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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Betonbauteilen, deren Oberfläche wenigstens abschnittsweise mit einem Relief versehen ist.
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Aus der Praxis sind Betonbauteile mit Oberflächenreliefs bekannt, die durch Abformen entsprechender Schalungsbauteile erzeugt worden sind. Die Oberflächenstruktur der verwendeten Schalplanke hinterlässt nach dem Ausschalen ein entsprechendes reliefartiges Abbild auf der Betonoberfläche.
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Weiter ist zum Beispiel aus der
DE 691 12 556 T2 die Erzeugung von Betonbildern mittels entsprechender Masken bekannt.
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Außerdem offenbart die
DE 24 29 134 A1 eine fotohärtbare Harzzusammensetzung und deren Verwendung zur Gestaltung der Oberfläche unterschiedlicher Substrate aus Holz, Papier, Kunststoff, Metallschichten sowie auch Beton. Dabei soll die Harzzusammensetzung durch herkömmliche Beschichtungsverfahren wie Bürsten, Sprühen, Walzen oder Fließbeschichtung mit einem Sieb-Fließbeschichter aufgetragen werden, so dass ein Film von 3 bis 100 µm Dicke aufgetragen wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein leicht handhabbares Verfahren zur variablen Oberflächengestaltung von Betonbauteilen bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst:
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden eine Betonmischung, eine Schalungsanordnung und eine Relief-Folienanordnung bereitgestellt, die das in den Beton einzubringende Relief als Negativform oder auch Positivform aufweist. Die Relief-Folienanordnung wird dann in die Schalungsanordnung eingebracht. Sie haftet durch Adhäsion an der Innenseite der Schalungsanordnung. Der Frischbeton wird dann in die so vorbereitete Schalungsanordnung eingebracht und nach dem Aushärten entformt. Je nach Aufbau und Größe von Betonteil und Schalungsanordnung kann das Entformen durch Entnahme des Betonbauteils aus der Form oder durch Abbau einer Schalungsanordnung von dem Betonbauteil erfolgen.
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Bei einer bevorzugten Ausprägung des Verfahrens wird die Relief-Folienanordnung aus einer mit einer Fotoschicht versehenen Trägerfolie erzeugt. Dazu wird die Folienanordnung mit einem Lichtmuster belichtet, das dem zu erzeugenden Relief entspricht. Nach der Lichtexposition wird die Folienanordnung entwickelt, wobei Teile der lichtempfindlichen Fotoschicht entsprechend dem Lichtmuster zonenweise entfernt werden. Handelt es sich bei der lichtempfindlichen Fotoschicht um eine lichthärtende Schicht, werden die nicht belichteten Teile entfernt, während die belichteten Teile erhalten bleiben. Handelt es sich bei der Fotoschicht hingegen um eine durch Licht zu lösende Schicht, werden die belichteten Teile beim Entwickeln aufgelöst und entfernt. In beiden Fällen ist nach dem Entwickeln eine Folienanordnung vorhanden, bei der die teilweise entfernte Fotoschicht ein flaches Relief bildet. Die Relieftiefe, d.h. der maximale Höhenunterschied, gemessen senkrecht zur Folienebene beträgt dabei vorzugsweise lediglich wenige Zehntel Millimeter, jedenfalls aber weniger als 1 mm.
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Bei einer bevorzugten Ausprägung des Verfahrens ist die Dicke der Fotoschicht zunächst einheitlich. In den von dem Lichtmuster vorgegebenen Stellen ist sie hingegen ganz entfernt. Das Relief weist somit nur in zwei zueinander parallelen Ebenen liegende Flächen auf. Die Flächen werden durch die dem Beton zugewandten Flachseiten der Trägerfolie und der Fotoschicht definiert. das Relief enthält vorzugsweise keine Zwischenebenen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Relief-Folienanordnung prinzipiell auch auf abweichende Weise erzeugt werden kann, beispielsweise indem auf eine Trägerfolie eine Reliefschicht aufgedruckt wird, indem ein entsprechendes Muster in eine plastisch verformbare Folie eingeprägt, eingeätzt, eingebrannt oder anderweitig eingetieft wird oder indem in eine Folie ein Öffnungsmuster eingestanzt wird. Die mit dem Öffnungsmuster versehene Folie kann wiederum auf eine Trägerfolie aufgebracht werden, die auf der dem Beton zugewandten Seite oder auch auf der dem Beton abgewandten Seite angeordnet ist. Es können bei allen vorbeschriebenen Ausführungsformen auch zwei Trägerfolien vorgesehen sein, zwischen denen die mit Ausschnitten versehene fotochemisch oder mechanisch erzeugte Reliefschicht angeordnet ist, um eine Sandwichanordnung zu bilden. Die Nutzung einer Folienanordnung mit lichtempfindlicher Fotoschicht wird bei allen Ausführungsformen wegen der Flexibilität und Variabilität der zu erzeugenden Muster bevorzugt.
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Vorzugsweise wird die Folienanordnung so in die Schalungsanordnung eingebracht, dass die Fotoschicht zu der Schalungsanordnung weist und die Trägerfolie der Betonmischung zugewandt ist. Auf diese Weise ist der Betonmischung eine geschlossene, glatte Fläche zugewandt, wobei die Trägerfolie durch den Druck des frischen Betons in die Leerräume der Fotoschicht eingedrückt wird, wodurch sich das Relief mit gerundeten Kanten an dem Beton abbildet. Dieser Mechanismus kann auch bei Folienanordnungen genutzt werden, die anstelle der Fotoschicht eine anderweitig aufgebrachte Reliefstruktur aufweisen, beispielsweise in Gestalt von aufgelegten oder aufgehefteten Folienteilen. Auch hier ist dem Frischbeton die durchgehende Trägerfolie zugewandt, so dass weder durch das Einfüllen des Betons in die Schalungsanordnungen, noch durch Rütteln oder Stampfen, wie es zur Verdichtung üblich ist, eine Verschiebung der des Reliefmuster bildenden Folienteile möglich ist. Es können so sehr filigrane Reliefs mit hoher Fertigungspräzision erzeugt werden.
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Es ist jedoch auch möglich, die Relief-Folienanordnung so in die Schalungsanordnung einzubringen, dass die Fotoschicht oder eine entsprechend anderweitige Musterschicht dem Beton zugewandt ist. Dies kann insbesondere dann gewünscht sein, wenn diese Folienbestandteile im oder am Beton belassen werden sollen.
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Die Folienanordnung weist insgesamt vorzugsweise eine Dicke von weniger als 1 mm auf. Prinzipiell sind jedoch auch dickere Anordnungen möglich. Die Fotoschicht und die Trägerfolie weisen vorzugsweise jeweils eine Dicke von weniger als 0,5 mm auf. Sie können gleich dick sein oder eine unterschiedliche Dicke aufweisen.
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Die Relief-Folienanordnung kann auf einem flexiblen Träger, wie beispielsweise Öl-Papier, Silikonpapier, Kunststoff oder dergleichen, aufgebracht und bis zur Verwendung so bereitgehalten werden. Dies erleichtert die Handhabung.
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Die Betonmischung weist vorzugsweise einen Feinkornanteil auf, dessen kleinste Korngröße geringer ist als die Dicke der Fotoschicht bzw. sonstigen Reliefschicht. Auch ist der Korndurchmesser des Feinkornanteils vorzugsweise geringer als die Dicke der Fotoschicht. Die Betonmischung ist wenigstens in ihrer schalungsnahen Randzone vorzugsweise so bereitgestellt, dass eine lückenlose Ausfüllung aller Reliefstrukturen gegeben ist. Vorzugsweise enthält die Betonmischung Sandanteile bis hin zu Mehlkorn (Korngröße von 150 µm und geringer). Durch die Abformung des Betonkörpers an der vorzugsweise ungelochten, ihm zugewandten Trägerfolie entsteht an dem Betonkörper nach Entfernung der Folie eine glatte bis hin zu einer glänzenden Oberfläche.
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Der Beton kann ein mineralisch gebundener Beton mit Zement als Hauptbindemittel und Kies mit Sand als Füllstoff sein. Alternativ kann ein kunstharzgebundener Beton oder eine Mischung aus beiden Anwendung finden. Der Beton kann außerdem Farbpigmente, Fasern mineralischer oder organischer Zusammensetzung oder andere Einlagerungen zur Erzielung gewünschter Effekte aufweisen. Bevorzugt kommt ein selbstverdichtender Beton zum Einsatz, der ein hochwirksames Fließmittel, z.B. Polycarboxylatether beinhaltet.
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Abwandlungen des Verfahrens sind möglich. Zum Beispiel kann der Betonkörper vor oder nach dem vollständigen oder teilweisen Entfernen der Folienanordnung einer Strahlbehandlung, beispielsweise einer Fluidstrahlbehandlung oder einer Partikelstrahlbehandlung, unterzogen werden, um Folienreste zu entfernen und/oder die Betonoberfläche stellenweise oder vollflächig aufzurauen.
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Gegenstand der Erfindung sind neben dem genannten Verfahren ein mit dem Verfahren erzeugtes Betonbauteil sowie die zur Ausübung des Verfahrens genutzte Folienanordnung.
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Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung und der Beschreibung. Es zeigen:
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1 eine Relieffolie zur Erzeugung eines mit einem Relief versehenen Betonbauteils, in perspektivischer Darstellung,
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2 eine mit Beton gefüllte Schalungsanordnung, in ausschnittsweiser Schnittdarstellung,
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3 die Folienanordnung nach 1 mit teilweise entfernter Trägerfolie, in vergrößerter perspektivischer Darstellung,
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4 den Betonkörper anliegend an der mit der Folienanordnung versehenen Schalungsanordnung, in ausschnittsweiser vergrößerter Schnittdarstellung,
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5 den Betonkörper beim Ausformen, in perspektivischer Darstellung,
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6 Varianten zur Entfernung der Folienanordnung von dem Betonkörper, in einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, und
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7 den Betonkörper nach dem Ausformen und Entfernen der Folie, in Schnittdarstellung.
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In 1 ist eine Folienanordnung 10 veranschaulicht, die zur Erzeugung von Reliefoberflächen an Betonbauteilen 11 dient, wie sie zum Beispiel aus 5 hervorgehen. Bei den Betonbauteilen handelt es sich um im Gussverfahren hergestellte Bauteile, wobei die Gussmasse aus Partikeln verschiedener Korngrößen besteht, die durch Zugabe von Wasser oder einer anderen Flüssigkeit fluidisiert sind, so dass sich eine breiige Konsistenz ergibt. Die Partikel sind vorzugsweise mineralische Partikel, wobei der Korngrößenbereich den Feinstkornanteil einschließt. Der Feinstkornanteil ist so groß, dass alle grobkörnigen Bestandteile vollständig einhüllbar sind, wie sich aus 4 ableiten lässt. Größere Partikel 12, 13, 14 werden von Feinstkornanteilen 15 mit einer Korngröße von vorzugsweise 0,1 mm und weniger so dicht eingehüllt, dass sich eine geschlossene glatte Oberfläche ergibt. Als Bindemittel kann der Betonmischung Zement und/oder Kalk und/oder Gips, ein anderes mineralisches Bindemittel und/oder organische Bindemittel zugemischt sein, wie beispielsweise Kunstharz. Außerdem kann die Betonmischung nicht weiter veranschaulichte faserförmige Bestandteile, zum Beispiel Glasfasern, Kohlenstofffasern, Naturfasern der dergleichen, enthalten. Die Fasern können ungeordnet oder in geordneter Form in das Betonbauteil 11 eingebracht sein, zum Beispiel als Stränge, Matten, Fäden, Gewebe, Gestrick, Filz oder dergleichen. Zusätzlich oder alternativ können Kurzfasern in den Beton eingebracht sein, mit einer Faserlänge von lediglich wenigen Millimetern (zum Beispiel 2 mm).
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Die Folienanordnung 10 ist, wie 2 zeigt, von einer Schalungsanordnung 16 aufgenommen, die mehrere ebene oder auch gewölbte Schalungselemente 17, 18 aufweist. Die Folienanordnung 10 ist an der den Betonbauteil 11 zugewandten Seite von mindestens einem der Schalungselemente 17, 18 angeordnet.
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Der Aufbau der Folienanordnung 10 ergibt sich aus den 1 und 3. Wie ersichtlich, gehört zu der Folienanordnung 10 eine Trägerfolie 19, die vorzugsweise durch eine flexible, reißfeste säure- und basenresistente Kunststofffolie gebildet ist. Auf der vorzugsweise lichtdurchlässigen Trägerfolie 19 ist eine Fotoschicht 20 angeordnet, die aus einem lichtempfindlichen Material besteht. Die Fotoschicht 20 ist durch geeignetes Licht, insbesondere UV-Licht, chemisch so veränderbar, dass in einem nachfolgenden Entwicklungsprozess dem aufgebrachten Lichtmuster entsprechende Partien der Fotoschicht 20 entfernt werden. Je nachdem, ob es sich bei der Fotoschicht um eine Positivschicht oder eine Negativschicht handelt, bleiben die belichteten Partien stehen, bzw. werden entfernt. In 1 ist die Folienanordnung 10 in entwickeltem Zustand veranschaulicht, bei der in der Fotoschicht 20 durch Belichtung und Entwicklung ein Ausschnitt 21 nach Art eines graphischen Symbols entstanden ist. In dem Ausschnitt 21 liegt die Trägerfolie 19 frei. Vorzugsweise werden durch Belichtung und Entwicklung mehrere solcher Ausschnitte 21 erzeugt.
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In den 1 und 3 ist der auf die entwickelte Fotoschicht 20 aufgebrachte Träger 22, der beispielsweise aus Öl- oder Wachspapier, Kunststofffolie oder dergleichen bestehen kann, teilweise entfernt dargestellt. Der Aufbau der Folienanordnung 10 ist somit vorzugsweise dreilagig. Der Träger 22 wird nach dem Aufbringen der Folienanordnung auf das Schalungselement 17 entfernt.
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Bei der Anwendung wird zunächst von einer Folienanordnung 10 ausgegangen, die noch nicht belichtet oder entwickelt ist. Die mindestens aus der Trägerschicht 19 und Fotoschicht 20 bestehende Folienanordnung 10 wird dann mit einem Lichtmuster belichtet, das dem zu erzeugenden Relief entspricht. Nach Abschluss der Belichtung wird die Folienanordnung entwickelt. In diesem Prozess werden entsprechend dem Lichtmuster Teile der Fotoschicht 20 entfernt (z.B. durch Auswaschung), so dass Ausschnitte 21, wie in 1 und 3 dargestellt, entstehen. Die entwickelte Folienanordnung 10 wird dann in die Schalungsanordnung 16 eingebracht oder auf dem Träger 22 beispielsweise als Rolle oder auch in Flachform bereitgehalten um später in eine Schalungsanordnung eingebracht zu werden.
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Zur Herstellung des Betonbauteils 11 wird der Träger 22 von der Folienanordnung 10 entfernt und die Folienanordnung 10 wird in die Schalungsanordnung 16 eingebracht. Zum Beispiel wird die Folienanordnung 10, wie es 4 veranschaulicht, mit der Fotoschicht 20 an dem Schalungselement 17 angebracht, so dass die Trägerfolie 19 dem Schalungsinnenraum zugewandt ist. Sie bildet eine glatte ununterbrochene Fläche. Wird nun der Frischbeton eingefüllt, drückt dieser die Trägerfolie 19 in die Ausschnitte 21 ein, so dass eine Reliefoberfläche entsteht und die Trägerfolie 19 in den Ausschnitten 21 des Schalungselements 17 direkt berührt. In den übrigen Bereichen befindet sich zwischen der Trägerschicht 19 und dem Schalungselement 17 die Fotoschicht 20. Die Trägerfolie 19 bildet somit Höhenunterschiede aus, wobei an den Rändern der Ausschnitte 21 gerundete Übergänge zwischen den vertieften und den nicht vertieften Partien entstehen. Der Beton füllt alle Hohlräume und Leerräume lückenlos aus und schmiegt sich glatt an die Trägerfolie 19 an. Alternativ kann die belichtete und entwickelte Folienanordnung 10 auch in umgekehrter Anordnung – mit der Trägerfolie 19 zu dem Schalungselement 17 und mit der Fotoschicht 20 zu dem Beton in die Schalung eingebracht werden. Bleibt die Folienanordnung 10 nach dem Entformen in der Schalungsanordnung 16, wird sie z.B. mit einem Wasserstrahl-Hochdruckreiniger oder einem Sandstrahl ausgestrahlt. Bleibt die Folienanordnung 10 nach dem Entformen an dem Betonbauteil, kann sie mit einem Hochdruckreiniger von diesem abgestrahlt werden.
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Der Beton kann ein mineralisch oder ein kunstharzgebundener Beton sein. Insbesondere kann es sich um einen selbstverdichtenden Beton handeln. Seine Zuschlagstoffe sind vorzugsweise mineralischer Natur. Er kann aber auch Zuschlagstoffe organischer Art enthalten. Der noch nicht ausgehärtete Beton weist eine breiige Konsistenz auf. Die Korngröße der feinsten Bestandteile ist vorzugsweise geringer als die Dicke der Fotoschicht 20.
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Nach dem Erstarren des Betonbauteils wird die Schalungsanordnung 16 entfernt und mit dieser die Folienanordnung 10. In 5 ist dargestellt, wie diese von den Betonbauteil 11 abgezogen wird. Lässt sie sich nicht abziehen, wird sie auf andere Weise entfernt, z.B. mit einem Wasserstrahl, Sandstrahl, CO2-Strahl oder dergleichen Fluid- oder Partikelstrahl abgestrahlt. Alternativ kann die Folienanordnung auch durch Einwirkung von Wasser abgelöst oder abgewaschen werde. Bleibt die Folienanordnung nach dem Entformen in der Schalungsanordnung 16, wird sie aus dieser wiederum z.B. mittels Wasserstrahl oder anderweitigem Fluid- oder Partikelstrahl entfernt. Es wird nun jedenfalls an dem Betonbauteil 11 ein Relief 23 sichtbar, dessen Höhe der Dicke der Fotoschicht 20 entspricht. Aufgrund der Feinheit des Betons wird es insbesondere bei Schräg- oder Streiflichtbeleuchtung sichtbar. Es können Flachreliefs mit besonderer optischer Wirkung erzielt werden.
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Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird die Folienanordnung 10 in umgekehrter Ausrichtung, d.h. mit Trägerfolie 19 an den Schalungselement 17 und mit Fotoschicht 20 zum Beton hin angeordnet. Nach dem Aushärten des Betonbauteils kann die Folienanordnung 10, wie in 6 oben dargestellt, durch einen Fluidstrahl oder Partikelstrahl 24 entfernt werden. Es ist möglich, dabei sowohl die Trägerfolie 19 zu entfernen, insbesondere, wenn diese besonders dünn ausgebildet ist. Die Fotoschicht 20 kann gleichfalls entfernt werden oder, falls gewünscht, als Farb- oder Materialakzent auch in der Oberfläche des Betonbauteils 11 eingebettet verbleiben. Soll letzteres erreicht werden, ist es auch möglich, die Trägerfolie 19, je nach Beschaffenheit, einfach abzuziehen, wie es 6 darstellt. Die verbleibenden Teile der Fotoschicht 20 können dann am Beton belassen oder durch Partikelstrahlen oder Fluidstrahlen entfernt werden. Das so entstandene Betonbauteil 11 ist in 7 veranschaulicht. Durch die Strahlbearbeitung kann die Oberfläche aufgeraut sein. Außerdem können Kanten 25 des erzeugten Reliefs gerundet sein. Bei dieser Ausführungsform steht die Fotoschicht 20 in Berührung mit dem feuchten Beton. Sie kann dadurch aufquellen, d.h. im Volumen zunehmen, und dem Relief dadurch mehr Tiefe verleihen. Feuchtigkeit kann (bei der Ausführungsform nach 4) auch durch die Trägerfolie 19 diffundieren und zum Aufquellen der Fotoschicht 20 führen.
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Bei einem Verfahren zur Gestaltung von Betonoberflächen wird eine Relief-Folienanordnung
10 genutzt, die vorzugsweise aus einer Trägerfolie
19 und einer Fotoschicht
20 besteht. Die Fotoschicht weist eine Dicke auf, die der Höhe an dem Betonbauteil zu erzeugenden Reliefs entspricht. Durch Einlegen der Folienanordnung
10 in eine entsprechende Schalungsanordnung
16 formt sich die Folienanordnung an dem Betonbauteil ab und bildet dort ein Relief. Damit sind zahlreiche optische Gestaltungen möglich. Bezugszeichen:
| 10 | Folienanordnung |
| 11 | Betonbauteil |
| 12, 13, 14 | Korn |
| 15 | Feinkornanteil |
| 16 | Schalungsanordnung |
| 17, 18 | Schalungselemente |
| 19 | Trägerfolie |
| 20 | Fotoschicht |
| 21 | Ausschnitt |
| 22 | Träger |
| 23 | Relief |
| 24 | Fluid- oder Partikelstrahl |
| 25 | Kanten des Reliefs |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 69112556 T2 [0003]
- DE 2429134 A1 [0004]
