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Die Erfindung betrifft einen imprägnierten Faserschlauch zur Innenauskleidung von Kanälen und Rohrleitungen, ein Verfahren zu dessen Herstellung, die Verwendung des Faserschlauchs sowie einen entsprechend sanierten Kanal oder eine entsprechend sanierte Rohrleitung.
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Bislang wird ein sanierungsbedürftiges Abwasserrohr beispielsweise so saniert, dass ein mit Harz getränkter Faserschlauch (es wird von „Liner” gesprochen) in das sanierungsbedürftige Rohr eingezogen wird. Damit das Harz aus dem Faserschlauch nicht herausläuft, ist üblicherweise außen um den Faserschlauch herum eine UV-Licht abschirmende Schutzfolie angebracht. Auf der Innenseite des Faserschlauchs ist üblicherweise ebenfalls als Montagehilfe ein Folienschlauch eingezogen. Ist nun der imprägnierte Faserschlauch in das sanierungsbedürftige Rohr eingezogen, so wird die äußere Schutzfolie am Anfang und am Ende des Faserschlauchs, das aus dem sanierungsbedürftigen Rohr heraussteht, aufgeschnitten. Dabei fließt in der Regel bei der Technologie des Standes der Technik eine erhebliche Menge Imprägnierungszusammensetzung aus dem imprägnierten Faserschlauch heraus und verschmutzt Handschuhe und übrige Bekleidung oder auch das Werkzeug derjenigen Personen, die das Rohr sanieren. Besonders nachteilig ist zudem die Verschmutzung der UV-Lichter, die im Betrieb sehr heiß werden, so dass das Harz verkohlt. Anschließend wird am Anfang und am Ende des inneren Folienschlauchs ein Anschlussstück meist in Form eines Metallzylinders (es wird von „Packer” gesprochen) eingeführt. Durch diesen Packer wird dann Druckluft in den inneren Folienschlauch eingeblasen, sodass sich der imprägnierte Faserschlauch fest an die Innenwand des zu sanierenden Rohres legt. Anschließend wird üblicherweise durch den Packer hindurch eine Lichterkette mit UV-Lichtern in das zu sanierende Rohr eingezogen, um anschließend das noch nicht ausgehärtete Harz aus der Imprägnierungszusammensetzung mittels UV-Licht auszuhärten.
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Die
DE 10 2004 059 883 A1 beschreibt ein Verfahren zur Sanierung von Rohrleitungen, bei dem die Imprägnierungszusammensetzung mit einem anorganischen Verdicker eingedickt wird und anschließend der Faserschlauch mit der Imprägnierungszusammensetzung imprägniert wird. Dies hat den Nachteil, dass bei dem Einsatz von anorganischen Verdickern die Verdickungswirkung relativ schnell eintritt und relativ schwer zu unterbrechen ist, sodass manche Imprägnierungsverfahren praktisch nicht oder nur sehr schwer durchgeführt werden können. Die Verdickung ist notwendig, um ein Herauslaufen der Imprägnierungszusammensetzung aus dem imprägnierten Faserschlauch bei Aufschneiden der Schutzfolie in größeren Mengen zu verhindern.
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DE 41 10 713 A1 beschreibt die Herstellung von Rohren, wobei eine klassische Zusammensetzung zur Herstellung von Polyurethan mit einem sehr hohen Isocyanatanteil dazu verwendet wird, Faserbänder zu tränken und anschließend aus den getränkten Faserbändern Rohre herzustellen.
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Die
WO 2009/056312 A2 beschreibt ein Rohrauskleidungssystem, bei dem ebenfalls ein Vliesstoff mit einer klassischen prepolymeren Zusammensetzung für ein Polyurethan mit einem hohen Anteil an Isocyanat imprägniert wird, in ein Rohr mittels Inversionsverfahren eingeführt wird und anschließend die Urethanzusammensetzung zu Polyurethan ausgehärtet wird.
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Die
DE 603 16 846 T2 beschreibt ein Auskleidungsmaterial für Rohrleitungen. Dabei wird ein Auskleidungsmaterial mit einem Bindemittel getränkt. Dieses Bindemittel kann aus verschiedenen Alternativen wie beispielsweise Isocyanat ausgewählt sein.
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DE 199 02 456 A2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines glasfaserverstärkten Kunststoffrohres, wobei mit Hilfe von Schleudermaschinen eine Harzzusammensetzung auf die Innenseite eines Rohres geschleudert wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden. Mit den anorganischen Eindickmitteln des Standes der Linertechnik – meist MgO, Mg(OH)2 oder CaO als Pulver oder in Pastenform – lassen sich vor allem hoch steife eingedickte Zustände erzeugen, die von Viskositäten von mehr als 1 Million mPas gekennzeichnet sind. Beispielhaft ist hier das Luvatol EK 25 NV in Konzentrationen von 2–3% zu nennen. Diese Systeme haben in der Regel den Nachteil, dass sie keinerlei Restfließfähigkeit zeigen, da die Viskosität kontinuierlich ansteigt und nicht in eine Sättigung läuft. Dies hat zur Folge, dass so eingedickte Liner wegen ihrer geringeren Flexibilität sehr schlecht in die Haltung eingebracht werden können und in der Haltung nur sehr langsam mit Druckluft aufgestellt werden können. Zum einen wird das Installationsverhalten der Liner auf Grund dessen mit zunehmender Lagerzeit schlechter und zum anderen wird die Gefahr höher, dass der ausgehärtete Liner undicht ist, weil sich im Linerwerkstoff bei der Verformung während des Aufstellens mikroskopische Luftkanäle bilden können. Insbesondere besteht die Aufgabe darin, die Imprägnierungszusammensetzung so zu formulieren, dass eine problemlose Imprägnierung im niedrigviskosen Zustand möglich ist. Anschließend soll die Imprägnierungszusammensetzung bei der Lagerung des Liners in den ersten Tagen nach der Produktion soweit eindicken, dass sie beim Aufschneiden der Außenschutzfolie nicht aus dem Liner herausfließt. Darüber hinaus soll die Imprägnierungszusammensetzung – auch nach mehrmonatiger Lagerung – beim Aufstellen des Liners im Kanalrohr in der Lage sein, eine vollständige Benetzung der gesamten Glasfasermatte zu gewährleisten. Es ist auch Aufgabe, dass die Imprägnierungszusammensetzung partiell fließfähig bleiben muss, d. h. die Imprägnierungszusammensetzung muss im eingedickten Zustand noch eine Restfließfähigkeit aufweisen. Weiterhin ist es natürlich Aufgabe, dass der neu entwickelte Liner weiterhin dicht sein muss und die mechanischen Kennwerte nicht absinken. Auch darf sich möglichst die Geschwindigkeit der Aushärtung nicht verringern.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird in einer ersten Ausführungsform gelöst durch einen imprägnierten Faserschlauch zur Innenauskleidung von Kanälen und Rohrleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung zumindest ein Harz, das nicht oder nur teilweise durchpolymerisiert ist, und 0,1 bis 20 Gewichtsanteile eines Isocyanats bezogen auf 100 Gewichtsanteile Harz enthält.
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Es wurde überraschend gefunden, dass im Unterschied zu anorganischen Verdickern die Imprägnierungszusammensetzung hierdurch nicht schnell pastös wurde und dann nur noch sehr schwierig verarbeitet werden könnte. Ganz im Gegenteil ist die Imprägnierungszusammensetzung durch diesen geringen Anteil von Isocyanat als Verdicker anfangs recht niederviskos und kann leicht mit verschiedensten Imprägnierungsverfahren auf und in den Faserschlauch verbracht werden. Ein weiterer Vorteil des geringen Anteils an Isocyanat als Verdicker in der Imprägnierungszusammensetzung ist, dass durch den erfindungsgemäßen Gewichtsanteil die Imprägnierungszusammensetzung erst zu einem späteren Zeitpunkt, wenn der Faserschlauch bereits imprägniert ist, eine hohe aber nicht zu hohe Viskosität erreicht und deshalb später beim Sanieren von Rohren beim Aufschneiden der äußeren Schutzfolie nicht mehr herausläuft. Es wurde überraschend gefunden, dass genau die erfindungsgemäßen Gewichtsanteile von Isocyanat bezogen auf das Harz dazu geführt haben, dass beispielsweise bei der Sanierung von Rohren der imprägnierte Faserschlauch noch flexibel genug ist, um beispielsweise problemlos gefaltet zu werden, in ein sanierungsbedürftiges Rohr eingezogen zu werden und anschließend zügig aufgestellt zu werden. Andererseits wurde gefunden, dass durch den erfindungsgemäßen Gewichtsanteil von Isocyanat bezogen auf das Harz die Imprägnierungszusammensetzung beim Aufschneiden der äußeren Schutzfolie nicht mehr herauslaufen kann und hinreichend hochviskos ist. Mit dem erfindungsgemäßen Faserschlauch wurde auch ein weiteres Problem aus dem Stand der Technik behoben. Beim Einziehen des Faserschlauchs in beispielsweise ein sanierungsbedürftiges Rohr und auch beim anschließenden Aufblasen des Faserschlauchs können sich die Fasern durch die Imprägnierungszusammensetzung ziehen und Hohlräume bilden, sofern die Viskosität zu hoch ist. Mit dem erfindungsgemäßen imprägnierten Faserschlauch konnte dieses Problem gelöst werden, da gefunden wurde, dass mit dem erfindungsgemäßen Anteil von Isocyanat bezogen auf das Harz diese Hohlräume anschließend wieder zulaufen und die Dichtigkeit des fertig ausgehärteten Liners am Ende der Sanierungsarbeiten nicht beeinträchtigt wird.
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Vorteilhafterweise besitzt die Imprägnierungszusammensetzung eine Restfließfähigkeit.
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Im imprägnierten Faserschlauch beträgt die Viskosität der Imprägnierung (gleichbedeutend mit Imprägnierungszusammensetzung) vorteilhafterweise wenigstens 700 mPas, besonders bevorzugt wenigstens 1000 mPas. Unabhängig davon beträgt die Viskosität der Imprägnierungszusammensetzung höchstens 50000 mPas, insbesondere höchstens 10000 mPas. Dadurch kann sichergestellt werden, dass beim Aufschneiden der Außenschutzfolie während der Rohrsanierung die Imprägnierungszusammensetzung nicht hinausläuft und beispielsweise Bekleidung verschmutzen könnte. Unabhängig davon wird so eine gewisse Restfließfähigkeit erhalten. Die Viskosität wird bei 25°C gemessen. Der Druck beträgt Atmosphärendruck. Die Viskosität wird mit einem Brookfield Viskosimeter und einer Spindel CC-14 (bei 18,7 U/min und einer Scherrate von 37,4) gemessen. Der Durchmesser der Messkammer beträgt 47 mm bei einer Höhe von 100 mm. Der Messwert wird zwei Minuten nach dem Start der Messung genommen. Im Übrigen gelten die Messbedingungen aus der DIN 53018.
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Vorteilhafterweise ist die Imprägnierung höchstens soweit durchpolymerisiert, dass bis zu 95 Gew.-% des Harzes als Monomere oder Oligomere vorliegen, insbesondere bis zu 80 Gew.-% des Harzes als Monomere oder Oligomere vorliegen. Oligomere im Sinne der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass sie jeweils höchstens 20 Monomereinheiten aufweisen. Dieser geringe Anteil von durchpolymerisiertem Harz hat den Vorteil, dass sich die Imprägnierungszusammensetzung vor der Aushärtung des Harzes besser gleichmäßig entlang des Faserschlauches verteilen kann und anschließend besonders homogen auspolymerisiert werden kann.
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Der NCO-Gehalt des Isocyanats (gemäß DIN EN ISO 11909) liegt beispielsweise in einem Bereich von 10 bis 25%. Das Isocyanat kann beispielsweise aliphatisch sein. Unabhängig davon kann das Isocyanat ein Trimerisat sein, insbesondere ein HDI-Trimerisat sein. Die Dichte des Isocyanats bei 20°C nach DIN EN ISO 2811 kann in einem Bereich von 1,0 bis 1,3 g/mL, insbesondere in einem Bereich von 1,1 bis 1,2 g/mL liegen.
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Es wurde gefunden, dass solche Isocyanate besonders gut dafür sorgen, dass die Imprägnierungszusammensetzung während der Imprägnierung noch hinreichend niedrigviskos ist und später bei der Sanierung von schadhaften Rohren hinreichend hochviskos ist, dass die Imprägnierungszusammensetzung dann nicht aus dem Faserschlauch herausläuft.
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Vorteilhafterweise liegt der Anteil des Isocyanats in einem Bereich 0,3 bis 7 Gewichtsanteilen, insbesondere in einem Bereich von 1 bis 3 Gewichtsanteilen bezogen auf 100 Gewichtsanteile Harz. Es wurde überraschend gefunden, dass durch diesen bevorzugten Anteil von Isocyanat bezogen auf das Harz die Verarbeitbarkeit während der Imprägnierung besonders gut war.
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Das Harz ist vorteilhafterweise ein Polyesterharz oder ein Vinylesterharz. Diese Harze erwiesen sich als besonders geeignet, den gewünschten oben beschriebenen Viskositätsverlauf zu erzielen.
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Die Imprägnierung enthält beispielsweise einen üblichen Photoinitiator oder einen Initiator, der durch Wärme aktiviert wird.
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Das Material des Faserschlauchs ist beispielsweise ein Gewebe, ein Gelege, eine Matte, ein Strick, ein Vlies, ein Filz oder eine Kombination dieser textilen Flächengebilde. Das Material der Faserschläuche kann beispielsweise Glasfaser oder thermoplastisches Polymer in Faserform sein. Das Material der Fasern kann auch eine Mischung von Glasfasern und thermoplastischen Fasern sein. Thermoplastische Fasern können beispielsweise aus Polypropylen, Polyethylen oder Polyester sein.
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Sollte in der Imprägnierung überhaupt ein anorganischer Verdicker vorhanden sein, so beträgt der Anteil von anorganischem Verdicker in der Imprägnierung vorteilhafterweise weniger als 0,3 Gewichtsanteile, besonders bevorzugt weniger als 0,1 Gewichtsanteile bezogen auf 100 Gewichtsanteile Harz. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Viskosität während der Imprägnierung des Faserschlauchs nicht zu schnell zu hoch wird und dadurch beispielsweise ein Tauchbad nicht mehr möglich wird oder Düsen zum Aufsprühen verstopfen.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Faserschlauchs, dadurch gekennzeichnet, dass man wenigstens folgende Verfahrensschritte durchführt: Herstellen einer Imprägnierungszusammensetzung enthaltend wenigstens 0,1 bis 20 Gewichtsanteile eines Isocyanats und 100 Gewichtsanteile unpolymerisiertes Harz und Imprägnieren des Materials des Faserschlauchs mit der zuvor hergestellten Imprägnierungszusammensetzung.
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Vorteilhafterweise imprägniert man das Material des Faserschlauchs durch Tauchen. Dies war aufgrund der hohen Viskosität bei den Verfahren des Standes der Technik oft nicht möglich. Im Stand der Technik haben sich beim Tauchen durch die hohe Viskosität nämlich oft Hohlräume im imprägnierten Faserschlauch gebildet. Tauchen hat allerdings den Vorteil, dass bei hinreichend niedriger Viskosität eine sehr homogene Imprägnierung möglich ist. Erst durch die besondere Ausgestaltung der Imprägnierungszusammensetzung mit den erfindungsgemäßen Gewichtsanteilen von Isocyanat bezogen auf das Harz ist es nun möglich, das Material des Faserschlauchs ohne Hohlraumbildung auch durch Tauchen zu imprägnieren.
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Vorteilhafterweise stellt man beim erfindungsgemäßen Verfahren den Gewichtsanteil des Isocyanats bezogen auf das Harz abhängig von den Eigenschaften der Bestandteile der Imprägnierungszusammensetzung so ein, dass die Viskosität der Imprägnierungszusammensetzung während der Imprägnierung nicht über 1000 mPas ansteigt, aber 72 h nach der Imprägnierung bei wenigstens 1200 mPas liegt. Hierdurch kann erstmals sichergestellt sein, dass der Faserschlauch während der Imprägnierung besonders homogen und einfach beispielsweise auch durch Tauchen imprägniert werden kann und andererseits später bei den Sanierungsarbeiten die Imprägnierungszusammensetzung keine Verschmutzungen durch Herauslaufen aus dem Faserschlauch hervorruft.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch die Verwendung von Isocyanat als Verdicker von Harz in Imprägnierungen von Faserschläuchen zur Innenauskleidung von Kanälen und Rohrleitungen.
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In einer letzten Ausführungsform wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch einen Kanal oder eine Rohrleitung, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite ein vollständig ausgehärteter erfindungsgemäßer Faserschlauch angeordnet ist.
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Ausführungsbeispiel 1 (Vergleichsbeispiel)
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100 Gewichtsteile des thixotropen Polyesterharzes Crystic U 1037 T der Fa. Scott-Bader wurden mit jeweils 1 Gewichtsteil, 2 Gewichtsteilen und 3 Gewichtsteilen MgO-Paste Luvatol EK 30 NV (30 Gewichtsprozent MgO) intensiv und homogen verrührt. Das Eindickverhalten wurde bei Raumtemperatur beobachtet:
- 1. Mit 1 Gewichtsteil EK 30 NV zeigte sich nach 144 h (6 Tagen) noch keine Eindickung. Nach 20 Wochen war die Mischung noch flüssig.
- 2. Mit 2 Gewichtsteilen EK 30 NV zeigte sich nach 47 h bereits eine zu starke Eindickung, um die erforderliche Restfließfähigkeit sicherzustellen. Nach 20 Wochen erhielt man ein hartgummiähnliches, unbrauchbares Material.
- 3. Mit 3 Gewichtsteilen EK 30 NV ergab sich nach 20 h eine honigartige Konsistenz. Nach insgesamt 47 h war die Eindickung zu stark fortgeschritten, um die erforderliche Restfließfähigkeit sicherzustellen. Nach 20 Wochen erhielt man wiederum ein hartgummiähnliches, unbrauchbares Material.
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Das in der Linertechnologie erforderliche Eindickprofil lässt sich mit MgO-Paste nicht erreichen. Dieses Eindickprofil ist dadurch gekennzeichnet, dass einerseits aus dem mit Druckluft aufgestellten Liner an den seitlichen Schnittkanten unter Einwirkung der Schwerkraft kein Harz austritt. Andererseits muss ein gewisses, geringes Maß an Restfließfähigkeit gegeben sein, um im Bereich der Knickstellen des Liners, die von der Lagerung in der Transportkiste herrühren, einen Harzausgleich zu bewirken und damit eine gleichmäßige Wanddicke zu erzielen. Zum dritten ist das in der Linertechnologie erforderliche Eindickprofil dadurch gekennzeichnet, das der Eindickzustand über eine Lagerzeit von 6 Monaten weitestgehend unverändert bleibt.
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Ausführungsbeispiel 2
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Es wurde ein Tauchbad bereitgestellt, in dem die Imprägnierungszusammensetzung vorgehalten wurde. Diese Imprägnierungszusammensetzung enthielt 100 Gewichtsteile thixotropiertes Polyesterharz (Crystic U 1037 T der Firma Scott Bader) und 2 Gewichtsteile eines handelsüblichen Isocyanats (Desmodur N100 der Firma Bayer). Außerdem wurde ein handelsüblicher UV-Initiator (Radikalstarter) in üblichen Mengen beigefügt. Durch dieses Tauchbad wurde vor Ablauf von 6 h nach der Mischung der Komponenten der Imprägnierungszusammensetzung ein Glasfaserschlauch gezogen. Dieser Glasfaserschlauch war ein handelsüblicher Schlauch, der sonst auch üblicherweise für die Sanierung von Rohren eingesetzt wurde. Dieser Schlauch wurde wie üblich an seiner Außenseite mit einer UV-Schutzfolie versehen und in den Schlauch wurde ein weiterer Folienschlauch eingezogen. Dieser Schlauch wurde 5 Monate gelagert. Anschließend wurde der Schlauch in ein Rohr eingezogen. Der Schlauch wurde so in das Rohr eingezogen, dass an beiden Enden des Rohrs der Schlauch noch etwas 1 m hinausstand. Anschließend wurde die äußere Schutzfolie an beiden Enden des Schlauchs aufgeschnitten. Es wurde kein Heraustropfen der Imprägnierungszusammensetzung festgestellt. Anschließend wurde der Packer (das Anschlussstück) in den inneren Folienschlauch am Ende des Rohres eingepasst und luftdicht mit dem inneren Folienschlauch verbunden. Nach Einfüllen von Druckluft legte sich der Faserschlauch an die Innenseite des Rohres. Es wurde eine für diesen Zweck übliche Lichterkette mit UV-Lampen durch den Zylinder in das Rohr eingebracht und eingeschaltet, um das Harz in der Imprägnierungszusammensetzung vollständig auszuhärten.
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Die Dichtigkeit, die mechanischen Kennwerte und die Aushärtegeschwindigkeit dieses Liners entsprachen handelsüblichen Linern. Die Viskosität der Imprägnierungszusammensetzung betrug direkt nach der Mischung etwas 700 mPas. In den ersten 6 h nach der Mischung betrug die Viskosität nicht mehr als 2.500 mPas. Nach 5 Monaten Lagerung betrug die Viskosität der Imprägnierungszusammensetzung mehr als 1200 mPas. Die Viskosität wurde nach der in der Beschreibung genannten Methode gemessen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004059883 A1 [0003]
- DE 4110713 A1 [0004]
- WO 2009/056312 A2 [0005]
- DE 60316846 T2 [0006]
- DE 19902456 A2 [0007]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN 53018 [0012]
- DIN EN ISO 11909 [0014]
- DIN EN ISO 2811 [0014]