DE10153820A1 - Filtersegmente oder Filter für Zigaretten sowie Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Filtersegmente oder Filter für Zigaretten sowie Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Filtersegmenten (24) für Multisegmentfilter (16) oder von Filtern (16) der tabakverarbeitenden Industrie, wobei zunächst aus Bestandteilen der Filtersegmente (24) oder der Filter (16) ein Extrudat (11, 12) mittels eines Strangpreßverfahrens hergestellt wird. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Filtersegment (24) für Multisegmentfilter (16) oder einen Filter (16) der tabakverarbeitenden Industrie. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß in einem weiteren Verfahrenschritt das Extrudat (11, 12) mit einem komprimierbaren und/oder elastischen ersten Material (18) umhüllt wird. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Filtersegment oder der erfindungsgemäße Filter zeichnet sich dadurch aus, daß ein Filterkern (22) mit wenigstens einem ersten Umhüllungsmaterial (18), das komprimierbar und/oder elastisch ist, umhüllt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Filtersegmenten für Multisegmentefilter oder von Filtern der tabakverarbeitenden Industrie, wobei zunächst aus Bestandteilen der Filtersegmente oder der Filter ein Extrudat mittels eines Strangpreßverfahrens hergestellt wird. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Filtersegment für einen Multisegmentfilter oder einen entsprechenden Filter der tabakverarbeitenden Industrie.
- Ein Verfahren zur Herstellung eines Filterstrangs ist bspw. aus der US 5,523,036 bekannt. In dieser Druckschrift ist beschrieben, wie ein Filterstrang mittels einer Strangpresse zunächst extrudiert wird und anschließend mit einem Umhüllungspapierstreifen umhüllt wird. Am Ende des Verfahrens wird der Filterstrang in Filter mehrfacher Gebrauchslänge zerschnitten. Bei dem extrudierten Filtermaterial handelt es sich gem. der US 5,523,036 um ein Kunststoffmaterial, das in einen Extrudatstrang extrudiert wird, dessen Durchmesser größer ist als die Austrittsöffnung der Strangpresse.
- Aus der DE-OS 1 692 945 sind ein Rauchfilter für Zigaretten und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Bei dem Rauchfilter handelt es sich um einen Körper, der durch Sintern von thermoplastischen und hydrophoben Kunststoffschaum, der auf kleinste Teilchengröße zerrieben wird, hergestellt wird, und einen einer Zigarette angepaßten Querschnitt hat. Dieser Filterkörper kann für sich oder in Kombination mit einem herkömmlichen bspw. Acetatfadenfilter oder einem gleichartigen Filterkörper hintereinander oder parallel zueinander verwendet werden, um hierdurch die Filterwirkung weiter zu verbessern bzw. selektiv zu beeinflussen.
- Diese Filter bzw. Filterelemente haben den Nachteil, daß sie relativ stoßempfindlich und allgemein sehr empfindlich auf mechanische Belastungen sind, so daß diese bei der Weiterverarbeitung leicht beschädigt werden können.
- Demgegenüber hat die Erfindung zur Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Filterelementen bzw. Filtern anzugeben, das es auf einfache und kostengünstige Weise ermöglicht, Filter und Filterelemente bzw. Filtersegmente für Multisegmentfilter herzustellen, die gegen mechanische Belastungen relativ unempfindlich sind. Die Erfindung hat ferner die Aufgabe, einen Filter oder ein Filtersegment für einen Multisegmentfilter der tabakverarbeitenden Industrie anzugeben, die selbst gegen mechanische Belastungen unempfindlich sind.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Filtersegmenten für Multisegmentfilter oder von Filtern der tabakverarbeitenden Industrie, wobei zunächst aus einem Ausgangsmaterial ein strangförmiges Extrudat mittels eines Strangpreßverfahrens hergestellt wird, das dadurch weitergebildet ist, daß in einem weiteren Verfahrensschritt das Extrudat mit einem komprimierbaren und/oder elastischen ersten Material umhüllt wird.
- Durch Versehen des Extrudats mit einem komprimierbaren und/oder elastischen ersten Material wird dieses bei der weiteren Verarbeitung und beim weiteren Transport gegen mechanische Belastungen unempfindlicher. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine sehr einfache und kostenextensive Möglichkeit, Filter bzw. Filtersegmente mechanisch belastbarer auszugestalten.
- Das Extrudat ist in entsprechende Längen abgeschnitten ein Filterbestandteil und hat einen relativ geringen Zugwiderstand und damit eine geringe Dichte. Aufgrund der pulverförmigen Bestandteile ist dieses sehr unempfindlich gegenüber mechanischen Belastungen, wenn es nicht erfindungsgemäß umhüllt ist. Die Luftdurchlässigkeit entspricht derjenigen bei herkömmlichen Filtern bzw. Filtersegmenten.
- Vorzugsweise wird das Extrudat vor dem Verfahrensschritt des Umhüllens erhitzt, wodurch das Extrudat weiter ausgehärtet bzw. auch noch chemisch verändert werden kann. Der Verfahrensschritt des Erhitzens geschieht in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einem Temperaturbereich von 600°C bis 1.000°C. Bei einem Extrudat, das bspw. Aktivkohle in Granulatform und ein Bindemittel wie bspw. Polyfurfurylalkohol aufweist, führt der Behandlungsschritt des Erhitzens in einem Temperaturbereich von 600°C bis 1.000°C dazu, daß das Bindemittel verkohlt wird. Dieser Schritt kann auch als Pyrolysebehandlung bezeichnet werden.
- Das Erhitzen mittels Mikrowellen, ist eine besonders einfache Möglichkeit der Erhitzung.
- Vorzugsweise ist das erste Umhüllungsmaterial, insbesondere in längsaxialer Richtung, vollständig rauchundurchlässig oder nahezu rauchundurchlässig. Hierdurch werden die Filtereigenschaften des Extrudats und der Zugwiderstand des Filtersegments aufgrund der Umhüllung mit dem ersten Material nicht oder nur unwesentlich beeinflußt. Das Vorsehen eines komprimierbaren und/oder elastischen ersten Materials hat zudem den Vorteil, daß Durchmesserschwankungen des Extrudats ausgeglichen werden können, so daß ein vom Durchmesser her gleichförmiger Strang und damit vom Durchmesser her gleichgroße Filter bzw. Filtersegmente hergestellt werden können. Zudem kann dieses Material auch dazu dienen, etwaige Durchmesserdifferenzen von Filtersegmenten in einem Multisegmentfilter auszugleichen, was ein sehr großer Vorteil ist. Bei dem Transport der Filtersegmente eines Multisegmentfilters besteht ferner der Vorteil, daß das Halten der Segmente in Mulden mittels Saugluft verbessert wird, da die Saugluft nicht mehr an dem luftdurchlässigen Extrudat ansetzt sondern an der wenig bis gar nicht luftdurchlässigen Umhüllung.
- Das Umhüllen mit dem ersten Material kann durch ein weiteres Strangpreßverfahren, ein Eintauchen in einem Schmelzbad oder ein Umwickeln mit Streifen des ersten Materials und/oder durch Umwickeln mit auf einem, insbesondere weichen, Trägerstreifen angeordneten ersten Material geschehen. Diese genannten Varianten sind als besonders effektiv und schnell anzusehen.
- Wenn vorzugsweise das erste Material ein Heißschmelzkleber, insbesondere ein Ethylenvinylacetatcopolymer, ist, können Materialien Verwendung finden, die bei der Herstellung von Filtern der tabakverarbeitenden Industrie schon sehr gut bekannt sind. Hierzu wird vorzugsweise der Heißschmelzkleber in einer relativ dicken Schicht aufgetragen. Vorzugsweise ist das erste Material aufgeschäumt, wobei insbesondere vorzugsweise ein geschlossenporiger Schaum erzeugt wird. Durch Verwendung eines geschlossenporigen Schaums als erstes Material ist insbesondere die gewünschte Rauchundurchlässigkeit bzw. eine fast vollständige Rauchundurchlässigkeit gegeben. Als Alternative kann das erste Material ein Celluloseacetattow hoher Dichte sein, das selbst vorzugsweise auch im wesentlichen rauchundurchlässig ist. Das Celluloseacetattow weist dann eine hohe Dichte auf, wenn es beispielsweise stark gekräuselt ist. Das Celluloseacetattow wird in einer Ausführungsform der Erfindung quer zur Strangrichtung des Extrudats, insbesondere spiralförmig, um das Extrudat gewickelt. Die Vorzugsrichtung der Fasern in dem Celluloseacetattow sind dann quer zur Strangrichtung des Extrudats ausgerichtet. Das erste Umhüllungsmaterial kann auch ein Air-layed Vlies sein, das nach einem Verfahren hergestellt ist, das in der EP 003 20 44 B1 beschrieben ist.
- Vorzugsweise wird anschließend das Extrudat, das mit dem ersten Material umhüllt ist, mit einem zweiten Material umhüllt, so daß von der äußeren Erscheinung her ein an sich übliches Filtersegment bzw. ein an sich üblicher Filter erzielbar ist. Eine besonders einfache Realisierung der Umhüllung des Extrudats ist dann gegeben, wenn das Extrudat in einem Strangverfahren mit dem ersten und/oder dem zweiten Material umhüllt wird. Hierzu eignet sich bspw. die in den Fachkreisen bekannte Maschine KDF 2E der Anmelderin.
- Abschließend wird vorzugsweise das umhüllte Extrudat in Segmente vorgebbarer Länge abgeschnitten.
- Die Aufgabe wird ferner durch einen Filter oder ein Filtersegment für einen Multisegmentfilter der tabakverarbeitenden Industrie gelöst, der oder das insbesondere nach dem vorgenannten Verfahren hergestellt ist, und der oder das mit einem, insbesondere stoßempfindlichen, Kern versehen ist, der von wenigstens einem ersten Umhüllungsmaterial umhüllt ist, das komprimierbar und/oder elastisch ist und insbesondere im wesentlichen rauchundurchlässig oder vollständig rauch- undurchlässig ist. Die Rauchundurchlässigkeit bzw. die im wesentlichen vorhandene Rauchundurchlässigkeit soll hierbei vorzugsweise in längsaxialer Richtung vorherrschen, wobei als längsaxial die Strangausrichtung des Extrudats bzw. des Kerns zu verstehen ist. Vorzugsweise besteht der Kern aus einem Extrudat.
- Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, auf die im übrigen bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:
- Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Filtersegmenten für Multisegmentfilter oder von Filtern,
- Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines entsprechenden Filtersegments bzw. eines entsprechenden Filters, und
- Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Filtersegmenten für Multisegmentfilter oder von Filtern der tabakverarbeitenden Industrie.
- In den folgenden Figuren sind die gleichen Elemente durch dieselben Bezugsziffern gekennzeichnet, so daß von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
- Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann. Es ist eine Strangpresse 10, die auch als Extruder bezeichnet werden kann, vorgesehen, um ein Extrudat 11 zu bilden. Strangpressen sind an sich bekannt und dienen insbesondere dazu, entsprechende bspw. Kunststoff-Formmassen herzustellen und zwar in verschiedenen Formen, wie Tafeln, Bändern, Rohren, Schläuchen, Ummantelungen usw. Hierzu eignen sich insbesondere Schneckenstrangpressen, die auch als Extruder bezeichnet werden. Hierbei wird die Formmasse von der rotierenden Schnecke der Strangpresse aus dem Vorratsbehälter eingezogen, gefördert, ggf. aufgeschmolzen und durch eine profilgebende Düse ins Freie gedrückt. Bezüglich des Verfahrens des Strangpressens von Filtersegmenten bzw. Filtern wird insbesondere auf die US 5,523,036 verwiesen, in der dieses Verfahren beschrieben ist. Es sei insbesondere auch auf die in dieser Patentschrift genannten weiteren Patentschriften bzw. Patentanmeldungen verwiesen, die auch die Möglichkeit des Strangpressens vorsehen, wie insbesondere die UK 451,683, die UK 1,271,274, UK 1,341,400, UK 1,442,631 UK 1,456,908, UK 1,482,216 und die US 4,180,536.
- Als Ausgangsmaterial kann bspw. Aktivkohle in Granulatform, also in körniger Form vorgesehen sein, das mit einem Bindemittel wie bspw. Polyfurfurylalkohol versetzt ist. Es können auch Ceolith-Körner (Al-Si-Oxid-Körner), das mit Wasserglas als Bindemittel versetzt ist, als Ausgangsmaterialien dienen. Auch weitere Materialien können ggf. zugesetzt sein, um gewisse Strang- bzw. Extrudateigenschaften zu erzielen. Die entsprechenden Materialien sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik (siehe die oben angegebenen Druckschriften) geläufig.
- Nach Heraustreten des Extrudats 11 aus der Strangpresse 10 wird in einer Bearbeitungsvorrichtung 14 das Extrudat weiter bearbeitet. Als Bearbeitungsvorrichtung kann bspw. ein Ofen vorgesehen sein, der bspw. in einem Temperaturbereich von 600°C bis 1.000°C das Bindemittel Polyfurfurylalkohol in Art einer Pyrolysebehandlung in Kohlenstoff umwandelt. Die Bearbeitungsvorrichtung 14 kann auch ein Mikrowellenofen sein, der dazu führt, daß das Wasserglas durch die Wärmeeinwirkung aushärtet.
- Der entsprechend bearbeitete Strang des Extrudats 12 wird als Filterkernstrang 12 weitergeleitet und zwar in Richtung 25 einer Strangmaschine 15, die bspw. eine KDF 2E der Anmelderin sein kann. Auf dem Weg dorthin wird von einer Bobine 17 ein erstes Umhüllungsmaterial 18 abgezogen und zum Umhüllen um den Filterkernstrang 12 zu diesem befördert. Das erste Umhüllungsmaterial 18 kann hierbei bspw. ein Heißschmelzkleber wie Ethylenvinylacetatcopolymer sein, das als dicke Leimschicht, evtl. auch als Schaum, auf einem dicken, weichen Papier (Tissue) aufgebracht ist. In diesem Fall ist es nicht nötig, ein weiteres zweites Umhüllungsmaterial 21, das von einer Bobine 20 abgezogen wird, vorzusehen. Bei dieser Variante des ersten Umhüllungsmaterials kann also das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 entsprechend abgewandelt werden und zwar dergestalt, daß die Bobine 20 und das zweite Umhüllungsmaterial 21 entfällt. Der Heißschmelzkleber wird in diesem Ausführungsbeispiel so dick aufgetragen, daß zum einen die Stoßempfindlichkeit des dann insgesamt umhüllten Extrudats vermindert wird und auch ggf. Durchmesserschwankungen ausgeglichen werden können.
- Als Variante kann als erstes Umhüllungsmaterial ein nicht mit einem Weichmacher, wie Triacetin, versetztes, stark gekräuseltes Celluloseacetattow Verwendung finden, das quer zur Faserrichtung um den Strang herumgewickelt wird. Eine Umhüllung kann spiralförmig wie bspw. bei Zigarilloherstellmaschinen vorgenommen werden.
- Nachdem das erste Umhüllungsmaterial 18 in den Bereich des Extrudats 12 gebracht wird, wird ein zweites Umhüllungsmaterial 21, wie bspw. ein üblicher Papierstreifen von einer Bobine 20, abgezogen und auch außen auf das erste Umhüllungsmaterial aufgebracht. Nachdem sowohl das erste Umhüllungsmaterial als auch das zweite Umhüllungsmaterial oder nur das erste Umhüllungsmaterial in dem Ausführungsbeispiel mit dem Heißschmelzkleber, das auf einem dicken, weichen Papier aufgebracht ist, in Verbindung mit dem Extrudat 12 gebracht wird, wird dieses einer Strangmaschine 15 bspw. vom Typ KDF 2E der Anmelderin, zugeführt. In dieser Strangmaschine wird das erste und/oder zweite Umhüllungsmaterial um das Extrudat gewickelt. Anschließend wird mittels eines Messerapparats, der Bestandteil jeder Maschine vom Typ KDF ist, das umwickelte Extrudat in Filter 16 abgeschnitten. Diese Filter 16 haben in der Regel mehrfache Gebrauchslänge und werden dann in einer Filteransetzmaschine, bspw. einer MAX 80E der Anmelderin mit Tabakstöcken zusammengebracht und zu Filterzigaretten verarbeitet oder sie werden in Filtersegmente zerteilt und mit Filterabschnitten gleicher oder anderer Art zu Multisegmentfiltern verarbeitet.
- In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Filter 16 oder ein erfindungsgemäßes Filtersegment 24 dargestellt. Der Filter 16 bzw. das Filtersegment 24 besteht aus einem Filterkern 22, dem ersten Umhüllungsmaterial 18 und dem zweiten Umhüllungsmaterial 21. Das erste und zweite Umhüllungsmaterial kann im Verlauf der Weiterverarbeitung auch mit Perforationslöchern versehen werden.
- In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung dargestellt, mittels der ein anderer Verfahrensablauf ermöglicht ist.
- Wie vorstehend beschrieben, wird mittels einer Strangpresse 10 ein Extrudat 11 erzeugt, das in längsaxiale Richtung 25 gefördert wird und in einer Bearbeitungsvorrichtung 14 zu einem bearbeiteten Extrudat bzw. Filterkernstrang 12 bearbeitet wird. Das erste Umhüllungsmaterial kann nun bspw. mittels eines Schmelzbades 23, durch das der Filterkernstrang 12 geleitet wird, auf diesen aufgebracht bzw. um diesen umhüllt werden. Als erstes Umhüllungsmaterial eignet sich dann bspw. auch ein Heißschmelzkleber, der sich in dem Schmelzbad 23 befindet. Eine dahinterangeordnete Runddüse 26 sorgt dafür, daß der Heißschmelzkleber und damit der umhüllte Filterkernstrang 12 auf den gewünschten Durchmesser gebracht wird. Als weitere Alternative kann anstelle des Schmelzbades 23 eine weitere Strangpresse vorgesehen sein, die nicht in Fig. 3 dargestellt ist, die allerdings dazu dient, in Art einer Kabelisolierung eine Heißschmelzkleber-Schicht um den Filterkernstrang 12 aufzubringen. Anschließend wird dann, wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 auch schon dargestellt ist, ein zweites Umhüllungsmaterial 21 von einer Bobine 20 abgezogen und in den Bereich des mit dem ersten Umhüllungsmaterial umhüllten Filterkernstrang 12 gebracht, um dann mittels einer Strangmaschine 15 das zweite Umhüllungsmaterial 21 um den mit dem ersten Umhüllungsmaterial 18 versehenen Filterkernstrang 12 zu wickeln. Anschließend werden Filterelemente 24 bzw. Filtersegmente 24 von dem Strang abgeschnitten. Bezugszeichenliste 10 Strangpresse
11 Extrudat
12 Filterkernstrang
14 Bearbeitungsvorrichtung
15 Strangmaschine
16 Filter
17 Bobine
18 1. Umhüllungsmaterial
20 2. Bobine
21 2. Umhüllungsmaterial
22 Filterkern
23 Schmelzbad
24 Filterelement
25 längsaxiale Richtung
26 Runddüse
Claims (15)
1. Verfahren zur Herstellung von Filtersegmenten (24)
für Multisegmentfilter (16) oder von Filtern (16) der
tabakverarbeitenden Industrie, wobei zunächst aus einem
Ausgangsmaterial ein strangförmiges Extrudat (11, 12)
mittels eines Strangpreßverfahrens hergestellt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren
Verfahrensschritt das Extrudat (11, 12) mit einem
komprimierbaren und/oder elastischen ersten Material (18) umhüllt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Extrudat (11) vor dem Verfahrensschritt des
Umhüllens erhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schritt des Erhitzens in einem Temperaturbereich
von 600°C bis 1.000°C geschieht.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat mittels
Mikrowellen erhitzt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material
(18) wenigstens in längsaxialer Richtung (25)
vollständig rauchundurchlässig oder im wesentlichen
rauchundurchlässig ist.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umhüllen mit dem
ersten Material (18) durch ein weiteres
Strangpreßverfahren, ein Eintauchen in ein Schmelzbad (23) oder ein
Umwickeln mit einem Streifen ersten Materials (18)
und/oder durch Umwickeln mit auf einem, insbesondere
weichen, Trägerstreifen angeordneten ersten Material
(18) geschieht.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material
(18) Heißschmelzkleber, insbesondere ein
Ethylenvinylacetatcopolymer, ist.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material
(18) aufgeschäumt ist oder wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material
(18) ein Celluloseacetattow hoher Dichte ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Celluloseacetattow quer zur Strangrichtung (25)
des Extrudats (11, 12), insbesondere spiralförmig, um
das Extrudat (11, 12) gewickelt wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem ersten
Material (18) umhüllte Extrudat (11, 12) mit einem
zweiten Material (21) umhüllt wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat (11,
12) in einem Strangverfahren mit dem ersten und/oder dem
zweiten Material (18, 21) umhüllt wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das umhüllte
Extrudat (11, 12) in Segmente (16, 24) vorgebbarer Längen
abgeschnitten wird.
14. Filter (16) oder Filtersegment (24) für einen
Multisegmentfilter der tabakverarbeitenden Industrie,
insbesondere hergestellt nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 13, mit einem Kern, der mit wenigstens
einem ersten Umhüllungsmaterial (18) umhüllt ist, das
komprimierbar und/oder elastisch ist und insbesondere im
wesentlichen rauchundurchlässig oder vollständig rauch-
undurchlässig ist.
15. Filter (16) oder Filtersegment (24) nach Anspruch
14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (22) aus einem
Extrudat (11, 12) besteht.
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