DE102015119679A1 - Verfahren zur Herstellung von lichtreflektierende Bildelemente enthaltenden Betonelemente und nach diesem Verfahren hergestellter Beton - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bildelemente enthaltenden Betons, wobei – ein Foto auf eine gewünschte Größe gebracht – das Fotomotiv per Siebdruckverfahren mittels eines Abbindungsverzögerers auf Folie aufgetragen – hierauf ein Glasperlen enthaltendes Betonmaterial aufgebracht und nach dem Aushärten das Betonmaterial einem Waschvorgang unterworfen wird.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines lichtreflektierende Bildelemente enthaltenden Betons, einen auf diese Art hergestellten Beton sowie dessen Verwendung.
- Zur Übertragung von Abbildungen auf Beton sind verschiedene Druckverfahren bekannt. Diese können auch für verschiedene Steinmaterialien, Glas oder Metall verwendet werden. Bei diesen Verfahren wird in der Regel die Farbe lediglich auf die Oberfläche aufgebracht. Daher ist das Ergebnis kein dauerhaftes, witterungsbeständiges und gegen Lösemittel resistentes Material.
- Zur Lösung dieses Problems ist es u. a. auch bekannt, Abbildungen mittels Glasierung aufzubringen. Hierdurch wird zwar ein dauerhaftes Produkt erzielt, eine hochwertige optische Darstellung ist jedoch nur mit erheblichem Aufwand zu verwirklichen.
- Ebenso ist es bekannt, Abbildungen von hoher technischer Qualität durch Gravieren oder Sandstrahlen herzustellen. Dabei muss zunächst die Abbildung auf eine zu bearbeitende Oberfläche übertragen und anschließend herausgearbeitet werden. Dies ist in der Regel nur mittels Handarbeit möglich. Im Ergebnis ist damit auch ein hoher Kosten- und Zeitaufwand erforderlich.
- Weitere Verfahren sind das Ätzen von Strukturen auf Oberflächen durch vorherige Abbildung der Struktur auf den betreffenden Flächen. Eine detailgenaue fotoidentische Abbildung unter Wahrung von Grauwerten ist bei diesem Verfahren nicht möglich.
- Weiter gibt es fotografische Verfahren zum Aufbringen von Zeichnungen auf eine mit keramischen anorganischen Farbkörpern beschichtete Keramikplatte und das anschließende Wiedereinbrennen der Abbildung als Glasur. Aber auch hierdurch können keine Fotografien mit Grauwerten übertragen werden.
- Weitere Verfahren zur Übertragung von Bildelementen auf Betonmaterialien sind z. B. aus der
DE 26 32 497 A1 ,DE 42 35 333 C1 ,DE 103 21 596 B4 ,DE 10 2007 034 352 B3 ,DE 10 2007 010 376 A1 ,DE 10 2012 109 950 A1 ,DE 103 21 596 A1 bekannt. - Die vorliegende Erfindung hat sich nunmehr die Aufgabe gestellt, diesen Nachteilen abzuhelfen, insbesondere farbbeständige und in der Brillanz hervorragende Abbildungen auf Fassaden aufzubringen. Weiterhin soll eine Lichtreflektion gewährleistet sein. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Bildelemente enthaltenden Betonelementen, wobei
- – ein Foto auf eine gewünschte Größe gebracht
- – das Fotomotiv per Siebdruckverfahren mittels eines Abbindungsverzögerer auf eine Folie aufgetragen
- – hierauf ein Glasperlen enthaltendes Betonmaterial aufgebracht und
- – nach dem Aushärten das Betonmaterial einem Waschvorgang unterworfen wird.
- In einer Variante der Erfindung wird darüber hinaus Bildelemente enthaltender Beton beansprucht, welcher Glasperlen enthält.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise ein Foto auf Beton übertragen. Es kann sich allerdings auch um andere Bildelemente handeln, welche auf Beton aufgebracht werden sollen.
- Bei diesem Verfahren wird die entsprechende Abbildung, d. h. das Foto oder das sonstige Bildelement, auf eine Kunststofffolie aufgebracht. Als Folien können vorzugsweise säurebeständige Materialien eingesetzt werden. Einsetzbar sind z. B. PVC-Folien oder auch entsprechende Laminate.
- Die Folie wird vor dem Betoniervorgang leicht mit einem nassen Schwamm befeuchtet (gereinigt). Das Einbringen des Betons variiert leicht nach der Dicke des Bauteils und sollte gleichmäßig und vollflächig am besten über eine breitenverstellbare Rutsche geschehen, so dass überall gleichmäßig und gut durchmischter Beton auf der Folie aufgetragen wird.
- Das Drucken geschieht vorzugsweise im sog. Siebdruckverfahren, wobei statt der Farbe ein Abbindungsverzögerer aufgedruckt wird.
- Der Siebdruck ist ein Druckverfahren, bei dem erfindungsgemäß ein Abbindungsverzögerer durch ein feinmaschiges Gewebe hindurch auf das zu bedruckende Material gedruckt wird. An denjenigen Stellen des Gewebes, wo dem Druckbild entsprechend nicht gedruckt werden soll, werden die Maschenöffnungen des Gewebes durch eine Schablone undurchlässig für den Abbindungsverzögerer gemacht. Das Siebdruckverfahren hat den Vorteil, dass es möglich ist, viele verschiedene Materialien zu bedrucken, so auch die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Folien.
- Die Druckform des Siebdrucks besteht gewöhnlich aus einem Rahmen, der mit einem Gewebe bespannt ist. Auf das Gewebe wird fotografisch die Schablone aufgebracht. Die Druckform wird gewöhnlich mit einer Druckmaschine über dem zu bedruckenden Material befestigt. Der Abbindungsverzögerer wird auf das Gewebe aufgetragen und mit einer Gummirakel durch die offenen Stellen der Schablone auf die Folie gestrichen.
- Solche Abbindungsverzögerer bewirken eine Verzögerung beim Entstarren des Zementleims und damit eine längere Verarbeitbarkeit des Betons. Damit sind sie für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet, weil der nicht erstarrte Zementleim an der Oberfläche entfernt werden kann und damit die bildhafte Darstellung auf der Oberfläche (über den sich ergebenden Kontrast) ermöglicht.
- Die mit dem Abbindungsverzögerer beschichtete Folie wird sodann in eine Betonschalung eingelegt und mit Betonmaterial übergossen.
- Sedimentationsreduzierer können ebenfalls zugesetzt werden, um das Sedimentieren von Betonbestandteilen herabzumindern. Dies kann z. b. bei selbst verdichtendem Beton durchgeführt werden. Als Rohstoffe für Sedimentationsreduzierer können folgende Stoffklassen zum Einsatz kommen:
- – Stärkederivate, Polysaccharide, z. B. Stärkeether und Zelluloseether, Xanthane, Velane,
- – synthetisch hochmolekulare Polymere, z. B. Poly(ethylen)oxide, Polyalkylenglycole und Polyacrylate,
- – feinkörnige anorganische Substanzen mit hohen spezifischen Oberflächen, z. B. Silica-Staub und Silica-Suspensionen, Kieselsol.
- Die auf organischen Verbindungen basierenden Sedimentationsreduzierer können geringe Anteile an Konservierungsmitteln und ggf. Entschäumer enthalten. Ein Beispiel für einen solchen einsetzbaren Sedimentationsreduzierer ist Viscoguard® SCC 916 SR der BASF. Es handelt sich hierbei um ein hochmolekulares synthetisches Copolymer in Wasser. Ebenso einsetzbar sind SiKa® Stabililizer-4R der Firma SiKa. Es handelt sich hierbei um modifizierte Stärke.
- Die Zusammensetzung der Betonmischungen kann je nach Bedarf im üblichen Rahmen variieren. In der Regel kommt als Bindemittel Zement zum Einsatz. Die Gesteinskörnung setzt sich üblicherweise aus Kies und Sand zusammen. Die Zugabe von Wasser führt dazu, dass das Bindemittel chemisch reagiert, dabei erhärtet und ein festes, disperses Baustoffgemisch entsteht. Das Wasser wird bei diesem Prozess chemisch gebunden. Frischer Beton trocknet deshalb nicht während der Erhärtung, sondern benötigt Wasser zum Abbinden, um seine Festigkeit zu entwickeln. Erfindungsgemäß enthält die Betonmischung Feinstkorn. Es handelt sich immer um mikroskopisch kleine Bestandteile (Staub), z. B. kann es sich um Quarzsand mit einer Körnung bis zu 1 mm handeln.
- Üblicherweise enthalten die Betonmischungen auch Betonzusatzstoffe bzw. Betonzusatzmittel. Hierdurch können die Eigenschaften des Betons gezielt beeinflusst werden. Durch die Zusatzmittel werden chemische oder physikalische Wirkung oder durch beides die Eigenschaften des Frisch- oder Festbetons – wie z. B. die Verarbeitbarkeit, Erstatten, Erhärten oder Frostwiderstand, verändert.
- Gewöhnlich werden die Betonzusatzmittel in sehr geringen Mengen zugesetzt (< 5% des Zementanteils).
- Betonzusatzmittel werden flüssig, pulverförmig oder als Granulat verwendet. Sog. Betonverflüssiger verbessern die Verarbeitbarkeit des Frischbetons bei gleichem Wassergehalt und/oder verbessern die Festbetoneigenschaften durch Verminderung der Wasserzugabe.
- Fließmittel sind besonders stark verflüssigend wirkende Zusatzmittel, die auch nachträglich eingemischt werden können. Die Fließmittel bewirken eine erhebliche Verminderung des Wasseranspruchs und/oder eine Verbesserung der Verarbeitbarkeit. Fließmittel auf Basis von Polycarboxylat oder Polycarboxylatether können sehr unterschiedliche Verflüssigungswirkungen und Konsistenzhaltung aufweisen.
- In dem erfindungsgemäß einzusetzenden Beton können je nach Bedarf auch die oben beschriebenen Verzögerer eingesetzt werden. Darüber hinaus können aber auch Beschleuniger zum Einsatz kommen. Diese können eine Beschleunigung des Erstarrens oder Erhärtens und damit eine schnellere Wärmeentwicklung bewirken. Demgemäß können erfindungsgemäß Erstarrungsbeschleuniger, Erhärtungsbeschleuniger oder Spritzbetonbeschleuniger zum Einsatz kommen. Zu den Erstarrungs- und Erhärtungsbeschleunigern gehören auch Frostschutzmittel. Dies kann erfindungsgemäß wichtig sein, wenn der erfindungsgemäß Bildelemente enthaltende Beton für Außenfassaden eingesetzt werden soll.
- Daneben können als Zusatzstoffe auch Luftporen bildende Kugeln zum Einsatz kommen. Diese Kugelporen bleiben mit Luft gefüllt und reduzieren das kapillare Wassersaugen und vermindern den Eisdruck, der im Winter durch Gefrieren entstehen kann.
- Weiter einsetzbare Dichtungsmittel vermindern bei sachgemäß hergestelltem Beton die kapillare Wasseraufnahme.
- Ferner können auch Stabilisierer zum Einsatz kommen. Diese können das Zusammenhaltevermögen des Frischbetons erhöhen und seine Verarbeitbarkeit verbessern sowie das Wasserabsondern vermindern. Der Frischbeton wird gleitfähiger und damit besser verarbeitbar. Damit ist auch beim erfindungsgemäßen Gießvorgang die Verarbeitung erleichtert.
- In Betracht kommen auch Viskositätsmodifizierer, welche die Korrosion verbessern und die Entmischung begrenzen.
- Einsetzbar sind auch Chromatreduzierer, die der Reduktion von aus dem Zement stammenden löslichen Chrom dienen. Diese können bei Beton und Mörtel eingesetzt werden, die in Bereichen mit Hautkontakt bearbeitet werden. Damit lassen sich u. a. Hautallergien vermeiden oder reduzieren.
- Durch den Zusatz von Recyclinghilfen für Wasser soll die Wiederverwendung des Waschwassers ermöglicht werden. Hierbei kann die Hydratation des Zements blockiert werden. Sofern erfindungsgemäß die Herstellung von Schaumbeton gewünscht ist, können auch Schaumbildner zugesetzt werden.
- Erfindungsgemäß zum Einsatz kommen können auch Passivatoren (Korrosionsinhibitoren). Ebenso einsetzbar sind Schwindreduzierer. Hierdurch soll das Schwinden des Zementleims verringert werden und zugleich die Neigung zum Reißen und Verformen des Betonteils vermindert werden.
- Erfindungsgemäß können die genannten Betonmischungen und Zusatzstoffe je nach Bedarf eingesetzt werden. Die Aufzählung ist jedoch nicht begrenzt. Hinzukommen können noch weitere Zusatzmittel, welche je nach Bedarf eingesetzt werden können. Es kann sich hierbei z. B. um inaktive Zusatzstoffe, puzzolanische Zusatzstoffe, latent hydraulische Stoffe oder organische Zusatzstoffe handeln. Eingesetzt werden können auch Gesteinsmehle, Pigmente und Trass sowie Flugasche.
- Zu den einsetzbaren Stauben gehört Silicastaub. Es handelt sich um einen extrem feinkörnigen, mineralischen Zusatzstoff, der beim Herstellen von Silicium oder Siliciumprodukten entsteht und pulverförmig oder in wässriger Suspension geliefert wird. Er besitzt ausgeprägte puzzoanische Eigenschaften. Bei einem solchen Staub können sehr hohe Betonfestigkeiten erreicht werden. Gleichzeitig lässt sich die Dichtigkeit verbessern.
- Als Puzzolane werden gewöhnlich künstliche oder natürliche Steine aus Siliziumdioxid, Tonerde, Kalksteine, Eisenoxid und alkalischen Stoffen verstanden. In Verbindung mit Kalziumhydroxid und Wasser sind sie bindefähig. Dies ermöglicht es, dass diese als Zuschlagsstoffe für Mörtel oder Beton verwendet werden. Zusammen mit Kalziumhydroxid und Wasser reagieren Puzzolane hydraulisch und bilden in der puzzolanischen Reaktion Kalziumsilicathydrate und Kalziumaluminathydrate. Dies sind die gleichen Kristallinverbindungen, die auch bei der Erhärtung von Zement entstehen.
- Der erfindungsgemäß einsetzbare Zement ist ein anorganischer, nichtmetallischer Baustoff. Aufgrund seiner Eigenschaften ist er zum Anfertigen von Bindemitteln geeignet. Er erhärtet durch chemische Reaktionen mit Wasser und bleibt danach fest. Zur Herstellung von Beton werden dem Zement Anmachwasser und andere Zuschlagsstoffe beigemengt. Diese sind bereits oben näher beschrieben. Erfindungsgemäß wird vorzugsweise Portland-Zement eingesetzt. Dessen Hauptbestandteile sind Kalzium, Silizium, Aluminium.
- Die genannten Betonmischungen werden je nach Bedarf eingestellt.
- Bei der Zusammensetzung der Betonmischung ist darauf zu achten, dass der Zement im Zusammenspiel mit dem verwendeten Körnungen am Ende des Herstellungsprozesses ein kontrastreiches Bild ergibt. Der erfindungsgemäß eingesetzte Beton kann mit Glasperlen vermischt werden und so auf die mit Abbindungsverzögerer beschichteten Folien aufgebracht werden. Ebenso können aber auch die Glasperlen auf den Abbindungsverzögerer direkt aufgebracht werden. Anschließend kann der Beton aufgegossen werden.
- Als reflektierende Elemente können beliebige Materialien in Betracht kommen. Bevorzugt sind Glas oder dem Glas entsprechenden Stoffe, die z. B. Kunststoffe sein können, die Reflexionseigenschaften haben. Erfindungsgemäß werden vorzugsweise Glasperlen eingesetzt.
- Die erfindungsgemäß eingesetzten Glasperlen sind z. B. sog. Retroreflektoren. Es handelt sich mithin um ein reflektierendes Material, welches die einfallende Strahlung weitgehend unabhängig von der Ausrichtung des Reflektors in Richtung zurück zur Strahlungsquelle reflektieren. Aufgrund dieser Struktur handelt es sich um Glasperlen mit hohen Reflexionswerten für das eingestrahlte Licht.
- Die Glasperlen können unbeschichtet oder beschichtet zum Einsatz kommen. Als Beschichtungsmaterial kommt z. B. Natrium-Kalk in Betracht.
- Entscheidend für den Einsatz der erfindungsgemäßen Glasperlen ist deren Rundheit. Diese sollte ≥ 85% sein. Dadurch weisen diese eine gleichmäßige Retroreflektion auf.
- Eingesetzt werden können z. B. Glasperlen mit einem Durchmesser von 2,85–3,45 mm (z. B. Megalux-Beads® erhältlich über die Firma Swarco Vestglas, Vestische Strahl- und Reflexglas GmbH) handeln. Es kommen auch kleinere Durchmesser in Betracht, z. B. ≤ 3 mm oder ≥ 7 cm.
- Der mittlere Durchmesser der Glasperlen kann zwischen 60 und 2.000 μm liegen, bevorzugt sind Bereiche von 60–1.400 μm. In einer Alternative kann es sich auch um 600–1.400 μ≥m oder in einer weiteren Alternative von 600–850 μm handeln. Das Verhältnis Sand zu Glasperlen liegt bei ¼ zu ¾. Im Ergebnis können z. B. 25 Gew.-% Sand und 75 Gew.-% Glasperlen in diesem Gemisch vorhanden sein. Hinzukommen noch Bindemittel, z. B. Zement, Centrilit, Kalksteinmehl und übliche Zusatzstoffe.
- Die Glasperlen können SiO2, Na2O, CaO, MgO sowie Al2O3 enthalten. Es können Zusammensetzungen aus allen diesen Materialien oder von beliebigen Kombinationen der genannten Oxide vorhanden sein. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält eine Glasperle z. B. folgende Zusammensetzung:
78–75% SiO2
12–18% Na2O
7–12% CaO
0–5% MgO
0–2,5% Al2O3 - Im Ergebnis kann die typische Zusammensetzung demgemäß SiO2, Na2O, CaO sowie ggf. MgO und ggf. Al2O3 enthalten.
- Ein Beispiel sind die Megalux-Beads® der Firma Swarco. Diese weisen klare, poliert wirkende Oberflächen mit einer Rundheit von ≥ 85% auf. Die Größe liegt bei 600–1.400 μm. Die Retroreflektion dieser Glasperlen ist sehr gleichmäßig.
- Ein anderes Beispiel sind die Produkte der Firma Weissker®. Zu erwähnen sind beispielsweise die Reflexperlen und Strahlperlen Lux®. Diese haben einen mittleren Durchmesser von 60–850 μm und bestehen aus Recyclingglas. Die Reflexperlen Ultralux® haben einen mittleren Durchmesser von 600–2.000 μm und bestehen aus eigens produziertem Rohglas.
- Nach Verfestigen des Betons wird das Fertigteil aus der Schalung genommen und einem Waschvorgang unterzogen. Dadurch soll der Zementleim vollständig entfernt werden. Dies kann z. B. durch Einsatz eines Hochdruckreinigers erreicht werden. Die Waschvorgänge können wiederholt werden, z. B. 2–3 Vorgänge sind möglich.
- Das Ergebnis ist ein verfestigtes Betonteil, auf dessen Oberflächen die Konturen des Bildes freigelegt sind. Aufgrund der Kombination von Glasperlen mit dem per Siebdruck übertragenen Fotomotiven entsteht ein neuartiges Produkt von lichtreflektierenden Motiven in bzw. auf Betonelementen. Diese Lichtreflektion ist optisch hochwertig und gewährleistet auch eine gute Haltbarkeit. Das System ist dauerhaft, witterungsstabil, lösungsmittelresistent und erhält lange die nötige Farbbrillanz. Verblüffend ist die Wirkung des Bildes. Ändert der Betrachter seinen Blickwinkel oder verändert sich der Einfall einer Lichtquelle, z. B. Sonne, ergeben sich veränderte Wirkungen. Das Motiv erscheint gleichsam lebendig.
- Im Folgenden wird die Erfindung durch Beispiele näher beschrieben. Es wird in der gewünschten Größe ein Foto erstellt. Mittels des Siebdruckverfahrens wird der Abbindungsverzögerer Viscoguard® SCC 916 SR auf die Folie aufgetragen. Auf das Gewebe wird eine Schablone des Druckbildes gelegt, wodurch für die Abbindungsverzögerer durchlässige und undurchlässige Bereiche entstehen. Auf den Abbtndungsverzögerer wird Betonmaterial aufgebracht. Dies besteht aus 25 Gew.-% Quarzsand mit einem Korndurchmesser von 1 mm und 75 Gew.-% Glasperlen (Megalux-Beads®) mit einem Korndurchmesser von 2,85 mm–3,45 mm. Nach dem Aushärten wird der Verzögerer mittels eines Hochdruckreinigers 3 × gewaschen. Hierbei bleibt die Folie intakt. Ein typisches Beispiel eines Rezeptes ist folgende Zusammensetzung:
Körnung Sand: 283 kg (≤ 1 mm) Glas: 788 kg (2,85–3,45 mm) Bindemittel + Zement 700 kg + Centrilit 100 kg + Kalksteinmehl 220 kg Zusatzmittel + Fließmittel 21 kg + Schwindreduzierer 8 kg - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- DE 2632497 A1 [0007]
- DE 4235333 C1 [0007]
- DE 10321596 B4 [0007]
- DE 102007034352 B3 [0007]
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- DE 102012109950 A1 [0007]
- DE 10321596 A1 [0007]
Claims (12)
- Verfahren zur Herstellung eines Bildelemente enthaltenden Betons, wobei – ein Foto auf eine gewünschte Größe gebracht – das Fotomotiv per Siebdruckverfahren mittels eines Abbindungsverzögerers auf Folie aufgetragen – hierauf ein reflektierende Elemente enthaltendes Betonmaterial aufgebracht oder – die reflektierenden Elemente auf den Abbindungsverzögerer und anschließend das Betonmaterial aufgebracht werden und – nach dem Aushärten das Betonmaterial einem Waschvorgang, oder mehreren Waschvorgängen unterworfen wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Elemente zunächst auf die bedruckte Folie aufgebracht und anschließend das Betonmaterial hierauf aufgebracht wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet als reflektierende Elemente Perlen aus Glas oder ähnliche reflektierenden Materialien eingesetzt werden..
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Rundheit von ≥ 85% aufweisen.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3 dadurch gekennzeichnet, dass Glasperlen mit einem mittleren Durchmesser von 60–2.000 μm verwendet werden.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Glasperlen SiO2, Na2O, CaO und ggf. MgO und ggf. Al2O3 enthalten, im Gemisch, oder einzelne der genannten Stoffen enthalten.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Glasperlen beschichtet sind.
- Bildelemente enthaltender Beton dadurch gekennzeichnet, dass er Glasperlen enthält.
- Bildelemente gemäß Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass er Glasperlen mit einer Rundheit von ≥ 85% enthält.
- Bildelemente enthaltender Beton nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Glasperlen einen mittleren Durchmesser von 60–2.000 μm aufweisen
- Bildelemente enthaltender Beton nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Glasperlen SiO2, Na2O, CaO sowie ggf. MgO und ggf. Al2O3 im Gemisch oder in beliebiger Kombination enthalten.
- Verwendung des Betons nach einem der Ansprüche 7–10 für die Verkleidung von Fassaden.
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