmittel 4476.2.1 Zum Verständnis der Gleitwirkung 4476.2.2 Innere Gleitwirkungen 449672.2.1 Viskositätserniedrigung 451

' 6.2.2.2 Scherverflüssigende und dissipationsminderndeWirkung 453

6.2.3 Äußere Gleitwirkungen 454

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XVI Inhaltsverzeichnis

6.2.3.1 Trennwirkung 4556.2.3.2 Plastifizierverzögernde (reibungsmindernde)

Wirkung 4566.2.3.3 Verhindern von Schmelzebruch 4576.2.4 Beeinflussung von Fertigteiloberflächen 4596.2.4.1 Formtrenneffekt 4596.2.4.2 Slipwirkung 4606.2.4.3 Antiblock- und Antislipwirkung 4616.2.5 Sonstige Wirkungen von Gleitmitteln 4616.2.5.1 Dispergierwirkung 4616.2.5.2 Hydrophobierung 4646.2.5.3 Bindefähigkeit 464

6.3 Prüfung von Gleitmitteln 4656.3.1 Stoffcharakterisierung 4656.3.2 Prüfungen an Kunststoffschmelzen 4686.3.2.1 Kapillarviskosimetrie 4686.3.2.2 Spiraltest 4696.3.2.3 Prüfung der Bindenahtfestigkeit 4696.3.2.4 Entformungskraft 4706.3.2.5 Laborkneter (Plastograph) 4706.3.2.6 Meßextruder (Extrusiometer) 4726.3.2.7 Schmelzefestigkeit 4756.3.2.8 Walztests 4766.3.3 Prüfungen am Fertigteil 4776.3.3.1 Glanz und Glätte 4776.3.3.2 Slipmessungen 477

6.4 Produktgruppen und ihre Eigenschaften 4786.4.1 Struktur-Wirkungs-Beziehungen 4786.4.2 Die wichtigsten Produktgruppen 4786.4.2.1 Fettalkohole und ihre Dicarbonsäureester . . . . 4806.4.2.2 Fettsäureester des Glyzerins und anderer kurz-

kettiger Alkohole ,y, 4806.4.2.3 Fettsäuren . . .f. 4816.4.2.4 Fettsäureamide .| 4816.4.2.5 Metallseifen . . ,\ 4816.4.2.6 Oligomere Fettsäureester (Fettsäure-Komplexester) 4816.4.2.7 Fettsäureester langkettiger Alkohole 4826.4.2.8 Montansäure, ihre Ester und Seifen 4826.4.2.9 Polare Polyethylenwachse und ihre Folgeprodukte 4836.4.2.10 Unpolare Polyolefinwachse 4836.4.2.11 Natürliche und synthetische Paraffine 4846.4.2.12 Fluorpolymere 484

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Inhaltsverzeichnis XVII

6.4.2.13 Kombinationsgleitmittel 4856.4.3 Produkte und typische Kennwerte 485

6.5 Praxis der Gleitmittelanwendung 4886.5.1 Gleitmittel für PVC 4896.5.2 Gleitmittel für Styrolpolymerisate 4916.5.3 Gleitmittel für Polyolefine 4946.5.4 Gleitmittel für technische Thermoplaste 496

6.6 Ausblick auf zukünftige Entwicklungen 4986.7 Verzeichnis der Handelsnamen und Lieferanten von Gleitmit-

teln in Westeuropa 4996.8 Literatur 503

7 Hochpolymere PVC-VerarbeitungshilfsmittelDipl.-Ing. K.-D. Böhme, Darmstadt

7.1 Grundlagen des PVC-Gemischs 5057.1.1 Allgemeines 5057.1.2 Geschichtliche Entwicklung der hochpolymeren

PVC-Verarbeitungshilfsmittel . . . : 5057.2 Beschreibung 506

7.2.1 Definition 5067.2.2 Wirkungsweise 5077.2.2.1 Verkürzung des Plastifiziervorgangs 5077.2.2.2 Verbesserung der Theologischen Eigenschaften im

thermoplastischen Zustand 5117.2.2.3 Verbesserung der mechanischen Eigenschaften im

thermoelastischen Zustand 5157.2.2.4 Einfluß auf die Eigenschaften von PVC-hart im

Festzustand 5157.2.3 Physiologische Unbedenklichkeit 5157.2.4 Charakterisierung 5167.2.5 Produktgruppen . .,/T 5177.2.5.1 Produktgruppe des unteren Molmassebereichs . . 5177.2.5.2 Produktgruppe des^mittleren Molmassebereichs. . 5177.2.5.3 Produktgruppe des oberen Molmassebereichs . . 5177.2.5.4 Produktgruppe der Methylmethacrylat/Styrol-

Copolymerisate 5187.3 Anwendung 518

7.3.1 Allgemeines 5187.3.2 Verarbeitungs verfahren 5187.3.2.1 Extrusion 518

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XVIII Inhaltsverzeichnis

7.3.2.2 Spritzgießen 5197.3.2.3 Kalandrieren 5207.3.2.4 Walzen 5217.3.2.5 Blasformen 5217.3.2.6 Streckziehen 5217.3.2.7 Herstellen von PVC-Schaumstoffen 5227.3.3 Aufbereiten 522

7.4 Technologischer Trend und Ausblick 5227.5 Verzeichnis der Handelsnamen und Hersteller bzw.

Lieferanten von PVC-Verarbeitungshilfsmitteln 5237.6 Literatur 524

8 Hochpolymere Additive zur Verbesserung der SchlagzähigkeitDr.-Ing. D. Hepp, Mari

8.1 Einleitung. 5258.2 Theorie der Schlagzähigkeitsverbesserung 5278.3 Schlagzäh modifiziertes Polyvinylchlorid (PVC-HI) . . . . 530

8.3.1 Morphologie von PVC 5308.3.2 Polyacrylate als Modifiziermittel für PVC . . . . 5318.3.3 ABS-Polymere als Schlagzähigkeitsverbesserer für

PVC 5368.3.4 Methylmethacrylat/Butadien/Styrol-Terpolymere

(MBS) als Schlagzähigkeitsverbessererfür PVC 537

8.3.5 • Polyacrylate als Modifiziermittel für transparentePVC-Artikel 538

8.3.6 Anwendungsbeispiele und Richtrezepturen fürschlagzähes PVC 538

8.4 Schlagzäh modifiziertes Polypropylen (PP) 5408.4.1 Eigenschaften von schlagzäh modifiziertem

Polypropylen . ,••/' 5408.5 Schlagzähes Polystyrol und jCopolymere 543

8.5.1 Transparentes, schlagfestes Polystyrol 5448.5.2 Witterungsbeständiges, schlagfestes

Polystyrol 5448.5.3 ABS-Kunststoffe 5448.5.4 Anwendungen für schlagzähes Polystyrol

und ABS 5458.6 Schlagzähe Polyamide 5458.7 Schlußbetrachtung 5478.8 Literatur 548

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Inhaltsverzeichnis XIX

9 Füllstoffe und VerstärkungsmittelDr. H.P. Schlumpf Oftringe

9.1 Einleitung 5499.1.1 Theorie der Füllstoff-und Verstärkungswirkung . 5499.1.2 Eigenschaften von gefüllten bzw. verstärkten

Kunststoffen 5519.1.3 Anwendungskriterien für Füllstoffe und Verstär-

kungsmittel in Thermoplasten 5529.2 Wirtschaftliche Bedeutung der Füllstoffe und Verstärkungs-

mittel 5559.3 Beschreibung der einzelnen Füllstoffe und Verstärkungsmittel 557

9.3.1 Calciumcarbonate 5579.3.1.1 Natürliche Calciumcarbonate 5589.3.1.2 Synthetische, gefällte Calciumcarbonate 5599.3.1.3 Dolomit 5609.3.2 Calciumsulfat 5619.3.3 Silikate 5619.3.3.1 Glaskugeln 5629.3.3.2 Asbest 5639.3.3.3 Talkum 5649.3.3.4 Kaolin 5659.3.3.5 Glimmer 5679.3.3.6 Feldspat und Nephelin-Syenit 5679.3.3.7 Wollastonit 5679.3.3.8 Silikatkugeln 5689.3.4 Silica 5689.3.4.1 Natürliche Silica 5689.3.4.2 Synthetische Silica 5689.3.5 Haftvermittler 5699.3.6 Bariumsulfat, Schwerspat 5719.3.7 Übrige Mineralfüllstoffe 5729.3.8 Metalle und Metalloxidtf 5729.3.8.1 Aluminiumhydroxid . | 5729.3.9 Kohlenstoff . . . . . ' 5739.3.9.1 Ruß y. 5739.3.9.2 Graphit 5749.3.10 Schuppenförmige Füllstoffe und Verstärkungs-

mittel 5749.3.11 Neuentwicklungen bei anorganischen Kurzfasern . 5749.3.12 Organische Füllstoffe und Verstärkungsmittel . . 5759.3.13 Synthetische Verstärkungsfasern . 575

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XX Inhaltsverzeichnis

9.3.14 Hochfeste und hochtemperaturbeständige Fasern . 5769.3.14.1 Basaltfasern 5769.3.14.2 Kohlenstoff-Fasern 5769.3.14.3 Aromatische Polyamidfasern und organische

Spezialfasern 5769.3.14.4 Borfasern 5779.3.14.5 Keramikfasern 5779.3.14.6 Whiskers 5789.3.15 Elektrisch leitende Füllstoffe 578

9.4 Füllstoffe und Verstärkungsmittel in Thermoplasten . . . . 5809.4.1 Polyethylen 5809.4.1.1 Polyethylen niedriger Dichte (PE-LD) und lineares

Polyethylen niedriger Dichte (PE-LLD) 5809.4.1.2 Polyethylen hoher Dichte (PE-HD) 5829.4.2 Polypropylen (PP) 5849.4.3 Polybuten (PB) 5869.4.4 Polyisobutylen (P/B) 5879.4.5 Ethylen/Vinylacetat-Copolymerisate (EVA) . . . 5879.4.6 Polyvinylchlorid (PVC) 5879.4.6.1 PVC-weich (PVC-P) 5889.4.6.2 PVC-hart (PVC-U) 5899.4.6.3 PVC-Plastisole 5929.4.7 Fluorhaltige Polymere 5949.4.8 Polyacetal, Homo- und Copolymere (POM) . . . 5959.4.9 Polystyrol (PS) 5989.4.9.1 Styrol-Copolymerisate (SAN, ABS) 5999.4.10 Polyamide (PA) 5999.4.11 Polyalkylenterephthalate (PET, PBT) 6039.4.12 Polycarbonat (PC) 6049.4.13 Amorphe Polyarylate 6069.4.14 Modifizierte Polyphenylenether (PPE) 6079.4.15 Polyphenylensulfid (PPS) 6079.4.16 Polysulfone (PSU^Polyethersulfone (PES). . . . 6079.4.17 Polyetheretherketone (PEEK) 6099.4.18 Polyamidimide (PÄI) 6099.4.19 Polyetherimide (PEI) 6099.4.20 Polymethylmethacrylat (PMMA) 6099.4.21 Celluloseester 610

9.5 Ausblick, technologischer Trend 6109.6 Verzeichnis der Handelsnamen und Hersteller von Füllstoffen

und Verstärkungsmitteln 6109.7 Literatur 615

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Inhaltsverzeichnis XXI

10 VerstärkungsfasernDr.-Ing. R. Kleinholz, Dr. G. Heyn, Herzogenrath;Dr. R. Stolze, Arnhem

10.1 Allgemeines . . - 61710.1.1 Definition Faserstoff 61710.1.2 Grundlagen der Verstärkung mit Faserstoffen . . 61810.1.3 Allgemeine Fasereigenschaften 619

10.2 Textilglasfasern 62010.2.1 Definition 62010.2.2 Marktentwicklung . 6 2 210.2.3 Herstellung 62310.2.4 Zusammenhang zwischen Fadenfeinheit (tex),

Filament-Durchmesser und Zahl der Filamente . . 62410.2.5 Glaszusammensetzung 62410.2.6 Schlichte 62510.2.7 Beschreibung der Textilglasprodukte 62810.2.8 Sicherheitshinweise 62910.2.9 Textilglasverstärkte Thermoplaste 62910.2.9.1 Allgemeines 62910.2.9.2 Eigenschaften . 6 3 110.2.9.3 Kritische Faserlänge 63410.2.9.4 Energiebetrachtung . . . 63510.2.9.5 Thermoplast-Auswahl für glasfaserverstärkte

Thermoplaste 63610.2.9.6 Langfaserverstärkte Thermoplaste 63710.2.9.7 Bewertung 639

10.3 Kohlenstoff- und Aramidfasern 64010.3.1 Kohlenstoffasern 64010.3.1.1 Herstellung 64010.3.1.2 Typen und Eigenschaften 64110.3.1.3 Produktformen . . ijf, 64310.3.1.4 Sicherheitshinweise für die Verarbeitung und

Anwendung von Kohlenstoffasern 64310.3.2 Aramidfasern . .,' 64410.3.2.1 Herstellung . .' ? 64410.3.2.2 Aramidtypen und Eigenschaften 64510.3.2.3 Produktformen 64710.3.2.4 Sicherheitsempfehlungen für die Verarbeitung und

Anwendung von Aramidfasern 64910.3.3 Kohlenstoff- und aramidfaserverstärkte

Thermoplaste 649

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XXII Inhaltsverzeichnis

10.3.3.1 Verbundwerkstoffe mit thermoplastischenMatrizes 650

10.3.3.2 Compounds 65510.4 Ausblick 66010.5 Verzeichnis der Handelsnamen und Hersteller

von Verstärkungsfasern 66010.6 Literatur 662

11 FarbmittelTeil I: Pigmente und FarbstoffeDr. E. Herrmann, Leinfelden-Echter dingen

11.1 Physikalisch-chemische Grundlagen 66311.1.1 Definitionen und grundsätzliche Hinweise . . . . 66311.1.2 Optische Grundlagen und Erscheinungen . . . . 66611.1.2.1 Metamerie 667WA.2.2 Dichroismus - Optische Anisotropie 66711.1.3 Allgemeine Systemeigenschaften 66811.1.3.1 Thermische Beständigkeit 66811.1.3.2 Lichtbeständigkeit 66811.1.3.3 Wetterbeständigkeit 67011.1.3.4 Migration 67211.1.3.5 Plate-out 67211.1.3.6 Beeinflussung der Rheologie 673

11.2 Farbmittel 67311.2.1 Weißpigmente 67311.2.1.1 Titandioxid 67311.2.1.2 Andere Weißpigmente 67411.2.2 Schwarze Farbmittel 67411.2.2.1 Farbruße 67411.2.2.2 Schwärzen 67511.2.2.3 Oxidische Schwarzgigmente 67511.2.2.4 Organische schwafee Farbmittel 67511.2.3 Anorganische Buntpigmente 67611.2.3.1 Oxidische Buntpjgmente 67611.2.3.2 Hydroxidhaltige Pigmente 67711.2.3.3 Sulfidische Pigmente 67811.2.3.4 Chromate 67911.2.4 Organische Buntpigmente 67911.2.4.1 Azopigmente 68011.2.4.2 Nicht-Azopigmente 68311.2.4.3 Tagesleuchtpigmente . . . . ? 687

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Inhaltsverzeichnis XXIII

11.2.4.4 Farbstoffe 68711.2.4.5 Anwendungstechnische Hinweise

für Farbmittel 687

Teil II: EinfärbetechnologieDr. W. Damm, Stuttgart

11.3 Einleitung 70411.4 Auswahlkriterien 70411.5 Dispergierung 705

11.5.1 Zerteilen 70611.5.2 Benetzen 70711.5.3 Verteilen 70811.5.4 Haftkräfte 70811.5.5 Dispergierfehler und deren Erscheinungsformen . 70911.5.6 Resultierende Erkenntnisse 709

11.6 Lieferformen, Zubereitungen 71111.6.1 Einzelpigmente 71111.6.2 Rieselfähige Pigmentmischungen 71111.6.3 Pigmentverkollerungen/Pigmentmischungen . . . 71111.6.4 Pigmentpräparationen 71211.6.5 Pigmentpasten 714

11.7 Verfahrenstechnik der Einfärbung 71411.7.1 Einfärbung mit Pulverpigmenten 71511.7.2 Einfärbung mit Pigmentpräparationen 71511.7.3 Maschinenaggregate 715

11.8 Einfärbung von PVC 71711.8.1 Kalanderverarbeitung 71711.8.2 Einflußfaktoren der Wetterbeständigkeit von PVC 71911.8.3 Verwitterungserscheinungen 71911.8.4 Wechselwirkung zwischen Pigmenten und

PVC-Stabilisatoren ., 72011.8.5 Extrusions-und Spritzgießverarbeitung 72011.8.6 Beschichtung, Gießen, Tauchen 72111.8.7 Fehlerquellen bei'der Aufbereitung 721

11.9 Einfärbung von Polyolefinen 72211.9.1 Kriterien bei der Einfärbung 72211.9.2 Wetterbeständige Einfärbung von Polyolefin-

Spritzgußteilen 72411.9.3 Extrusion 72511.9.3.1 Hohlkörper 72511.9.3.2 Folien, Fasern, Bändchen 725

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XXIV Inhaltsverzeichnis

11.10 Einfärbung von Styrolpolymerisaten 72611.10.1 Kriterien bei der Einfärbung . 72611.10.2 Farbmittel für Polystyrol und SAN 727

11.11 Polyamide, Polycarbonat 72811.12 Polyurethan 73011.13 Konstruktionswerkstoffe 73011.14 Allgemeine Hinweise 73111.15 Technologischer Trend und Ausblick 73211.16 Verzeichnis der Hersteller von

Pigmenten 73311.17 Literatur 735

12 FlammschutzmittelDr. Jürgen H. Troitzsch, Wiesbaden

12.1 Einleitung . 73712.2 Wirtschaftliche Bedeutung 73812.3 Theorie der Flammschutzwirkung 741

12.3.1 Physikalische Wirkung 74212.3.2 Chemische Wirkung 742

12.4 Die wichtigsten Flammschutzmittel 74312.4.1 Halogenhaltige Flammschutzmittel 74412.4.1.1 Bromhaltige Flammschutzmittel 74512.4.1.2 Chlorhaltige Flammschutzmittel 74512.4.1.3 Synergismus Halogen/Antimon 75012.4.2 Phosphorhaltige Flammschutzmittel 75112.4.3 Anorganische Flammschutzmittel 752

12.5 Rauchverminderung 75412.5.1 Einleitung 75412.5.2 Wirkungsweise 75412.5.3 Rauchverminderer für Kunststoffe 75412.5.4 Anwendungen für Rauchverminderer in Kunst-

stoffen £ 75512.6 Brandprüfverfahren. . . . | 756

12.6.1 Bauwesen . . . , - . ' 75612.6.2 Verkehrswesen / 76212.6.3 Elektrotechnik 765

12.7 Einsatzgebiete für Thermoplaste mitBrandschutzausrüstung 766

12.8 Praxis der Brandschutzausrüstung 76712.8.1 Rezepturbeispiele 768

12.9 Ausblick 772

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Inhaltsverzeichnis XXV

12.10 Verzeichnis der Handelsnamen und Herstellervon Flammschutzmitteln 773

12.11 Literatur 776

13 AntistatikaDr. Gerhard Pfahler, Gersthofen

13.1 Wirkung und Ursache statischer Aufladung . 77913.1.1 Probleme der Aufladung 77913.1.2 Ursachen der Aufladung . . 780

13.2 Maßnahmen gegen statische Aufladung 78113.3 Wirkungsweise von Antistatika 783

13.3.1 Mechanismus • • • 78313.3.2 Verbindungsklassen . 78313.3.2.1 Kationaktive Verbindungen 78413.3.2.2 Anionaktive Verbindungen 78413.3.2.3 Nichtionogene Verbindungen 78413.3.2.4 Externe Antistatika 78513.3.3 Ausbildung des antistatischen Effekts 78513.3.4 Wechselwirkung mit anderen Systembestandteilen . 79013.3.5 Dauerhaftigkeit der Ausrüstung 79113.3.6 Volumenleitfähigkeit 793

13.4 Meßmethodik zum Bestimmen der antistatischenWirksamkeit 79513.4.1 Messung der Aufladung 79613.4.2 Widerstandsmessungen 79613.4.3 Zusammenhang zwischen Halbwertszeit und Ober-

flächenwiderstand 79713.5 Praxis der antistatischen Ausrüstung 798

13.5.1 Einarbeiten in die Polymermasse 79813.5.2 Oberflächenauftrag 80013.5.3 Markt und Einsatzgebiete 801

13.6 Rechtliche Aspekte . . . . S' 80313.7 Verzeichnis der Handelsnamen und Hersteller von

Antistatika /. 80313.8 Literatur / ' 805

14 Optische AufhellerKurt Berger, Basel

14.1 Einleitung 80714.2 Definition eines optischen Aufhellers 807

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XXVI Inhaltsverzeichnis

14.3 Anforderungen 81014.4 Stoffklassen 81114.5 Einarbeitung und Anwendungsformen 81214.6 Auswahl 81214.7 Anwendungsbeispiele 814

14.7.1 Polyvinylchlorid 81414.7.2 Polystyrol, Styrolcopolymerisate 81514.7.3 Polycarbonat 81614.7.4 Polyurethan 81614.7.5 Polyolefine 817

14.8 Prüfung von optischen Aufhellern 81714.8.1 Aufhelleffekt 81714.8.2 Lichtechtheit 81914.8.3 Migration, Ausblühen 820

14.9 Verzeichnis der Handelsnamen und Hersteller von optischenAufhellern 821

14.10 Literatur 821

15 BiostabilisatorenDr. Joachim Lorenz, Bensheim

15.1 Biologische Materialverschlechterung 82315.1.1 Grundlagen 82315.1.2 Erscheinungsformen der biologischen Material-

verschlechterung 82415.1.3 Besonders gefährdete Fertigerzeugnisse 82515.1.4 Verhinderung der biologischen Material-

verschlechterung 82615.2 Biostabilisatoren 827

15.2.1 Begriff und Definition 82715.2.2 Anforderungen . y 82715.2.3 Substanzklassen .*. 82815.2.4 Auswahl und Prüfding von Biostabilisatoren . . . 82915.2.4.1 Prüfmethoden . j . 83015.2.4.2 Auswertung 83115.2.4.3 Probleme der Interpretation von Testergebnissen . 832

15.3 Toxizität 83715.3.1 Toxizität von Biostabilisatoren 83715.3.2 Toxizität des ausgerüsteten Materials 837

15.4 Technologischer Trend und Ausblick 83815.4.1 Neue Biostabilisatoren 838

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Inhaltsverzeichnis XXVII

15.4.2 Mengenzuwachs von biostabilisiertemMaterial 838

15.5 Prüfnormen 83915.6 Verzeichnis der Handelsnamen und Hersteller von

Biostabilisatoren 84015.7 Literatur 840

16 Chemische TreibmittelDipl.-Ing. H. Hurnik, Leverkusen

16.1 Technische und wirtschaftliche Gegebenheiten 84316.1.1 Einleitung 84316.1.2 Die chemischen Treibmittel 84316.1.2.1 Definition 84316.1.2.2 Anforderungen 84316.1.2.3 Anwendung 84416.1.2.4 Verarbeitung und Einsatzgebiete 84516.1.2.5 Eigenschaften der Schaumkunststoffe 84716.1.2.6 Wirtschaftliche Bedeutung 847

16.2 Produktklassen undWirkungsmechanismen 84816.2.1 Azoverbindungen 84816.2.1.1 Azodicarbonamid 84816.2.1.2 Modifiziertes Azodicarbonamid 85316.2.2 Hydrazin-Derivate 85416.2.2.1 4,4'-Oxybis(benzolsulfohydrazid) 85416.2.2.2 Diphenylsulfon-3,3'-disulfohydrazid 85616.2.2.3 Trihydrazinotriazin 85716.2.3 Semicarbazide 85716.2.3.1 p-Toluylensulfonylsemicarbazid 85716.2.4 Tetrazole , 85916.2.4.1 5-Phenyltetrazol-. . . / . . . . . . 85916.2.5 Benzoxazine. . . . / 85916.2.5.1 Isatosäureanhydrid. <; 85916.2.6 Wichtige Eigenschaften gebräuchlicher chemischer

Treibmittel 86016.2.7 Prüfung von chemischen Treibmitteln 861

16.3 Technologischer Trend und Ausblick 86116.4 Verzeichnis der Handelsnamen und Hersteller von

chemischen Treibmitteln 86216.5 Literatur 864

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XXVIII Inhaltsverzeichnis

17 Organische Peroxide als VernetzungsmittelDrs. A.L. Berg, Amersfoort

17.1 Einleitung 86517.2 Anforderungen 86617.3 Anwendungsgebiete 86717.4 Einteilung der Peroxide 869

17.4.1 Hydroperoxide 86917.4.2 Alkylperoxide 86917.4.3 Perester 87017.4.4 Diacylperoxide 87117.4.5 Peroxyketale 871

17.5 Wichtige Kennwerte von Peroxiden 87217.5.1 Gehalt an Aktiv-Sauerstoff 87217.5.2 Halbwertszeit 872

17.6 Auswahl von Peroxiden 87417.7 Radikalreaktionen von Peroxiden und Kunststoffen . . . . 875

17.7.1 Mechanismen des radikalischen Peroxidzerfalls . . 87617.7.1.1 Dicumylperoxid 87617.7.1.2 Bis-(tert.butylperoxyisopropyl)-benzol 87617.7.1.3 l,l-Di-tert.-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexan 87917.7.1.4 Bis-(2,4-dichlorbenzoyl)-peroxid 87917.7.2 Reaktionsmöglichkeiten der erzeugten

Polymerradikale 88017.7.2.1 Untersuchungen an Modellsystemen 88117.7.2.2 Analytische Methoden zur Untersuchung

vernetzter Systeme 88117.7.3 Inhibierung der Vernetzungsreaktion durch

Luftsauerstoff 88317.8 Einfluß von Mischungsbestandteilen auf die

Vernetzungsreaktion 88317.8.1 Füllstoffe . . . , v 88317.8.2 Weichmacher, Extencleröle 88317.8.3 Antioxidantien .,- 88317.8.4 Treibmittel . . ,.- 88417.8.5 Coagentien . . < 884

17.9 Trends bei peroxidisch vernetztem Polyethylen (PE-X) undEthylen/Vinylacetat-Copolymerisaten (EVA) . 885

17.10 Sicherheitsaspekte 88617.10.1 Phlegmatisierung 88617.10.2 Thermische Stabilität 88617.10.3 Entzündbarkeit und Brennverhalten 888

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Inhaltsverzeichnis XXIX

17.10.4 Einfluß von Verunreinigungen 88817.10.5 Physiologische Eigenschaften 888

17.11 Verzeichnis der Handelsnamen und Hersteller organischerPeroxide 889

17.12 Literatur 892

18 KeimbildnerIr. Joost Jansen, Gehen

18.1 Zur Kristallisation von Polymeren 89318.2 Anforderungen an Keimbildner, Stoffklassen . . . . . . . . 89518.3 Charakterisierung der Wirksamkeit von Keimbildnern . . . 89618.4 Einfluß von Keimbildnern auf das Eigenschaftsbild von

Kunststoffen 89718.5 Keimbildner für Polyethylenterephthalat (PET) 89818.6 Keimbildner für Polyamide (PA) 90018.7 Keimbildner für Polypropylen (PP) 90118.8 Keimbildner für Polyethylen (PE) 90418.9 Keimbildner für Polybuten (PB) 90418.10 Literatur 905

19 Gewerbehygiene, Umwelt, BedarfsgegenständeDr. Roland Leimgruber, hingen

19.1 Einleitung 90719.2 Gewerbehygiene 908

19.2.1 Einleitung 90819.2.2 Problemstellung 90919.2.3 Untersuchungen der akuten Toxizität 91019.2.3.1 Akute orale Toxizität 91019.2.3.2 Akute dermale oder akute perkutane Toxizität . . 91019.2.3.3 Akuter AugenreiztesK' 91119.2.3.4 Akuter Hautreiztest' 91119.2.3.5 Akute Inhalationstoxizität 91119.2.3.6 Sensibilisierung / 91219.2.4 Untersuchungen der Langzeittoxizität 91319.2.4.1 Untersuchungen der Mutagenität 91319.2.4.2 Karzinogenitätsuntersuchungen 914

19.3 Umweltschutzgesetzgebung 91519.3.1 Einleitung 91519.3.2 USA:ToxicSubstancesControl Act(TSCA). . . 915

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XXX Inhaltsverzeichnis

19.3.3 Europäische Gemeinschaft (EG): Richtlinie desRates der EG 916

19.3.4 Schweiz: Umweltschutzgesetz 91619.4 Additive im Bedarfsgegenstand 917

19.4.1 Einleitung 91719.4.2 Grundsätzliche Problemstellung bei der Verwen-

dung von Additiven für Kunststoff-Lebensmittel-verpackungen 918

19.4.3 Das Migrationsverhalten von Additiven 91919.4.4 Prüflebensmittel und Simulantien 92019.4.5 Migrationsprüfung gemäß BGA- und EG-Empfeh-

lungen 92219.4.6 Migrationsprüfung gemäß

Food and Drug Administration (FDA) 92419.4.7 Toxikologische Untersuchungen 92519.4.7.1 Fütterungsversuche 92819.4.8 Berechnungsgrundlagen für die Lebensmittel-

Tauglichkeit 93019.4.8.1 ADI und PADI 93019.4.8.2 Zulassungsbedingungen für ein Additiv 93119.4.8.3 Abschätzung der täglichen Aufnahme von

indirekten Lebensmittel-Additiven 93219.4.9 Zulassungsarten für Additive in Lebensmittel Ver-

packungen 93419.4.9.1 Prinzip I: Mengenbegrenzung im Kunststoff . . . 93419.4.9.2 Prinzip II: Mengenbegrenzung des Migrats bzw.

der Verunreinigungen im Lebensmittel 93519.4.9.3 Heutige Situation . . 93619.4.10 Zulassungsvorgang in einzelnen Ländern . . . . 93719.4.10.1 Europa 93719.4.10.2 Übersee 93819.4.11 Kosten f 93919.4.11.1 Migrationsuntersuchungen 93919.4.11.2 Toxikologische Untersuchungen 939

19.5 Definition der gebräuchlichsten toxikologischen Begriffe . . 94019.6 Literatur / 943

20 Analyse von AdditivenDr. Wolfgang Freitag, Basel

20.1 Einleitung 94520.2 Probenvorbereitung 946

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Inhaltsverzeichnis XXXI

20.2.1 Extraktion 94620.2.2 Isolierung durch Umfällung 947

20.3 Dünnschichtchromatographie (DC) 94920.3.1 Probenvorbereitung 95020.3.2 DC-Bedingungen 95020.3.3 Ausführung und Auswertung 95220.3.4 Probleme und Hinweise 952

20.4 Flüssigchromatographie (LC, HPLC) 95520.4.1 Stationäre und mobile Phasen 95520.4.2 Detektionsmethoden . . . 95620.4.3 Probenvorbereitung 95720.4.4 HPLC-Bedingungen 95720.4.4.1 HPLC-Systeml 95720.4.4.2 HPLC-System II 96020.4.5 Flüssigchromatographie von polymeren Additiven 960

20.5 Gaschromatographie (GC) 96220.5.1 Probenvorbereitung 96220.5.2 GC-Trennung auf einer „wide bore"-Säule . . . 96320.5.3 GC-Trennung auf einer Kapillarsäule 966

20.6 UV/Vis-Spektroskopie 96620.6.1 Direkte UV/Vis-Analyse am Kunststoff 96720.6.2 UV/Vis-Analyse nach Isolierung aus dem

Kunststoff 96820.7 IR-Spektroskopie 97020.8 NMR-Spektroskopie 97320.9 Massenspektroskopie 97320.10 Bestimmung von Elementen 97420.11 Andere Methoden 97420.12 Probleme bei gealterten Kunststoffen 97520.13 Strukturen der behandelten Additive 97620.14 Literatur 982

Verzeichnis der Kurzzeichen X. 985Handelsnamen-Verzeichnis >. 989Sachregister 993