AT393101B - Verfahren zum kontinuierlichen herstellen von schaumstoffen - Google Patents
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Description
AT 393 101B
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Schaumstoffen durch Verpressen einer aufschäumenden oder aufgeschäumten Schicht aus duromeren Kunststoffen, bei dem zumindest ein großer Teil der zum Aufschäumen benötigten Wärme im Kunststoff-Ausgangsmaterial selbst als dielektrische Verlustwärme eines elektromagnetischen Hochffrequenzkondensatorfeldes erzeugt wird.
Das obengenannte Verfahren kann z. B. mit Hilfe der in der GB-PS 588 617 beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden. Diese bekannte Vorrichtung, welche im wesentlichen wie eine Bandpresse aufgebaut ist, weist ein endloses unteres Preßband aus Metall sowie mehrere in Durchlaufrichtung des Preßgutes nacheinander und im Abstand über dem unteren Preßband angeordnete endlose obere Preßbänder auf, wobei letztere als Gliederbänder ausgeführt sind, deren Glieder an der Preßoberfläche eine Metallisierung aufweisen. Während das untere Preßband elektrisch geerdet ist, werden den oberen Preßbändem Hochfrequenzspannungen zugeführt, so daß in den Zwischenräumen zwischen dem unteren Preßband und den oberen Preßbändem ein elektromagnetisches Hochfrequenzkondensatorfeld herrscht.
Zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffen führt man dem Eingang dieser Vorrichtung das ein Treibmittel enthaltende Kunststoff-Ausgangsmaterial kontinuierlich zu, wobei es vom unteren Preßband durch die Vorrichtung transportiert und dabei im Hochfiequenzfeld aufgeheizt wird, so daß es gegen die oberen Preßbänder aufschäumt. Bei Einsatz eines hitzehärtenden Ausgangsmaterials wird der so erzeugte Schaum bei seinem weiteren Durchgang durch die Vorrichtung zu dem gewünschten Schaumstoff ausgehärtet.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung, die in etwa eine Mehrfachbandpresse mit Hochfrequenzbeheizung des Preßgutes darstellt, ist nun relativ kompliziert aufgebaut Die Anmelderin vermutet, daß nicht zuletzt aus diesem Grunde sich die Herstellung von Schaumstoffen unter Einsatz einer Hochfrequenzbeheizung zum Aufschäumen des Ausgangsmaterials in der Praxis nicht eingebürgert hat.
Die ältere Patentanmeldung A 4 470/83 der Anmelderin AT-PS 387 542 hatte u. a. ein Verfahren zum kontinuierlichen Hastellen von Schaumstoffen da eingangs da Beschreibung genannten Art zum Gegenstand, bei dem zum Herstellen von Phenol-Aldehyd-Schaumstoffen das Ausgangsmatoial, welches einen Novolak, einen Aldehyd-Donator, ein Treibmittel und einen Katalysator enthält, in eine schichtförmige Schmelze übergeführt wird und die sich aus dieser Schmelze bildende Schicht durch ein elektromagnetisches Hochfrequenzkondensatorfeld geführt wird, in welchem ihr zumindest ein Teil der zum Aufschäumen und Aushärten benötigten Wärme zugeführt wird und daß die aufschäumende oder aufgeschäumte Schicht nach Verlassen des Hochfrequenzkondensatorfeldes durch die Preßzone einer kontinuierlich arbeitenden Presse geführt wird. Die nach diesem Verfahren hergestellten Schaumstoffe sind nicht korrosiv und haben einen hohen Prozentsatz an geschlossenen Poren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum kontinuialichen Hastellen von Schaumstoffen auf Basis von duromeren Kunststoffen anzugeboi, bei welchem bei den hergestellten Schaumstoffen eine noch höhere thermische Stabilität erreicht waden kann, als bei Phenol-Aldehyd-Schaumstoffen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Kunststoff-Ausgangsmaterial ein Gemisch aus Melamin-Aldehyd-Vorkondensat oder einem Epoxydharz, einem zugehörigen Härter, einem Treibmittel und gegebenoifalls einem Netzmittel und/oder Füllmittel durch Vorheizung auf eine Temperatur, die unter der Aufschäumtemperatur des Kunststoff-Ausgangsmaterials liegt, in eine schichtförmige Schmelze übergeführt wird, worauf die schichtförmige Schmelze kontinuierlich durch das Hochfrequenzkondensatorfeld erhitzt und aufgeschäumt wird und erst danach das aufschäumende oder aufgeschäumte Kunststoff-Ausgangsmaterial kontinuierlich verpreßt wird, wobei gegebenenfalls zur Verhindoung von oberflächigen Wärmeverlusten das aufschäumende und/oder aufgeschäumte Ausgangsmaterial von außen erhitzt wird.
Aus da DE-AS 1143 998 ist zwar ein Verfahren zum Herstellen eines Kunstharz schaumes bekannt, bei dem das Schaummaterial durch ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld geführt wird, wobei die Elektroden, zwischen denen dieses Hochfrequenzfeld herrscht, noch zusätzlich beheizt werden. Dieses Verfahren betrifft jedoch nur das Verfestigen einer Schaumstoffschicht; die Verlustwärme des Hochfrequenzfeldes dient hier nicht zum Auf schäumen des Ausgangsmaterials.
Schaumstoffe auf Melaminharzbasis sind aus da Literatur bekannt Sie werden auf Basis eina wäßrigen Harzlösung unter Verwendung eines rasch wirkenden Härters sowie eines Treibmittels hergestellt Die so hergestellten Schaumstoffe enthalten noch freies Wasser, welches mit da Zeit verdunstet, was ein Schrumpfen des Schaumstoffmaterials zur Folge hat. Außerdem erhält man wegen den bei diesem Verfahren bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen relativ rasch ablaufenden Härtungsreaktionen meist keine optimale Aushärtung des eingesetzten Melaminhaizes.
Es sind auch Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen auf Epoxydharzbasäs bekannt. Auch bei diesen Verfahren wird wegen relativ rasch ablaufender Härtungsreaktionen keine optimale Aushärtung des Epoxydharzes erreicht
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können nun Schaumstoffe auf Melaminharz- bzw. Epoxydharzbasis hergestellt werden, die eine höhere Lagerstäbilität und eine höhere thermische Stabilität aufweisen als die entsprechenden bekannten Schaumstoffe.
Gemäß vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Ausgangsmaterial in Pulva- und/oder Granulatform eingesetzt werden. -2-
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Der Vorteil eines nichtwäßrigen Systems in Pulver- und/oder Granulatform als Ausgangsmaterial gegenüber wäßrigen Harzsystemen liegt einerseits in dessen verfahrenstechnisch einfacher Handhabbarkeit und andererseits in der besseren Optimierung der gewünschten Schaumstoffeigenschaften. Das Problem der im Gegensatz zu wäßrigen Systemen schwierigeren Aufheizung wird durch die Anwendung der Hochfrequenzheizung gelöst.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Ausgangsmaterial in Form ein» durch Mischen und Erhitzen erzeugten pastösen Masse eingesetzt. Dies hat den Vorteil, daß das Ausgangsmaterial in eine homogene Schicht übergeführt werden kann, wodurch eine gleichmäßige Erwärmung sowohl bei der Vorheizung als auch in der Hochfrequenzerhitzungsphase begünstigt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren sei nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Schnitt längs die Linie (M) in Fig. 2,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 längs die Linie (Π-Π) in Fig. 1 sowie
Fig. 3 eine Teildarstellung einer Variante der Vorrichtung nach Fig. 1 im Schnitt.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 besteht aus einer Bandpresse (1) mit zwei beheizbaren endlosen Preßbändern (2 und 3), welche üb» eine Preßzone (5) einen Preßspalt (4) einschließen. Inn»halb dieser Preßzone (5) wird der Preßdruck in an sich bekannter Weise über Druckrollen (6) auf die Preßbänder (2 bzw. 3) übertragen. Die Bandpresse (1) fördert das ihr am Preßspalteingang (7) zugeführte Gut in Durchlaufrichtung (8). In Durchlaufrichtung (8) vor dem Preßspalteingang (7) ist eine Hochfrequenzheizvorrichtung (9) angeordnet, die plattenförmige Elektroden (10) und (11) aufweist, welche an dem Ausgang (12) eines Hochfrequenzgenerators (13) angeschlossen sind (Fig. 2). Die beiden Elektroden (10 und 11), die unabhängig voneinander mit Hilfe von Heizschlangen (14) beheizbar sind, werden durch zwei Randleisten (15) aus elektrisch isolierendem Material mit niedrigem dielektrischen Verlustfaktor auf Abstand gehalten, so daß die beiden Elektroden (10 und 11) und die beiden Randleisten (15) einen Heiztunnel (16) mit iechteckig»n Querschnitt begrenzen, der zum Durchtritt des aufzuheizenden Gutes dient Die Randleisten (15) »strecken sich dabei über die Länge d» Elektroden (10,11) hinaus über den Bereich (17) und w»den im Bereich der Bandpresse (1) durch (in den Figuren nicht dargestellte) seitliche Randleisten aus Stahl fortgesetzt, welche den Preßspalt (4) seitlich begrenzen. Die Hochfrequenzheizvomchtung (9) weist ferner eine elektrische Abschirmung (18) auf, welche mit einem Abzug (19) versehen ist. Zur Überbrückung des Zwischenraumes zwischen der Hochfrequenzheizvomchtung (9) und dem Preßspalteingang (7) sind zwei mit den Preßflächen der Bandpresse (1) fluchtend angeordnete beheizbare Gleitschuhe (20 und 21) vorgesehen.
Vor dem Eingang (22) der Hochfrequenzheizvomchtung (9) sind ein mit (23) angedeuteter Zuführungstisch angeordnet sowie Vorratsrollen (24 und 25) zur Aufnahme von Hüllenmaterialbahnen (26 bzw. 27), welche über zugehörige Umlenkrollen (28 bzw. 29) in Richtung der Pfeile (30 bzw. 31) abgezogen werden. Über dem Anfang (32) des Zuführungstisches (23) ist eine Streuvorrichtung (33) angeordnet, die zum dosierten, kontinuierlichen Aufbringen eines pulverförmigen Kunststoffausgangsmaterials (34) auf die untere Hüllenmaterialbahn (26) dient, welche auf dem Zuführungstisch (23) gleitend, in Richtung des Pfeiles (30) abgezogen wird. Eine im Zuführungstisch (23) eingelassene Heizplatte (35) dient zum Vorheizen des Kunststoffausgangsmaterials (34) vor seinem Eintritt in die Hochfrequenzheizvomchtung (9).
Zum H»steUen eines Schaumstoffes mit d» anhand der Figuren 1 und 2 beschriebenen Vorrichtung wird das pulverförmige, ein Treibmittel enthaltende Ausgangsmaterial (34) mit Hilfe der Streuvorrichtung (33) auf die sich in Richtung des Pfeiles (30) bewegende, z. B. aus Natronkraftpapier bestehende, untere Hüllenmaterialbahn (26) kontinuierlich und dosiert aufgestreut. Die aufgestreute Ausgangsmaterialschicht wird in der Folge durch Wärmezufuhr aus der Heizplatte (35) bei einer Temperatur, die unter der Aufschäumtemperatur des Ausgangsmaterials (34) liegt, in eine schichtförmige Schmelze (36) übergeführt Kurz nach dem Aufstreuen des Ausgangsmaterials wird mit Hilfe einer üblichen, in den Figuren nicht dargestellten Vorrichtung die untere Hüllenmaterialbahn (26) - wie bei (37) angedeutet - an beiden Rändern kontinuierlich zunächst senkrecht aufgefaltet und danach an der Oberseite des herzustellenden plattenförmigen Schaumstoffkörpers an beiden Rändern in zwei Randstreifen wied» in die Horizontale umgeschlagen, so daß sich die in Fig. 2 dargestellte Form für die untere Hüllenmaterialbahn (26) ergibt Diese die Ausgangsmaterial-Schmelze (36) tragende aufgefaltete Hüllenmaterialbahn (26) wird nun gemeinsam mit der oberen Hüllenmaterialbahn (27), die ebenfalls aus Natronkraftpapier bestehen kann, kontinuierlich dem Eingang (22) der Hochfrequenzheizvorrichtung (9) zugeführt wobei die obere Hüllenmaterialbahn (27) im gespannten Zustand so durch den Heiztunnel (16) geführt wird, daß sie an der Unterseite der oberen Elektrode (11) gleitet
Innerhalb des Heiztunnels (16) herrscht ein elektromagnetisches Hochfrequenzkondensatorfeld, das in der durch den Heiztunnel (16) transportierten Ausgangsmaterial-Schmelze (36) eine dielektrische Verlustwärme erzeugt was zu einem raschen und gleichmäßigen Temp»aturanstieg im Ausgangsmaterial führt welches dann keilförmig aufschäumt. Durch die Beheizung d» Elektroden (10 und 11) wird ein oberflächig» Wärmeverlust aus dem aufschäumenden Material vermieden. Die Hochfrequenzspannung und die Durchlaufgeschwindigkeit des Materials durch die Vorrichtung w»den nun so aufeinander abgestimmt, daß das aufschäumende Material die durch die beiden Hüllenmaterialbahnen (26 und 27) gebildete Hülle erst an ein» Stelle vollständig ausfüllt die -3-
AT 393 101B etwa zwischen den beiden beheizten Gleitschuhen (20 bzw. 21) und dem Preßspalteingang (7) liegt. Solange das gegen diese Hülle aufschäumende Material noch weich ist, übt es auf die Hülleninnenfläche nur einen geringen Druck aus, der sich über die nachgiebigen Hüllenmaterialbahnen (26, 27) auf die zur Führung der Hülle dienenden feststehenden Flächen z. B. auf die Oberflächen der beheizten Gleitschuhe (20 bzw. 21) überträgt Wegen dieses nur geringen Anpreßdruckes wird ein Gleiten der Hülle an ihren feststehenden Führungsflächen aber kaum behindert.
Die mit dem noch weichen aufgeschäumten Material gefüllte Hülle passiert nun die Preßzone (5) der Bandpresse, in welcher der Innendruck des Schaumes zunächst ansteigt und der Schaum in der Folge zu einem Kunststoffschaumkörper aushärtet Durch die beheizten Gleitschuhe (20, 21) und die beheizten Preßbänder (2,3) wird eine oberflächige Abkühlung des Kunststoffschaumes gegen Ende des Aufschäumens bzw. während des Aushärtens verhindert oder zumindest verzögert. Der fertig ausgehärtete Schaumstoffkörper (38) tritt schließlich am Ausgang der Bandpresse (1) aus und wird auf dem mit (39) angedeuteten Tisch abgeführt und in der Folge an den Rändern besäumt und in Einzelstücke unterteilt
Die Fig. 3 zeigt eine Variante der Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit einer geänderten Ausgangsmaterialzuführung. Der in Fig. 1 links von der Linie (ΙΠ) dargestellte Vomchtungsteil ist bei dieser Variante durch den in Fig. 3 dargestellten Vorrichtungsteil ersetzt
Bei dieser Variante wird das z. B. pulverförmig vorliegende Ausgangsmaterial in einen Extruder, dessen Extrusionskopf in Fig. 3 mit (40) bezeichnet ist, gemischt und erhitzt und durch die Düse (41) in Form eines pastösen Stranges (42) extrudiert Dieser Strang (42) wird danach in einem Kalanderwalzenspalt (43) zu einem Band (44) gleichmäßiger Dicke geformt und kontinuierlich einer unteren Hüllenmaterialbahn (26') zugeführt, die - von einer Vorratsrolle (24') über eine Umlenkrolle (28*) abgezogen - auf einem Zuführungstisch (23') gleitend in Richtung des Pfeiles (30') bewegt wird. Über dem Zuführungstisch (23') ist eine Infrarotstrahlungsquelle (45) vorgesehen, welche das bandförmige pastöse Ausgangsmaterial in eine schichtförmige Schmelze (36*) überführt, welche in der Folge - analog wie gemäß Fig. 1 - als Ausgangsmaterial zur Herstellung des Schaumstoffkörpers dient
Das erfindungsgemäße Verfahren hat nun den wesentlichen Vorteil, daß bei ihm die Zone, in der die Hochffequenzenergie zugeführt wird, und die Preßzone (5), in der der Schaum unter Aufbau eines Gegendruckes gegen die Preßflächen anschäumt und aushärtet räumlich voneinander getrennt sind, und man dadurch bei der Durchführung des Verfahrens mit einer relativ einfach aufgebauten Vorrichtung, die aus üblichen, relativ einfach aufgebauten Vorrichtungsteilen bestehen kann, das Auslangen findet.
Nachstehend seien einige Beispiele von pulverförmigen Ausgangsmaterialien angegeben, die vorteilhaft beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können.
Beispiel 1
Ausgangsmaterial für einen Schaumstoff auf Melaminharzbasis:
Eine 70 %-ige Lösung eines Melamin-Formaldehyd-Vorkondensates (Molverhältnis 1:2,8) wird mit 2 Gew. % (bezogen auf das Festharz) eines Netzmittels, bestehend aus dem Natriumsalz eines Gemisches von Alkylsulfonaten mit 12 bis 18 C-Atomen im Alkylrest gemischt und die Mischung sprühgetrocknet
Zur Herstellung des Ausgangsmaterials werden 100 Gew. Teile des so hergestellten rieselfähigen Pulvers mit 5 Gew. Teilen Azoisobuttersäuredinitril als Treibmittel, 1,6 Gew. Teilen pulverisierter Salicylsäure als Härter und 20 Gew. Teilen Aluminiumhydroxid als Füllstoff gleichmäßig gemischt Die Teilchengrößen dieser Pulvermischung sollen weniger als 0,25 mm betragen.
Beispiel?
Ausgangsmaterial für einen Schaumstoff auf Melaminharzbasis:
Eine 70 %-ige Lösung eines Melamin-Formaldehyd- Vorkondensates (Molverhältnis 1:2,8) wird, jeweils auf das Festharz bezogen, mit 2 % des gemäß Beispiel 1 verwendeten Netzmittels und mit 1,6 Gew. % Amidosulfonsäure als latenter Härter gemischt und diese Mischung sprühgetrocknet
Zur Herstellung des Ausgangsmaterials werden 100 Gew. Teile des so hergestellten rieselfähigen Pulvers mit 5 Gew. Teilen Azoisobuttersäuredinitril als Treibmittel und 20 Gew. Teilen Aluminiumhydroxid als Füllstoff gleichmäßig gemischt Die Teilchengrößen dieser Pulvermischung sollen weniger als 0,25 mm betragen.
Beispiel 3
Ausgangsmaterial für einen Schaumstoff auf Epoxydharzbasis: 100 Gew. Teile eines festen Epoxydharzes mit einem Epoxydäquivalentgewicht von 800 g und einem Schmelzpunkt von ca. 80 °C werden bei 120 °C aufgeschmolzen. Zu dieser Schmelze werden 5 Gew. Teile eines Silicon-Netzmittels und 0,4 Gew. Teile Benzyldimethylamin (BDMA) als Beschleuniger zugesetzt. Nach Erstarren der Schmelze wird das so hergestellte Gemisch zu einem Pulver mit Teilchengrößen kleiner als 0,25 mm gemahlen.
Zur Herstellung des Ausgangsmaterials werden nun -4-
Claims (3)
- AT 393 101B 100 Gew. Teile des Epoxydharz-Netzmittel-BDMA-Gemischs, 4 Gew. Teile pulverisiertes Dicyandiamid als Härter, 5 Gew. Teile Azoisobuttersäuredinitril als Treibmittel und 20 Gew. Teile Aluminiumhydroxid als Füllstoff jeweils in Pulverform mit Teilchengrößen kleiner als 0,25 mm gleichmäßig gemischt. Beispiel 4 Ausgangsmaterial für einen Schaumstoff auf Epoxydharzbasis: 100 Gew. Teile eines festen Epoxydharzes wie in Beispiel 3 verwendet werden bei 120 °C aufgeschmolzen, in der Schmelze mit 5 Gew. Teilen eines Silicon-Netzmittels gemischt und dieses Gemisch nach Erstarren der Schmelze zu einem Pulver vermahlen. Zur Herstellung des Ausgangsmaterials worden nun 100 Gew. Teile des Epoxydharz-Netzmittelgemischs, 6,2 Gew. Teile Diaminodiphenylmethan (DDM) als Härter, 5 Gew. Teile Azoisobuttersäuredinitril als Treibmittel und 20 Gew. Teile Aluminiumhydroxid als Füllstoff jeweils in Pulverform mit Teilchengrößen kleiner als 0,25 mm gleichmäßig gemischt. Beispiel 5 Ausgangsmaterial für einen Schaumstoff auf Epoxydharzbasis: Ein Phenol-Novolak-Harz wird in üblicher Weise durch Kondensation von Phenol und Formaldehyd mit Salzsäure als Katalysator mit einem Molverhältnis von 1: 0,82 hergestellt. Der Harzschmelze werden nun auf 100 Gew. Teile Harz-Feststoff, 5 Gew. Teile eines Silicon-Netzmittels und 2 Gew. Teile Benzyldimethylamin (BDMA) als Beschleuniger zugesetzt und dieses Gemisch nach Erstarren der Schmelze zu einem Pulver vermahlen. Zur Herstellung des Ausgangsmaterials werden nun 100 Gew. Teile des Novolak-Netzmittel-BDMA-Gemischs, 570 Gew. Teile eines pulverisierten Epoxydharzes wie es in Beispiel 3 eingesetzt wurde, 33 Gew. Teile Azoisobuttersäuredinitril als Treibmittel und 100 Gew. Teile Aluminiumhydroxid als Füllstoff jeweils in Pulverform mit Teilchengrößen kleiner als 0,25 mm gleichmäßig gemischt PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Schaumstoffen durch Verpressen einer aufschäumenden oder aufgeschäumten Schicht aus duromeren Kunststoffen, bei dem zumindest ein großer Teil der zum Aufschäumen benötigten Wärme im Kunststoff-Ausgangsmaterial selbst als dielektrische Verlustwärme eines elektromagnetischen Hochfrequenzkondensatorfeldes erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff-Ausgangsmaterial ein Gemisch aus Melamin-Aldehyd-Vorkondensat oder einem Epoxydharz, einem zugehörigen Härter, einem Treibmittel und gegebenenenfalls einem Netzmittel und/oder Füllmittel durch Vorheizung auf eine Temperatur, die unter der Aufschäumtemperatur des Kunststoff-Ausgangsmaterials liegt, in eine schichtförmige Schmelze übergeführt wird, worauf die schichtförmige Schmelze kontinuierlich durch das Hochfrequenzkondensatorfeld erhitzt und aufgeschäumt wird und erst danach das aufschäumende oder aufgeschäumte Kunststoff-Ausgangsmaterial kontinuierlich verpreßt wird, wobei gegebenenfalls zur Verhinderung von oberflächigen Wärmeverlusten das aufschäumende und/oder aufgeschäumte Ausgangsmaterial von außen erhitzt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial in Pulver- und/oder Granulatform eingesetzt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial in Form einer durch Mischen und Erhitzen erzeugten pastösen Masse eingesetzt wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -5-
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