DE102004003603A1 - Verfahren zum Herstellen eines Vakuumpaneels, sowie Vakuumpaneel, insbesondere für Wärmedämmzwecke - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Vakuumpaneels, sowie ein derartiges Vakuumpaneel, insbesondere für Wärmedämmzwecke.
- Wesentlich bei solchen Vakuumpaneelen ist der vakuumdichte Abschluss einer Füllung aus körnigen oder pulverförmigen entgasten Stützelementen, insbesondere Kieselsäure-Partikeln, nach Außen, wobei das Innere evakuiert ist und wobei die Stützelemente eng aneinandergerückt sind.
- Typisch besteht ein solches Vakuumpaneel aus einer ein- oder mehrwandigen gasdichten Hülle und einer Füllung aus körnigen oder pulverförmigen entgasten Stützelementen, wobei das Innere der Hülle evakuiert ist, wobei die Stützelemente eng aneinandergerückt sind und von der Hülle enganliegend umgeben sind.
- Derartige Vakuumpaneele sind in vielfältiger Form bekannt, beispielsweise aus
EP 0 106 103 A1 ,US 4,668,551 , WO 00/71849 A1. - Derartige Vakuumpaneele werden zu Wärmedämmzwecken zwischen gegeneinander wärmezudämmende Flächen zur Anlage gebracht. Beispielsweise werden sie zwischen zwei Schalen eines mehrschaligen Mauersteins gebracht oder in ein Bauelement eingeführt, dessen einer Teil außenliegend und dessen anderer Teil innenliegend ist, wobei diese beiden Teile vorzugsweise thermisch getrennt sind, wie etwa bei Fensterrahmenanordnungen und dergleichen Anwendungen, wie sie beispielsweise in der vorgenannten WO 00/71849 A1 nicht abschließend aufgeführt sind.
- Derartige Vakuumpaneele haben jedoch einige Nachteile, die den Wärmedämmeffekt gravierend beeinflussen. Zum einen ist die ein- oder mehrlagige Hülle nicht ausreichend gasdicht, sodass durch Eindringen von Gas aus der Umgebung das Vakuum innerhalb der Hülle beeinträchtigt wird, auch im eingebauten Zustand, sodass die Wärmedämmung nachlässt. Zum anderen ist die Hülle insbesondere beim Verbau, das heißt der Anbringung zwischen gegeneinander wärmezudämmenden Flächen anfällig für Verletzung, insbesondere im Kontaktbereich zu diesen Flächen.
- Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vakuumpaneel dahingehend zu verbessern, dass die Funktionsfähigkeit, insbesondere die Wärmedämmwirkung mit höherer Sicherheit, bzw. höherer Zeitdauer erreicht werden kann.
- Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Vakuumpaneels mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, sowie durch ein entsprechendes Vakuumpaneel gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14.
- Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung wird durch die entsprechenden abhängigen Ansprüche weitergebildet.
- Wesentlich für diesen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass durch die oberflächenseitige Glasbildung ein Vakuumpaneel geschaffen wird, das keine Nähte hat und eine ziemlich strapazierfähige Oberfläche besitzt.
- Die Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 5 bzw. ein Vakuumpaneel mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung wird durch die entsprechenden abhängigen Ansprüche weitergebildet. Dieser Aspekt der Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass bei einer teilweisen Beschichtung, Belegung oder Beplankung der Fläche eines Vakuumpaneels mit Hülle die Sicherheit gegen Verringerung des Vakuums durch „Ausgasen" einerseits und der Schutz gegen Verletzung beim Verbau andererseits stark erhöht ist, jedoch keine Wärmebrücke zwischen gegeneinander wärmezudämmende Flächen geschaffen wird.
- Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
-
1 schematisch den Verfahrensablauf beim Herstellen eines Vakuumpaneels gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, -
2 schematisch im Schnitt ein Vakuumpaneel gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, -
3 im Schnitt den grundsätzlichen Aufbau eines Vakuumpaneels gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, -
4 eine Weiterbildung des Vakuumpaneels gemäß3 , -
5 eine andere Ausführungsform des Vakuumpaneels gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung. - In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, der anhand der
1 und2 erläutert wird, wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass durch eine Verglasung einer Oberfläche eine einerseits sehr strapazierfähige Oberfläche geschaffen wird, die andererseits gas- und damit auch vakuumdicht ist. - Eine Menge an Ausgangsmaterial
1 , ein beispielsweise pulverförmiges oder körniges Material, wird zunächst in einem ersten Schritt S1 in eine Form gepresst, beispielsweise eine platten- oder quaderförmige Form, wie sie bei späteren Anwendungsfällen zu verwenden ist. Bei einer Anwendung zu Wärmedämmzwecken wird durch diesen ersten Schritt S1 eine Formgebung erreicht, die insgesamt für die spätere Anordnung geeignet ist, also ein an den Verlauf der gegeneinander wärmezudämmenden Flächen angepasster Verlauf. Somit können die Oberflächen auch gekrümmt verlaufen. - Eine in dem ersten Schritt S1 durch Pressen erreichte geformte Platte wird dann in einen evakuierten Raum eingebracht und erhitzt, derart, dass ein Anschmelzen gemäß Schritt S2 der Oberfläche erreicht wird, und zwar durch Verschmelzen der einzelnen Teilchen des gepressten Ausgangsmaterials. Hierdurch bildet sich eine im Wesentlichen flüssige Glasschicht.
- Wird diese Glasschicht durch Abkühlen gemäß Schritt S5 verfestigt, so härtet die Glasschicht aus und bietet somit einen Verschluss für das innerhalb der Glasschicht, also innerhalb der Platte, zwischen den dort angeordneten nicht geschmolzenen Partikeln des Ausgangsmaterials erreichte Vakuum.
- Typisch versuchen bei solchen Schmelzvorgängen jedoch im Inneren noch enthaltene Gasreste und/oder Flüssigkeitsreste zu entweichen und führen zu ungewollten Öffnungen. Zweckmäßig ist es daher, nach dem Anschmelzen gemäß Schritt S2 gezielt Öffnungen
3 (2 ) in der glasigen Oberfläche vorzusehen, derart, dass verdampfende Feuchtigkeit und Gase leicht entweichen können, wie das durch die Schritte S3 und S4 dargestellt ist. - Nach dem Abkühlen gemäß Schritt S5 ist es lediglich erforderlich die Öffnungen
3 zu verschließen, was in2 durch Verschlusselemente4 dargestellt ist. Dieses Verschließen hat dabei, wie durch Schritt S6 dargestellt, nach einem Evakuieren, gegebenenfalls erneutem Evakuieren zu erfolgen. - Es entsteht somit ein Vakuumpaneel
2 , (2 ), das im Inneren durch die Partikel des Ausgangsmaterials1 gebildete, eng aneinanderanliegende Stützelemente12 enthält, zwischen denen Vakuum herrscht, wobei die Anordnung der Stützelemente2 nach außen durch eine Glasschicht5 gasdicht abgeschlossen ist und eventuell vorgesehene Öffnungen3 durch Verschlusselemente4 verschlossen sind. Das derart gebildete Vakuumpaneel2 zeichnet sich demnach durch eine Glashaut aus und weist keine Nähte auf. Diese Glashaut bildet ein sehr strapazierfähige Schicht5 . Derart gebildete Vakuumpaneele2 können daher in einfacher Weise weiterverarbeitet werden. Besonders geeignet als Stützelemente12 sind Kieselsäure-Partikel. - Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung wird anhand der
3 bis5 näher erläutert. - Ein Vakuumpaneel
10 für Wärmedämmzwecke gemäß3 besteht im Wesentlichen aus einer ein- oder mehrwandigen, üblicherweise zweiwandigen Hülle11 , die gas- bzw. luftdicht ist (bzw. sein soll) und die eine, durch eine Honigwabendarstellung symbolisierte Füllung aus körnigen oder pulverförmigen entgasten Stützelementen12 , vorzugsweise mikroporöse Kieselsäure, enthält. Der Innenraum der Hülle11 ist evakuiert, wodurch die Stützelemente12 eng aneinander anrücken und von der Hülle11 eng anliegend umgeben sind. Der Werkstoff der Stützelemente12 besteht selbstverständlich aus einem wärmeisolierendem Material, ebenso wie die Hülle11 . Bei der Evakuierung der Hülle11 und der anschließenden Verschweißung, wobei der so entstehende Stutzen und die Schweißnaht symbolisch und übertrieben als Nahtstelle13 dargestellt sind, kann das Vakuumpaneel10 insgesamt in die für die spätere Anordnung geeignete Form gebracht werden, also in eine an den Verlauf der gegeneinander wärmezudämmenden Flächen angepassten Verlauf. Beim Ausführungsbeispiel ist ein plattenförmige Anordnung dargestellt. - Erfindungsgemäß sind dabei die Abschnitte der Hülle
11 , die im verbauten Zustand gegen die gegeneinander wärmezudämmenden Flächen jeweils zur Anlage kommen, mit einer zusätzlichen Schicht14 zumindest abschnittsweise versehen. Für diese zusätzliche Schicht14 ist wesentlich, dass sie die Gasdichtigkeit der Hülle11 an den entsprechenden Abschnitten wesentlich erhöht, während ein Beitrag zur Wärmedämmung selbst nicht erfolgen muss. Es kann sich daher um kompakte Materialien handeln, wie Metallfolien oder Metallschichten, beispielsweise eine Aluminiumfolie. Ein solches Material ist auch relativ wenig anfällig hinsichtlich Verletzungen beim Verbau, das heißt hinsichtlich der Gefahr, beim Verbau derart beschädigt zu werden, dass die Dichtheit der Hülle11 beeinträchtigt ist. - Dies erlaubt es zusätzlich, eine Klebeverbindung zwischen dieser zusätzlichen Schicht
14 und der gegenüberliegenden Seite der zugeordneten der gegeneinander wärmezudämmenden Flächen vorzusehen, die im einzelnen nicht dargestellt sind. - Die erwähnte Klebeverbindung kann eine Punktverklebung sein, die ausschließlich zu Montagezwecken dient, wenn die die gegeneinander wärmezudämmenden Flächen aufweisenden nicht näher dargestellten Bauelemente in anderer Weise miteinander verbunden sind, zweckmäßig thermisch entkoppelt miteinander verbunden sind.
- Die Nahtstelle
13 ist dabei in besonderer Weise anfällig für Beschädigungen, jedenfalls beim Einbau. Zweckmäßig ist daher, wie dargestellt, auch die Nahtstelle, die durch zwei miteinander verbundene Laschen15 und16 gebildet ist, ebenfalls zusätzlich mit einer zusätzlichen Schicht17 bzw.18 versehen, wobei zweckmäßig die Anordnung derart ist, dass die beschichteten Laschen15 ,16 auf die zusätzliche Schicht14 faltbar sind. Zweckmäßig kann auch in der zugeordneten der gegeneinander wärmezudämmenden Flächen eine entsprechende Vertiefung vorgesehen sein. - Alternativ kann, wie in
4 dargestellt, eine Anordnung vorgesehen sein, bei der eine, alternativ zwei, Nahtstellen19 bzw.20 derart vorgesehen sind, dass sie die Seite der Hülle11 fortsetzen, auf der die zusätzliche Schicht14 aufgebracht ist. Hier ist die Beschichtung der Laschen nicht erforderlich. Die Schweiß- oder Nahtstellen19 bzw.20 können dabei wie in2 durch Strichlinien dargestellt, gegen die zusätzliche Schicht14 gefaltet sein, aber auch gegen den Bereich der Hülle11 , der nicht mit einer zusätzlichen Schicht14 versehen ist (in Strich-Punkt-Linien angedeutet). Im letzteren Fall ist eine Beschichtung unbedingt zu vermeiden. -
5 zeigt perspektivisch eine Anordnung, bei der die durch das Vakuumpaneel10 gebildete Wärmedämmung im Wesentlichen quaderförmig ist, also eine deutliche Dickenabmessung besitzt. Hier karnn statt einer vergleichsweise elastischen Hülle eine vergleichsweise steife schachtel- oder boxartige Hüllenanordnung gewählt sein, die über einen Stutzen oder dergleichen (nicht dargestellt) evakuierbar ist. - Wie dargestellt ist hier eine, und zwar die größte Seitenfläche mit einer zusätzlichen Schicht
14 versehen, und zwar im Wesentlichen ganzflächig mit jedoch deutlichem Abstand zu den Kanten des hier boxartigen Vakuumpaneels21 . - Selbstverständlich kann eine ganzflächige Beschichtung vorgesehen sein.
- Es zeigt sich ferner, dass Wärmedämmungen mit einem Vakuumpaneel
10 gemäß der Erfindung auch gut stapelbar sind, das sie an den Abschnitten, die die zusätzliche Schicht14 aufweisen, gegenüber mechanischen Beschädigungen relativ unempfindlich sind, so dass eine Zwischenlagerung zwischen Herstellung und Verbau in einfacher und damit kostengünstiger Weise möglich ist. - Es zeigt sich ferner, dass ein Kombination des ersten Aspektes mit dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung grundsätzlich möglich ist, also auch die glasartige Schicht
5 des Vakuumpaneels2 gemäß2 zusätzlich mit einer nicht dargestellten zusätzlichen Schicht14 versehen werden kann und auch über eine solche Schicht oder auch direkt von der glasartigen Oberfläche aus eine Klebeverbindung zu der gegenüberliegenden Seite der zugeordneten der gegeneinander wärmezudämmenden Flächen vorgesehen werden kann. Es zeigt sich, dass durch eine eventuelle zusätzliche Schicht (ähnlich der Schicht14 bei dem Vakuumpaneel10 gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung) zusätzlich oder ergänzend die Funktion der Verschlusselemente4 der Öffnungen3 in der glasartigen Schicht5 erreicht werden kann. - Bei allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die nach außen weisende Oberfläche ohne Beeinträchtigung des Wärmedämmverhaltens gegenüber mechanischen Beschädigungen und gegenüber Ausgasen erheblich verbessert.
Claims (26)
- Verfahren zum Herstellen eines Vakuumpaneels (
2 ), das nach außen gasdicht eine Füllung aus körnigen oder pulverförmigen entgasten Stützelementen (12 ), insbesondere Kieselsäure-Partikeln, aufweist, wobei das Innere evakuiert wird und wobei die Stützelemente (12 ) eng aneinandergerückt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (12 ) mechanisch zu einer der Vakuumpaneelgröße entsprechenden geformten Platte zusammengepresst (S1) werden. dass die Platte in einem evakuierten Raum eingebracht wird und dieser Raum erwärmt wird, dass die Platte in dem evakuierten Raum derart aufgeheizt wird, dass an der Oberfläche der Platte durch Verschmelzen der dort befindlichen einzelnen Stützelemente eine flüssige Glasschicht (5 ) ausgebildet wird, und dass das so gebildete Paneel abgekühlt (S5) wird, wobei die flüssige Glasschicht (5 ) erhärtet. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verschmelzungsvorgang in der ab- bzw. angeschmolzenen Oberfläche Öffnungen (
3 ) gebildet werden (S3), damit verdampfende Feuchte und Gase entweichen können und dass nach dem Abkühlen (S5) die die Öffnungen aufweisende Platte evakuiert wird und dann die Öffnungen verschlossen werden (S6). - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (
12 ) durch pulvrige Kieselsäure gebildet sind. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Flächenabschnitt des so gebildeten Vakuumpaneels (
2 ) an der Außenseite mit einer zusätzlichen Schicht versehen wird. - Verfahren zum Herstellen eines Vakuumpaneels (
10 ), das aus einer ein- oder mehrwandigen gasdichten Hülle (11 ) und einer Füllung aus körnigen oder pulverförmigen entgasten Stützelementen (12 ) besteht, wobei das Innere der Hülle (11 ) evakuiert ist, wobei die Stützelemente (12 ) eng aneinandergerückt sind und von der Hülle (11 ) enganliegend umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einen Flächenabschnitt der Hülle (11 ) des Vakuumpaneels (10 ) an der Außenseite der Hülle (11 ) mit einer zusätzlichen Schicht (14 ) versehen wird. - Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (
12 ) durch mikroporöse Kieselsäure gebildet sind. - Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schicht (
14 ) auf die Hülle (11 ) des Vakuumpaneels (10 ) aufgeklebt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (
11 ) miteinander gasdicht verschweißte Endlaschen (15 ,16 ) aufweist, wobei zwischen den Endlaschen (15 ,16 ) vor deren endgültigem Verschweißen die Evakuierung erfolgt und die Endlaschen seitlich (19 ,20 ) von einem/dem mit der zusätzlichen Schicht (14 ) versehenen Flächenabschnitt wegragen und von diesem weg auf die zusätzliche Schicht (14 ) gefaltet werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schicht eine luftdichte Schicht ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schicht eine Metallfolie insbesondere Aluminiumfolie ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumpaneel (
2 ,10 ) in eine flächige Form gebracht ist, bei der zwei Seitenflächen an den Verlauf von gegeneinander wärmezudämmenden Flächen angepasst sind und im Gebrauch an diese zur Anlage kommen und mit der zusätzlichen Schicht (14 ) zumindest abschnittsweise versehen werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumpaneel (
10 ) eine Quaderform (21 ) definiert.. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwendung zu Wärmedämmzwecken der der zugeordneten Fläche der gegeneinander wärmezudämmenden Flächen zugewandte Flächenabschnitt des Vakuumpaneels (
2 ,10 ) gegebenenfalls die dort vorgesehene zusätzliche Schicht (14 ) zum zumindest punktweisen Verkleben mit der zugeordneten Fläche der gegeneinander wärmezudämmenden Flächen verwendet wird. - Vakuumpaneel, insbesondere für Wärmedämmzwecke, mit im Inneren eng aneinanderanliegenden pulverförmigen oder körnigen Stützelementen (
12 ), insbesondere pulverförmigen Kieselsäure-Partikeln, und einer durch Schmelzvorgänge erreichten dichten Glasschicht (5 ) an der Außenseite, wobei die Zwischenräume zwischen den Stützelementen (12 ) evakuiert sind. - Vakuumpaneel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schmelzvorgangs zur Bildung der Glasschicht (
5 ) erreichte Öffnungen (3 ) nach Außen verschlossen (4) sind. - Vakuumpaneel nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (
12 ) durch pulvrige Kieselsäure gebildet sind. - Vakuumpaneel nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Flächenabschnitt an der Außenseite mit einer zusätzlichen Schicht versehen ist.
- Vakuumpaneel insbesondere für Wärmedämmzwecke, bestehend aus einer ein- oder mehrwandigen gasdichten Hülle (
11 ) und einer Füllung aus körnigen oder pulverförmigen entgasten Stützelementen (12 ), wobei das Innere der Hülle (11 ) evakuiert ist, wobei die Stützelemente (12 ) eng aneinandergerückt sind und von der Hülle (11 ) enganliegend umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumpaneel (10 ) mindestens einen Flächenabschnitt aufweist, bei dem die Hülle (11 ) auf ihrer Außenseite mit einer zusätzlichen Schicht (14 ) versehen ist. - Vakuumpaneel nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (
12 ) durch mikroporöse Kieselsäure gebildet sind. - Vakuumpaneel nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schicht (
14 ) auf die Hülle (11 ) des Vakuumpaneels (10 ) aufgeklebt ist. - Vakuumpaneel nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (
11 ) miteinander gasdicht verschweißte Endlaschen (15 ,16 ) aufweist, wobei zwischen den Endlaschen (15 ,16 ) vor deren endgültigem Verschweißen die Evakuierung erfolgt und die Endlaschen seitlich (19 ,20 ) von einem/dem mit der zusätzlichen Schicht (14 ) versehenen Flächenabschnitt wegragen und von diesem weg oder auf die zusätzlichen Schicht (14 ) faltbar ist. - Vakuumpaneel nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schicht eine luftdichte Schicht ist.
- Vakuumpaneel nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schicht eine Metallfolie insbesondere Aluminiumfolie ist.
- Vakuumpaneel nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumpaneel (
2 ,10 ,20 ) in eine flächige Form gebracht ist, bei der zwei Seitenflächen an den Verlauf von gegeneinander wärmezudämmenden Flächen angepasst sind und im Gebrauch an diese zur Anlage kommen und mit der zusätzlichen Schicht (14 ) zumindest abschnittsweise versehen sind. - Vakuumpaneel nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumpaneel (
10 ) eine Quaderform (21 ) definiert. - Vakuumpaneel nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwendung der der zugeordneten Fläche der gegeneinander wärmezudämmenden Flächen zugewandte Flächenabschnitt gegebenenfalls die dort vorgesehene zusätzliche Schicht (
14 ) zum zumindest punktweisen Verkleben mit der zugeordneten Fläche der gegeneinander wärmezudämmenden Flächen dient.
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DE102004003603A Withdrawn DE102004003603A1 (de) | 2004-01-23 | 2004-01-23 | Verfahren zum Herstellen eines Vakuumpaneels, sowie Vakuumpaneel, insbesondere für Wärmedämmzwecke |
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- 2004-01-23 DE DE102004003603A patent/DE102004003603A1/de not_active Withdrawn
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