DE102012101135A1 - Fiber material part and method for its production - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fasermaterialteil (10) sowie eine Verfahren bzw. eine Vorrichtung (26) zu dessen Herstellung. Das Fasermaterialteil (10) ist mehrteilig oder mehrschichtig aufgebaut. Es weist wenigstens ein Kernteil (12) und wenigstens ein mit dem Kernteil (12) verbundenes Hohlfaserteils (13) auf. Das Kernteil (12) wird aus Textilfasern (15) hergestellt, in dem diese zu einem Vlies (14) verdichtet bzw. verbunden werden. Das Vlies (14) dient sozusagen als Träger für das Hohlfaserteil (13). Die Hohlfasern (18) einer Hohlfaserschicht (13) werden über ein Schmelzblasverfahren oder Spinnvliesverfahren oder Extrudierverfahren hergestellt und können miteinander versponnen sein. Jede Hohlfaser (18) schließt einen Hohlraum (19) ein. Durch Verschlingen einer Vielzahl solcher Hohlfasern (18) zu einem Hohlfaserteil (13) ist eine gute thermische und akustische Dämmwirkung erreicht.The invention relates to a fiber material part (10) and a method and a device (26) for its production. The fiber material part (10) is constructed in several parts or in several layers. It has at least one core part (12) and at least one hollow fiber part (13) connected to the core part (12). The core part (12) is made of textile fibers (15) in which they are compressed or bonded into a nonwoven fabric (14). The fleece (14) serves as a carrier for the hollow fiber part (13). The hollow fibers (18) of a hollow fiber layer (13) are produced by a melt-blown or spunbonding or extrusion process and may be spun together. Each hollow fiber (18) includes a cavity (19). By entangling a plurality of such hollow fibers (18) to form a hollow fiber part (13), a good thermal and acoustic insulation effect is achieved.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fasermaterialteil sowie eine Verfahren zu dessen Herstellung. Das Fasermaterialteil ist mehrteilig und/oder mehrschichtig aufgebaut und dient beispielsweise als Dämmmaterial für Gebäude.The present invention relates to a fiber material part and a method for its production. The fiber material part is constructed in several parts and / or multi-layered and serves, for example, as insulating material for buildings.
Solche Dämmmaterialien sind bekannt. Häufig wird Mineralwolle, wie etwa Steinwolle oder Glaswolle in Form von Matten zur Isolation verwendet. Für Fassaden werden häufig Kunststoffplattenteile, beispielsweise Styroporplatten zur Wärmeisolierung eingesetzt. Such insulation materials are known. Often mineral wool, such as rock wool or glass wool in the form of mats is used for insulation. For facades are often plastic plate parts, such as polystyrene panels used for thermal insulation.
Es kann als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, ein Fasermaterialteil zu schaffen, das eine verbesserte Wärme- und/oder Schalldämmung bewirkt. It may be considered an object of the present invention to provide a fibrous material member which provides improved thermal and / or acoustic insulation.
Diese Aufgabe wird durch ein Fasermaterialteil mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 16 gelöst.This object is achieved by a fiber material part having the features of claim 1 and a method for its production with the features of claim 16.
Das erfindungsgemäße mehrteilige und/oder mehrschichtige Fasermaterialteil weist wenigstens ein Kernteil und wenigstens ein Hohlfaserteil auf, die vorzugsweise unmittelbar miteinander verbunden sind. Ein oder mehrere Kernteile können jeweils eine Kernschicht bilden. Ein oder mehrere Hohlfaserteile können jeweils eine Hohlfaserschicht bilden. Das Kernteil ist aus einem Vlies hergestellt, das aus miteinander verbundenen Textilfasern gebildet ist, die insbesondere massiv ohne umschlossene Hohlräume ausgeführt sind. The multi-part and / or multi-layer fiber material part according to the invention has at least one core part and at least one hollow fiber part, which are preferably connected directly to one another. One or more core parts may each form a core layer. One or more hollow fiber parts can each form a hollow fiber layer. The core part is made of a non-woven, which is formed from interconnected textile fibers, which are executed in particular solid without enclosed cavities.
Das Hohlfaserteil weist eine Vielzahl von Hohlfasern auf. Jede Hohlfaser begrenzt zumindest einen Hohlraum oder schließt zumindest einen Hohlraum ein. Der Hohlraum kann mit einer Flüssigkeit oder mit Gas, beispielsweise mit Luft, gefüllt sein. Alternativ hierzu kann in dem Hohlraum auch ein Vakuum herrschen. Der Hohlraum kann vollständig geschlossen oder zumindest an den Enden der Hohlfaser auch offen sein. Das Hohlfaserteil weist besonders gute Wärmeisolationseigenschaften auf. Durch den eingeschlossenen Hohlraum wird die Wärme durch die Hohlfaser bzw. durch das Hohlfaserteil nur sehr schlecht weitergeleitet. Es ist daher möglich, eine sehr wirksame Wärmeisolierung bereits mit relativen dünnen Hohlfaserteilen oder Hohlfaserschichten zu erzielen. Dadurch vereinfacht sich beispielsweise das nachträgliche Isolieren von Gebäuden wesentlich. Je dünner die anzubringende Wärmedämmung am Gebäude ist, desto einfacher und kostengünstiger ist die Isolation des Gebäudes. Außerdem wird der benötige Bauraum reduziert, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn die Isolation im Inneren eines Gebäudes angebracht werden soll. Bei einer Isolierung an der Fassade eines Gebäudes kann der Umbauaufwand an Dachvorsprüngen, Fensterleibungen, Dachrinnen usw. durch die sehr dünnen Fasermaterialteile reduziert werden. Als Hohlfaser kann z.B. eine Polymerfaser dienen.The hollow fiber part has a multiplicity of hollow fibers. Each hollow fiber defines at least one cavity or includes at least one cavity. The cavity may be filled with a liquid or with gas, for example with air. Alternatively, there may be a vacuum in the cavity. The cavity may be completely closed or at least open at the ends of the hollow fiber. The hollow fiber part has particularly good thermal insulation properties. Due to the enclosed cavity, the heat is passed through the hollow fiber or through the hollow fiber part only very bad. It is therefore possible to achieve a very effective thermal insulation already with relatively thin hollow fiber parts or hollow fiber layers. This simplifies, for example, the subsequent insulation of buildings significantly. The thinner the heat insulation to be applied to the building, the easier and less expensive the insulation of the building. In addition, the space required is reduced, which is particularly important if the insulation is to be mounted inside a building. In the case of insulation on the facade of a building, the conversion effort on roof projections, window revealings, gutters etc. can be reduced by the very thin fiber material parts. As a hollow fiber, e.g. to serve a polymer fiber.
Neben der thermischen Dämmwirkung wird auch eine sehr gute akustische Dämmwirkung erreicht. In dem Hohlfaserteil werden die Schallwellen an vielen Grenzflächen gebrochen. Diese Grenzflächen werden durch Dichtesprünge zwischen aneinander angrenzenden Materialien bzw. Medien gebildet. Beim Hohlfaserteil sind die Hohlfasern außen von Luft umgeben. Daran grenzt das Material der Hohlfaser an, die auch selbst mehrschichtig aufgebaut sein kann. Zum Hohlraum in der Hohlfaser ist eine weitere Grenzfläche zwischen dem Material der Hohlfaser und dem Medium oder Vakuum in Hohlraum gebildet. An jeder Grenzschicht werden schräg einfallende Schallwellen gebrochen, so dass immer nur ein Teil davon reflektiert wird. Vorzugsweise weisen die Hohlfasern Material mit einer kleinen Schallgeschwindigkeit auf oder bestehen aus einem solchen Material, z.B. Elastomer, wobei die Schallgeschwindigkeit vorzugsweise kleiner ist als 150 oder kleiner als 100 Meter pro Sekunde. Durch die Brechung und/oder Teilreflexion können sich Wellen überlagern und zumindest teilweise auslöschen. Im Idealfall breiten sich die Schallwellen innerhalb des Fasermaterialteils aus. Außerdem werden die Hohlfasern wie auch die Textilfasern des Kernteils durch die akustischen Wellen bewegt, wobei ein Teil der akustischen Energie durch Reibung in Wärme umgewandelt wird. Die Anzahl der Hohlfasern ist zur Verbesserung der akustischen Dämmung möglichst groß, da dadurch die Anzahl der Dichtesprünge, also der Übergange von Materialien unterschiedlicher Dichte und mit unterschiedlicher Schallgeschwindigkeit, im Fasermaterialteil zunimmt und die Schalldämmung verbessert wird.In addition to the thermal insulation effect and a very good acoustic insulation effect is achieved. In the hollow fiber part, the sound waves are broken at many interfaces. These interfaces are formed by density jumps between adjacent materials or media. In the case of the hollow fiber part, the hollow fibers are surrounded by air on the outside. This is adjacent to the material of the hollow fiber, which can also be constructed in a multi-layered way. To the cavity in the hollow fiber, another interface between the material of the hollow fiber and the medium or vacuum is formed in cavity. Oblique incident sound waves are refracted at each boundary layer so that only a part of them is reflected. Preferably, the hollow fibers comprise or are made of material having a low acoustic velocity of sound, e.g. Elastomer, wherein the speed of sound is preferably less than 150 or less than 100 meters per second. Due to the refraction and / or partial reflection, waves can be superimposed and at least partially extinguished. Ideally, the sound waves propagate within the fiber material part. In addition, the hollow fibers as well as the textile fibers of the core part are moved by the acoustic waves, whereby part of the acoustic energy is converted by friction into heat. The number of hollow fibers is to improve the acoustic insulation as large as possible, since thereby the number of density jumps, ie the transition of materials of different density and with different speed of sound, increases in the fiber material part and the soundproofing is improved.
Es ist von Vorteil, wenn die Hohlfasern eine Außenfläche mit mehreren in Umfangsrichtung um die Hohlfaser verteilt angeordneten Vorsprüngen aufweisen. Beispielsweise kann die Hohlfaser eine im Querschnitt betrachtet sternförmige Kontur aufweisen. Bei einer solchen Ausgestaltung werden auch zwischen den Hohlfasern des Hohlfaserteils Zwischenräume gebildet, die zur Verringerung der Wärmeleitung und mithin zur Verbesserung der Wärmedämmung beitragen. Die Vorsprünge können sich in Faserverlaufsrichtung entlang der gesamten Hohlfaser erstrecken. Außerdem können Schallwellen zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen mehrfach gebrochen und teilreflektiert werden, um die Schalldämmung zu verbessern.It is advantageous if the hollow fibers have an outer surface with a plurality of circumferentially distributed around the hollow fiber arranged projections. For example, the hollow fiber may have a star-shaped in cross-section contour. In such an embodiment, gaps are formed between the hollow fibers of the hollow fiber part, which contribute to the reduction of heat conduction and thus to improve the thermal insulation. The projections may extend in the direction of the fiber along the entire hollow fiber. In addition, sound waves between two adjacent projections can be repeatedly broken and partially reflected in order to improve the sound insulation.
Vorzugsweise werden die Hohlfasern bzw. wird das wenigstens eine Hohlfaserteil in einem Spinnvliesverfahren oder einem Schmelzblasverfahren hergestellt. Durch Ausführen des betreffenden Verfahrens in einer entsprechenden Gasatmosphäre bzw. in Vakuum kann der Hohlraum der Hohlfaser auf einfache Weise mit dem gewünschten Gas gefüllt werden oder ein Vakuum enthalten.Preferably, the hollow fibers or the at least one hollow fiber part in a spunbonding or a Meltblown process produced. By carrying out the respective method in a corresponding gas atmosphere or in vacuum, the cavity of the hollow fiber can be easily filled with the desired gas or contain a vacuum.
Zur Verbindung der Hohlfasern eines Hohlfaserteils untereinander könne diese miteinander versponnen sein, so dass ein besserer Zusammenhalt der Hohlfasern des Hohlfaserteils gewährleistet ist. Beispielsweise kann das Hohlfaserteil durch Extrudieren der Hohlfasern und anschließendes Verspinnen der Hohlfasern hergestellt werden. Die Hohlfasern können alternativ oder zusätzlich stoffschlüssig miteinander verbunden sein.To connect the hollow fibers of a hollow fiber part with each other, they could be spun together, so that a better cohesion of the hollow fibers of the hollow fiber part is ensured. For example, the hollow fiber part can be produced by extruding the hollow fibers and then spinning the hollow fibers. The hollow fibers may alternatively or additionally be bonded together in a material-locking manner.
Die Faserdichte des Hohlfaserteils ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kleiner als die Faserdichte des Kernteils. Unter der Faserdichte ist die Masse des betreffenden Teils geteilt durch das Volumen des Teils zu verstehen. Ist mehr als ein Hohlfaserteil vorgesehen, kann die Faserdichte der Hohlfaserteile gleich oder verschieden groß sein. Ist mehr als ein Kernteil vorgesehen, kann die Faserdichte der Kernteile gleich oder verschieden groß sein. Eine kleine Faserdichte im Hohlfaserteil kann die Wärmedämmung weiter verbessern, da der Anteil an Flüssigkeit, Gas oder Vakuum groß ist. Dabei kommt es insbesondere auf den Anteil des Volumens in den Hohlräumen der Hohlfasern an, da sich unabhängig davon, ob diese Hohlräume an den Enden der Hohlfaser geschlossen sind oder nicht, das Gas oder die Luft in den Hohlfasern nicht bewegt, so dass auch bei offenen Hohlräumen eine Wärmekonvektion vermieden ist. Zum anderen kann dadurch eine wirksame Sperrschicht, beispielsweise gegen das Eindringen von Feuchtigkeit oder als Brandschutzschicht erreicht werden.The fiber density of the hollow fiber part is smaller than the fiber density of the core part in a preferred embodiment. By fiber density is meant the mass of the part concerned divided by the volume of the part. If more than one hollow fiber part is provided, the fiber density of the hollow fiber parts may be the same or different. If more than one core part is provided, the fiber density of the core parts may be the same or different. A small fiber density in the hollow fiber part can further improve the thermal insulation, since the proportion of liquid, gas or vacuum is large. It depends in particular on the proportion of the volume in the cavities of the hollow fibers, as regardless of whether these cavities are closed at the ends of the hollow fiber or not, the gas or air in the hollow fibers does not move, so that even with open Cavities a heat convection is avoided. On the other hand, an effective barrier layer, for example, against the penetration of moisture or as a fire protection layer can be achieved.
Die Hohlfasern wenigstens eines Hohlfaserteils können eine Beschichtung oder Imprägnierung aufweisen. Die Beschichtung oder Imprägnierung kann unmittelbar auf die extrudierten oder im Schmelzblasverfahren hergestellten Hohlfasern und/oder auf die zu einem Hohlfaserteil zusammengefügten Hohlfasern aufgebracht werden. Die Beschichtung bzw. Imprägnierung kann flammhemmend sein, so dass das Fasermaterialteil gleichzeitig als Brandschutz dienen kann. Eine Beschichtung oder Imprägnierung kann auch gegen das Bilden von Pilzen oder das Eindringen von Feuchtigkeit dienen. Es ist auch möglich, dass die Hohlfaserteil Hohlfasern aus unterschiedlichem Material und/oder mit unterschiedlichen Beschichtungen und/oder mit unterschiedlichen Imprägnierungen aufweist, so dass mehrere der oben genannten Effekte bzw. Schutzwirkungen erreicht werden können. The hollow fibers of at least one hollow fiber part may have a coating or impregnation. The coating or impregnation may be applied directly to the extruded or melt-blown hollow fibers and / or to the hollow fibers assembled into a hollow fiber part. The coating or impregnation may be flame-retardant, so that the fiber material part can simultaneously serve as fire protection. A coating or impregnation may also serve to prevent fungi or the ingress of moisture. It is also possible that the hollow fiber part comprises hollow fibers made of different materials and / or with different coatings and / or with different impregnations, so that several of the above-mentioned effects or protective effects can be achieved.
Bei der Herstellung der Hohlfasern im Spinnvliesverfahren kann die Imprägnierung oder Beschichtung entweder nachträglich oder auch durch die sogenannte Bi-Komponententechnik oder Mehrkomponententechnik bereits beim Extrudieren der Fasern hergestellt werden. In the production of hollow fibers in the spunbonding process, the impregnation or coating can be produced either subsequently or else by the so-called bi-component technology or multicomponent technology already during the extrusion of the fibers.
Es ist auch möglich, alternativ oder zusätzlich zu den Hohlfasern des Hohlfaserteils die Textilfasern des Kernteils mit einer Imprägnierung oder Beschichtung zu versehen.It is also possible, alternatively or in addition to the hollow fibers of the hollow fiber part, to provide the textile fibers of the core part with an impregnation or coating.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Fasermaterialteil ein Kernteil auf, das eine durchgehende Kernschicht bildet. Auf einer oder auf beiden Seiten ist jeweils wenigstens ein Hohlfaserteil angeordnet, das beispielsweise eine Hohlfaserschicht bilden kann. Dadurch kann ein zwei-, drei- oder mehrschichtiger Aufbau des Fasermaterialteils erreicht werden. Insbesondere dann, wenn zumindest die Hohlfasern einer Hohlfaserschicht gegen das Eindringen von Feuchtigkeit schützen, kann auf zusätzliche Dampfsperren oder dergleichen zwischen der Kernschicht und der Hohlfaserschicht oder den Hohlfaserschichten verzichtet werden. In one embodiment, the fiber material part has a core part that forms a continuous core layer. At least one hollow fiber part is arranged on one or both sides, which can form, for example, a hollow fiber layer. As a result, a two-, three- or multilayer structure of the fiber material part can be achieved. In particular, if at least the hollow fibers of a hollow fiber layer protect against the ingress of moisture, additional vapor barriers or the like between the core layer and the hollow fiber layer or the hollow fiber layers can be dispensed with.
Es ist auch möglich, dass die Fasern des durch das Vlies gebildeten Kernteils als Hohlfasern ausgeführt sind.It is also possible that the fibers of the core part formed by the fleece are made as hollow fibers.
Zumindest ein Teil der Textilfasern des Kernteils und/oder der Hohlfasern des Hohlfaserteils kann einen Kunststoff mit Schmelzklebeeigenschaft enthalten. Zur Verbindung der Textilfasern des Kernteils bzw. der Hohlfasern des Hohlfaserteils kann der Kunststoff vorzugsweise ohne Zuführung von weiteren Bindemitteln aktiviert werden, um die Fasern des betreffenden Teils zu verbinden und zusammenzuhalten. At least part of the textile fibers of the core part and / or the hollow fibers of the hollow fiber part may contain a plastic having a hot-melt adhesive property. To connect the textile fibers of the core part or the hollow fibers of the hollow fiber part of the plastic can be preferably activated without the supply of other binders to connect the fibers of the relevant part and hold together.
Es ist auch möglich, dass das Kernteil mit dem anschließenden wenigstens einen Hohlfaserteil durch Verfestigung und/oder stoffschlüssig verbunden ist. Diese Verbindung kann beispielsweise durch eine Verfestigung der Teile mit Hilfe von Nadeln oder mit Hilfe eines körperlosen Fluids, wie etwa Wasserstrahlen erfolgen. Alternativ oder zusätzlich können die Teile stoffschlüssig miteinander verbunden sein, beispielsweise mit Hilfe eines Bindemittels bzw. Klebstoffes. Die Teile können auch durch Laminieren stoffschlüssig miteinander verbunden werden.It is also possible that the core part is connected to the adjoining at least one hollow fiber part by solidification and / or by material bonding. This connection can for example be made by solidification of the parts by means of needles or by means of a disembodied fluid, such as water jets. Alternatively or additionally, the parts may be materially connected to one another, for example with the aid of a binder or adhesive. The parts can also be bonded together by lamination.
Zur Herstellung des Fasermaterialteils wird aus einem Wirrfasergelege aus Textilfasern ein Vlies hergestellt, das das Kernteil des Fasermaterials darstellt. Auf dieses Kernteil wird an einer Seite oder an beiden Seiten jeweils an wenigstens ein Hohlfaserteil aus einer Vielzahl von Hohlfasern angeordnet. Im Anschluss daran wird das Hohlfaserteil oder die Hohlfaserteile mit dem Kernteil verbunden. Ein solches Herstellungsverfahren ist äußerst flexibel. Abhängig von der Anwendung können verschiedene Materialen bzw. Kunststoffe zur Herstellung der Hohlfasern verwendet werden. Entsprechend kann auch das verwendete Textilmaterial zur Herstellung des Kernteils an die Anwendung angepasst werden. Der Verfahrensablauf ändert sich dadurch nicht. To produce the fiber material part, a nonwoven fabric is made from a random fiber web of textile fibers, which constitutes the core part of the fiber material. On this core part is arranged on one side or on both sides in each case at least one hollow fiber part of a plurality of hollow fibers. Subsequently, the hollow fiber part or the hollow fiber parts is connected to the core part. Such a manufacturing process is extremely flexible. Depending on the application can be different Materials or plastics are used to produce the hollow fibers. Accordingly, the textile material used for the production of the core part can be adapted to the application. The procedure does not change as a result.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description. The drawing is to be used as a supplement. Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Die Erfindung betrifft ein Fasermaterialteil
Auf einer uns beispielsgemäß auf beiden Seiten des Kernteils
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel nach
Das Kernteil
Das Kernteil
Jede Hohlfaser
Die Hohlfaser
Außerdem sind im Hohlfaserteil
- – zwischen der Umgebungsluft und dem Material der Hohlfaser
18 , - – zwischen dem Material der Hohlfaser
18 und dem Medium (Flüssigkeit, Gas, Vakuum)im Hohlraum 19 ,
- - Between the ambient air and the material of the
hollow fiber 18 . - Between the material of the
hollow fiber 18 and the medium (liquid, gas, vacuum) in thecavity 19 .
Die dem Hohlraum
Durch die unebene Außenfläche
Durch die Vorsprünge
Zumindest die Hohlfasern
Eine Vorrichtung
Zur Herstellung des Vlieses
Zur Herstellung eines Hohlfaserteils
Bei dem in
Die Verbindungsrichtung
Die Verbindungseinrichtung
Die Verbindungseinrichtung
Die Verbindungseinrichtung
Bei dem in
Das auf diese Weise hergestellte Fasermaterialteil
In Abwandlung zu dem in
Die Erfindung betrifft ein Fasermaterialteil
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Fasermaterialteil Fiber material part
- 1111
- Faser- und/oder Filamentteil Fiber and / or filament part
- 1212
- Kernteil core part
- 1313
- Hohlfaserteil Hollow fiber section
- 1414
- Vlies fleece
- 1515
- Textilfaser textile fiber
- 1818
- Hohlfaser hollow fiber
- 1919
- Hohlraum cavity
- 2020
- Längsende der Hohlfaser Longitudinal end of the hollow fiber
- 2121
- Außenfläche der Hohlfaser Outer surface of the hollow fiber
- 2222
- Vorsprung head Start
- 2525
- Imprägnierung impregnation
- 2626
- Vorrichtung contraption
- 2727
- Wirrfasergelege Random fiber scrim
- 2828
- Verfestigungseinrichtung solidifying device
- 2929
- Wasserstrahl waterjet
- 3333
- Schmelzblaseinrichtung melt blowing
- 3434
- Schmelzeinrichtung melting device
- 3535
- Kammer chamber
- 3636
- Schleudereinrichtung spinner
- 3737
- Gebläseeinheit blower unit
- 4040
- Transportband conveyor belt
- 4141
- Verbindungseinrichtung connecting device
- 4444
- Blasdüsenanordnung blast nozzle
- 4545
- Blasdüse blow nozzle
- 4646
- Öffnung opening
- 4747
- Düsenausgang nozzle exit
- DD
- Drehachse axis of rotation
- RR
- Radialrichtung radial direction
- SS
- Schmelze melt
- UU
- Umfangsrichtung circumferentially
Claims (16)
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