DE1191072B - Device for producing composite threads - Google Patents
Device for producing composite threadsInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. α.:Int. α .:
Deutsche Kl.: 29 a-6/10 German class: 29 a -6/10
Nummer: 1191072Number: 1191072
Aktenzeichen: S 75692 VII a/29 aFile number: S 75692 VII a / 29 a
Anmeldetag: 9. September 1961Filing date: September 9, 1961
Auslegetag: 15. April 1965Opening day: April 15, 1965
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Verbundfäden aus verschiedenen Polymeren durch Schmelzspinnen. Als Verbundfäden sind Einzelfäden bezeichnet, die aus Seite an Seite angeordneten und miteinander verbundenen Polymerteilen bestehen.The invention relates to a device for producing composite threads from different polymers by melt spinning. Single threads are referred to as composite threads, which are made side by side arranged and interconnected polymer parts exist.
Es sind verschiedene Verfahren zum Herstellen von Verbundfäden, vorzugsweise zur Erreichung eines erhöhten Garnvolumens oder einer Kräuselung, bei welchen den Einzelfäden eine heterogene Struktür verliehen wird, indem gleichzeitig mindestens zwei Stoffe unter Vermeidung einer vollständigen Vermischung durch ein gemeinsames Düsenloch versponnen werden. Die Komponenten können dabei im Einzelfaden Seite an Seite liegen oder als Mantel und Kern über den Querschnitt exzentrisch verteilt sein, wie dies beispielsweise in der USA.-Patentschrift2439 814 und in der belgischen Patentschrift 586 958 beschrieben ist.There are several methods of making composite filaments, preferably to achieve an increased yarn volume or a crimp in which the individual threads have a heterogeneous structure is awarded by using at least two substances at the same time while avoiding a complete Mixing can be spun through a common nozzle hole. The components can thereby lie side by side in the single thread or distributed eccentrically over the cross-section as a jacket and core such as in U.S. Patent 2,439,814 and Belgian Patent 586 958 is described.
Bei den Düsen zur Herstellung von Verbundfäden nach diesen bekannten Verfahren steht die Mittelachse der Düsenlöcher senkrecht zur Düsenplatte. In the case of the nozzles for the production of composite threads according to these known processes, the Central axis of the nozzle holes perpendicular to the nozzle plate.
Die Zusatzpatentschrift 44195 zur französischen Patentschrift 681317 zeigt eine Spinnvorrichtung, die zur Düsenplatte geneigte Düsenbohrungen aufweist. Die Düsenplatte ist zur Abzugsrichtung der Fäden derart geneigt, daß die Richtung der Bohrungen mit der Abzugsrichtung übereinstimmt. Die schiefe Anordnung der Düsenplatte hat den Zweck, daß bei der Herstellung von Flammengarnen durch ungleichmäßige Zufuhr der Spinnmasse zur Spinnvorrichtung die einzelnen Flammen der mit der gleichen Vorrichtung versponnenen Einzelfäden das Ende des Spinnschachtes mit einer zeitlichen Versetzung erreichen.The additional patent specification 44195 to the French patent specification 681317 shows a spinning device, which has nozzle bores inclined to the nozzle plate. The nozzle plate is to the withdrawal direction Threads inclined in such a way that the direction of the holes coincides with the withdrawal direction. the inclined arrangement of the nozzle plate has the purpose that in the production of sliver yarn by uneven supply of the spinning mass to the spinning device, the individual flames with the same Device spun single threads the end of the spinning shaft with a time offset reach.
Die deutsche Patentschrift 536 574 befaßt sich mit der Herstellung profilierter Fäden durch Zusammenlaufenlassen und Verkleben mehrerer Einzelfäden aus dem gleichen Material. Dies wird dadurch erleichtert, daß je zwei Düsenbohrungen schräg zueinander und zur Richtung der Längsachse der abgezogenen Fäden verlaufen.The German patent 536 574 deals with the production of profiled threads by converging and gluing together several individual threads made of the same material. This is made easier by having two nozzle bores at an angle to one another and to the direction of the longitudinal axis of the withdrawn threads.
Beim Spinnen von Verbundfäden, bei denen die Polymerkomponenten jeweils derselben Düsenbohrung aus getrennten Kammern zugeführt werden und Seite an Seite im Einzelfaden verbunden sind, kann man beobachten, daß der Austritt der Einzelfäden aus den Düsenlöchern, deren Mittelachse senkrecht zur Düsenplatte steht, unter gewissen Spinnbedingungen nicht senkrecht erfolgt, sondern in einem mehr oder weniger großen Winkel dazu.When spinning composite threads in which the polymer components each have the same nozzle bore are fed from separate chambers and are connected side by side in a single thread, one can observe that the exit of the single filaments from the nozzle holes, the central axis of which is perpendicular to the nozzle plate, under certain spinning conditions does not take place perpendicular, but at a more or less large angle to it.
Vorrichtung zum Herstellen von VerbundfädenDevice for producing composite threads
Anmelder:Applicant:
Societe de la Viscose Suisse, Emmenbrücke
(Schweiz)Societe de la Viscose Suisse, Emmenbrücke
(Switzerland)
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. W. MeissnerDipl.-Ing. W. Meissner
und Dipl.-Ing. H. Tischer, Patentanwälte,and Dipl.-Ing. H. Tischer, patent attorneys,
München 2, Tal 71Munich 2, valley 71
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr. Walter Settele, Luzern (Schweiz)Dr. Walter Settele, Lucerne (Switzerland)
Dieses Verhalten tritt beispielsweise dann auf, wenn die Viskosität der verschiedenen Komponenten nicht dieselbe ist und das Düsenloch keine Trennwand aufweist. Das Polymer mit der kleineren Viskosität drängt das andere beim Austritt aus dem Düsenloch seitwärts, so daß die Mittelachse des Einzelfadens nach dem Austritt aus dem Düsenloch während einer kurzen Wegstrecke nach Verlassen der Düse um einen bestimmten Winkel von der Mittelachse des Düsenloches abweicht. Nach diesem kurzen Weg der Ablenkung nimmt der Einzelfaden wiederum seine normale Richtung gegen den nächstliegenden Fadenführer ein. Der Ablenkwinkel ist um so größer, je größer der Unterschied der beiden zu verspinnenden Komponenten in der Viskosität und je größer die Austrittsgeschwindigkeit der Einzelfäden ist. Die Austrittsgeschwindigkeit ist wiederum eine Funkton des Düsenlochdurchmessers und des Titers. Die Kapillarlänge des Düsenloches scheint eine sehr geringe Rolle zu spielen. Um nun beispielsweise eine möglichst hohe Kräuselung des Verbundfadens zu erhalten, sollte in gewissen Fällen der Viskositätsunterschied der beiden Komponenten möglichst groß sein. Dadurch nähert sich jedoch dieser Ablenkungswinkel sehr stark dem Wert 90° C, und das Spinnen wird somit durch Ankleben der Einzelfäden an der Düsenplatte erschwert oder sogar unmöglich gemacht.This behavior occurs, for example, when the viscosity of the various components is not is the same and the nozzle hole has no partition. The polymer with the lower viscosity urges the other sideways as it emerges from the nozzle hole, so that the central axis of the single thread after exiting the nozzle hole during a short distance after leaving the nozzle deviates by a certain angle from the central axis of the nozzle hole. After this short one Because of the distraction, the single thread again takes its normal direction towards the nearest one A thread guide. The greater the difference between the two to be spun, the greater the deflection angle Components in the viscosity and the greater the exit speed of the single threads is. The exit velocity is in turn a function of the nozzle hole diameter and the Titers. The capillary length of the nozzle hole seems to play a very minor role. To now, for example To obtain the highest possible crimp of the composite thread, should in certain cases the difference in viscosity between the two components must be as large as possible. This is approaching however, this deflection angle is very close to 90 ° C, and the spinning is thus caused by sticking the individual threads on the nozzle plate made difficult or even impossible.
Andererseits kann der Düsenlochdurchmesser bei gegebenem Titer nicht beliebig vergrößert werden, um die Spritzgeschwindigkeit herabzusetzen, da sonst die Titerregelmäßigkeit bei einer Mehrzahl von Einzelfäden, welche von einer Spinnpumpe beliefert werden, nicht mehr gewährleistet würde.On the other hand, the nozzle hole diameter cannot be increased arbitrarily for a given titer, to reduce the injection speed, otherwise the regularity of the titre in the case of a plurality of Single threads, which are supplied by a spinning pump, would no longer be guaranteed.
509 539/293509 539/293
Das Mengenverhältnis der beiden austretenden Komponenten hat auf den Ablenkwinkel einen geringen Einfluß. Auch wenn dieses Mengenverhältnis ziemlich frei variiert werden darf, kann dadurch derThe quantitative ratio of the two emerging components has a low angle of deflection Influence. Even if this quantitative ratio can be varied fairly freely, the
pumpe beliefert, wobei den Titerpumpen noch Filter nachgeschaltet sein können. Aus diesen Kammern 2 und 3 werden sodann die Schmelzen durch die Bohrungen 4 und 5 in die Kammer 6 gepreßt. Durch diepump supplies, whereby the titer pumps can still be followed by filters. From these chambers 2 and 3, the melts are then pressed through the bores 4 and 5 into the chamber 6. Through the
Ablenkwinkel bei einem gegebenen Viskositätsunter- 5 Düsenlöcher 7 werden sie ohne Vermischung SeiteAngle of deflection at a given viscosity sub-5 nozzle holes 7 they become without mixing side
schied der Komponenten nicht wirksam verkleinert werden.different components cannot be effectively scaled down.
Diesen Schwierigkeiten wird gemäß der Erfindung dadurch begegnet, daß die Düsenlöcher eine Nei-These difficulties are countered according to the invention in that the nozzle holes have a nei-
an Seite in eine Kühlgasatmosphäre ausgestoßen, in der sie zu einem Verbundfaden 8 erstarren.ejected at the side into a cooling gas atmosphere, in which they solidify to form a composite thread 8.
Durch die Differenz in der Viskosität der beiden Komponenten P1 und P2 wird der VerbundfadenThe composite thread is formed by the difference in the viscosity of the two components P 1 and P 2
nimmt erst in einer gewissen Distanz von der Spinndüse eine zur Achse der Düsenlochbohrung parallele Richtung ein.only takes a parallel to the axis of the nozzle hole bore at a certain distance from the spinneret Direction.
In F i g. 2 ist eine erfindungsgemäße Düsenlochplatte dargestellt, die an der Fadenaustrittsseite eine zum Düsenboden schiefe Düsenloch-Kapillarbohrung 9 aufweist. Der Winkel dieser Kapillarbohrung 9 gegenüber der Senkrechten zur Düsenloch-In Fig. 2 is a nozzle orifice plate according to the invention shown, the on the thread exit side a nozzle hole-capillary bore inclined to the nozzle bottom 9 has. The angle of this capillary bore 9 relative to the perpendicular to the nozzle hole
gung besitzen, die der durch die Viskositätsunter- io beim Austritt aus der Spinndüse um den Winkel χ
schiede der Komponenten bewirkten Ablenkung der von der Senkrechten zur Düsenplatte abgelenkt und
Fäden entgegengesetzt ist und diese Ablenkung
im wesentlichen kompensieren.that the deflection caused by the viscosity difference when exiting the spinneret by the angle χ of the components is deflected from the perpendicular to the nozzle plate and the threads are opposite and this deflection
essentially compensate.
Es genügt, wenn nur die Kapillaren der Düsenlöcher schräg angeordnet sind.It is sufficient if only the capillaries of the nozzle holes are arranged at an angle.
Unter Düsenlochkapillaren sind im vorliegenden Text diejenigen, normalerweise zylindrischen Bohrungen der Düsenlöcher zu verstehen, weiche von der Polymerschmelze zuletzt, also unmittelbar vorIn the present text, nozzle hole capillaries are those normally cylindrical bores Understand the nozzle holes, soft from the polymer melt last, i.e. immediately before
Austritt in die Kühlgas-Atmosphäre durchflossen 20 platte ist mit β bezeichnet, während der Winkel,
werden. Bei den üblichen, relativ dicken Düsenloch- unter welchem der aus dem Düsenloch austretende
platten entspricht die Länge dieser Kapillaren selten Verbundfaden 8 von der Senkrechten zur Düsender
Plattendicke. Meistens unterteilen sich die lochplatte abgelenkt wird, wie in Fig. 1 mit α be-Düsenlöcher
in eine sogenannte Vorbohrung und zeichnet ist. Die erfindungsgemäße schiefe Düsendie
Kapillarbohrung. Die Vorbohrung hat einen 25 lochbohrung 9 bewirkt, daß der Winkel α kleiner ist
größeren Durchmesser als die Kapillarbohrung und als beim Spinnen mit der Vorrichtung nach Fig. 1.
kann zylindrisch, konisch, kombiniert zylindrischkonisch oder ähnlich gestaltet sein. Deren Form
muß aber jedenfalls den ungestörten Fluß der Polymerschmelze in die Kapillaren gewährleisten. Für die 30
erfindungsgemäße Vorrichtung ist es nicht nötig oder
sogar unerwünscht, daß die Achse des ganzen
Düsenloches schief zur Senkrechten der Düsenlochplatte steht, sofern das Düsenloch eine VorbohrungOutlet into the cooling gas atmosphere traversed 20 plate is denoted by β , while the angle, are. With the usual, relatively thick nozzle hole under which the plates emerging from the nozzle hole, the length of these capillaries rarely corresponds to composite thread 8 from the perpendicular to the nozzle of the plate thickness. Mostly the perforated plate is subdivided, as is shown in Fig. 1 with α be nozzle holes in a so-called pilot hole and is drawn. The inclined nozzle of the invention is the capillary bore. The pilot hole has a hole 9 causes the angle α to be smaller, larger diameter than the capillary hole and than when spinning with the device according to FIG. 1, it can be cylindrical, conical, combined cylindrically-conical or similar. Their shape
but must in any case ensure the undisturbed flow of the polymer melt into the capillaries. For the 30th
device according to the invention it is not necessary or
even undesirable that the axis of the whole
The nozzle hole is at an angle to the vertical of the nozzle plate, provided the nozzle hole has a pilot hole
aufweist. Es hat sich erwiesen, daß die schiefe Boh- 35 bundfäden 8 gesponnen. Die Kammern 2 und 3 der rung lediglich der Kapillare vorteilhaft ist. Spinnvorrichtung 1 werden mit geschmolzenemhaving. It has been found that the crooked Boh- 35 bundle threads 8 are spun. Chambers 2 and 3 of the tion only the capillary is advantageous. Spinning device 1 are melted with
Die nachstehenden Beispiele sollen die Erfindung noch näher veranschaulichen.The following examples are intended to illustrate the invention in more detail.
In diesem Beispiel ist das Spinnen von Verbundfäden nach einem bekannten Verfahren beschrieben. Mit der in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Spinnvorrichtung 1 wird eine Mehrzahl von Ver-In this example, the spinning of composite threads according to a known method is described. With the spinning device 1 shown in Fig. 1 of the drawing, a plurality of ver
Selbstverständlich kann eine Düsenlochplatte Löcher mit zur Düsenlochplatte senkrechten und schiefen Bohrungen der Kapillaren aufweisen. DiesOf course, a perforated nozzle plate can have holes with and perpendicular to the perforated nozzle plate have inclined holes in the capillaries. this
Polyhexamethylenadipamid P1 und P2 in einem Mengenverhältnis von 1:27 beliefert, wobei die Viskosität von P1 größer ist als diejenige von P2.Polyhexamethylene adipamide P 1 and P 2 are supplied in a proportion of 1:27, the viscosity of P 1 being greater than that of P 2 .
ist dann vorteilhaft, wenn lediglich aus einem Teil 40 Beide Schmelzen treten gemeinsam Seite an Seite der Löcher Verbundfaden gesponnen werden sollen. durch die Düsenlöcher 7 in eine Kühlgasatmosphäre Wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei und erstarren dort zu Verbundfäden 8, bei denen einer gegebenen Zusammensetzung der zu verspin- die beiden Komponenten P1 und P2 Seite an Seite nenden Komponenten und bei gegebenen Spinnbe- in jedem Einzelfaden vereint sind. Der Verbunddingungen der Winkel dieser zur Düsenplatte schie- 45 faden wird mit einer Geschwindigkeit von fen Kapillarbohrung richtig gewählt wird, was 460 m/Min, aufgespult.It is advantageous if composite threads are to be spun from only one part 40. Both melts occur together side by side of the holes. through the nozzle holes 7 into a cooling gas atmosphere when in the device according to the invention and solidify there to form composite threads 8, in which a given composition of the two components P 1 and P 2 to be spun side by side and with a given spinning in each individual thread are united. The connection conditions of the angle between this thread and the nozzle plate are correctly selected at a speed of the capillary bore, which is 460 m / min.
durch Versuche leicht festgestellt werden kann, so Die Düsenlochbohrung setzt sich aus einer zylin-can easily be determined by tests, so the nozzle hole bore consists of a cylindrical
treten die Verbundfaden ohne Ablenkung aus den drischen Vorbohrung mit einem Durchmesser vonthe composite threads emerge from the drical pilot hole with a diameter of
Düsenlöchern aus. Es ist jedoch nicht immer nötig, 2 mm und einer Länge von 12 mm der KapillarenNozzle holes. However, it is not always necessary to have 2 mm and a length of 12 mm of the capillaries
diesen Ablenkungswinkel auf den Wert Null zu 50 und dem konischen Verbindungsstück zusammen.this deflection angle to the value zero to 50 and the conical connector together.
bringen. Erfahrungsgemäß ist das Spinnen von Ver- Der Kapillardurchmesser und die Kapillarlänge der bundfäden mit einem Ablenkungswinkel von etwabring. Experience has shown that spinning is The capillary diameter and the capillary length of the bundle threads with a deflection angle of about
45° vielfach ohne Nachteile möglich. Die erfindungsgemäß schiefe Bohrung der Düsenlöcher erlaubt in solchen Fällen die Verwendung größerer Viskositätsunterschiede der Polymerkomponenten im Schmelzfluß, wodurch wiederum beispielsweise eine höhere Kräuselung oder ein größeres Volumen des Kompositfadens technisch ermöglicht wird.45 ° is often possible without disadvantages. The oblique bore of the nozzle holes according to the invention allows in such cases the use of larger differences in viscosity of the polymer components in the Melt flow, which in turn, for example, a higher crimp or a larger volume of the Composite thread is technically made possible.
In der Zeichnung sind schematisch zwei Ausführungsbeispiele, nämlich eine bekannte Vorrichtung (Fig. 1) und eine erfindungsgemäße Vorrichtung (Fig. 2), dargestellt.The drawing shows two exemplary embodiments, namely a known device (Fig. 1) and a device according to the invention (Fig. 2), shown.
In F i g. 1 ist 1 die Spinnvorrichtung, die im Inneren in die Kammern 2 und 3 aufgeteilt ist. Diese Kammern 2 und 3 werden mit den beiden geschmolzenen Polymeren P1 und P2 verschiedener Viskosität mittels je einer nicht dargestellten Titer-In Fig. 1, 1 is the spinning device, which is divided into chambers 2 and 3 inside. These chambers 2 and 3 are filled with the two molten polymers P 1 and P 2 of different viscosities by means of a titer, not shown, in each case.
Düsenlöcher betragen 0,43 mm. Die Mittelachsen der Düsenlöcher stehen senkrecht zur Düsenlochplatte. Nozzle holes are 0.43 mm. The central axes of the nozzle holes are perpendicular to the nozzle plate.
Der Titer des unverstreckten Komposit-Einzelfadens beträgt 10,3 Denier. Aus der nachfolgenden Tabelle 1 ist ersichtlich, in welchem Maße der Ablenkungswinkel κ mit den Schmelzviskositätsunterschieden der beiden Komponenten zunimmt.The titer of the undrawn composite single thread is 10.3 denier. Table 1 below shows the extent to which the deflection angle κ increases with the differences in melt viscosity of the two components.
Viskosität in Poise der Polyhexamethylenadipamidkomponenten bei 282° CViscosity in poise of the polyhexamethylene adipamide components at 282 ° C
P1-P2P1-P2
1750
17501750
1750
700
850700
850
1050 9001050 900
Ablenkungswinkel αDeflection angle α
34° 28°34 ° 28 °
Dieses Beispiel, bei dem eine bekannte Vorrichtung nach Fig. 1 der Zeichnung verwendet wird, zeigt bei verschiedenen Aufspulgeschwindigkeiten den Einfluß der Spritzgeschwindigkeit der Schmelze aus den Düsenlöchern 7 auf den Ablenkungswinkel α. Es wird mit der gleichen Spinnanordnung wie im Beispiel 1 eine Mehrzahl analoger Verbundfäden 8 gesponnen, mit dem einzigen Unterschied, daß der Kapillardurchmesser der Düsenlöcher 7 0,51 mm und deren Kapillarlänge 0,38 mm beträgt. Die Mittelachse der Düsenlöcher 7 steht wiederum senkrecht zur Düsenlochplatte. In der nachfolgenden Tabelle 2 ist der Ablenkungswinkel α in Funktion der Spritzgeschwindigkeit aufgeführt.This example, in which a known device according to Fig. 1 of the drawing is used, shows the influence of the injection speed of the melt at different winding speeds from the nozzle holes 7 to the deflection angle α. It comes with the same spinning arrangement as in example 1 a plurality of analogous composite threads 8 spun, with the only difference that the capillary diameter of the nozzle holes 7 0.51 mm and the capillary length is 0.38 mm. The central axis of the nozzle holes 7 is in turn perpendicular to the nozzle plate. In Table 2 below, the deflection angle α is a function the injection speed listed.
im Düsenlochspeed
in the nozzle hole
des Fadensspeed
of the thread
Es wird ein Verbundfaden mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Düsenlochplatte nach Fig. 2 der Zeichnung aus verschiedenen Polyhexamethylenadipamiden gesponnen. Die Düsenlochplatte ist mit Düsenlöchern versehen, deren Kapillaren 9 einen Winkel/? verschiedener Größe gegenüber der Senkrechten zur Düsenlochplatte bilden. Die Kapillaren haben einen Durchmesser und eine Länge von 0,43 mm. Die Vorbohrung weist im zylindrischen Teil einen Durchmesser von 3 mm und eine Länge von 12 mm auf. Die Spritzgeschwindigkeit der Polyamidschmelze im Düsenloch beträgt 30 m/Min. Der gebildete Verbundfaden wird mit einer Geschwindigkeit von 920 m/Min, aufgespult. Die Wirkung der schiefen Bohrung auf den Ablenkwinkel * bei verschiedenen Viskositätsunterschieden der Komponenten ist in der Tabelle 3 dargelegt.There is a composite thread with the help of a nozzle plate according to the invention according to FIG. 2 of the Drawing spun from various polyhexamethylene adipamides. The nozzle plate is with Nozzle holes provided, the capillaries 9 an angle /? different sizes compared to the vertical to form the nozzle plate. The capillaries have a diameter and a length of 0.43 mm. The pilot hole has a diameter of 3 mm and a length in the cylindrical part of 12 mm. The injection speed of the polyamide melt in the nozzle hole is 30 m / min. The composite thread formed is wound up at a speed of 920 m / min. The effect the inclined hole on the deflection angle * with different viscosity differences of the components is set out in Table 3.
Bohrungswinkel β Hole angle β
30°
30°30 °
30 °
45°45 °
Viskosität in Poise der Polyhexa-Viscosity in poise of the polyhexa
methylenadipamidkomponentenmethylene adipamide components
bei 282° Cat 282 ° C
1750
1750
17501750
1750
1750
700 i 1050
850 i 900
700 i 1050700 i 1050
850 i 900
700 i 1050
Ablenkwinkel αDeflection angle α
12°
3°
1°12 °
3 °
1 °
Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, sind die Ablenkungswinkel χ nur gering.As can be seen from the table, the deflection angles χ are only small.
Claims (2)
Deutsche Patentschriften Nr. 970 603, 536 574;Considered publications:
German Patent Nos. 970 603, 536 574;
britische Patentschrift Nr. 805 033.French additional patent specification No. 44195 (addition to French patent specification No. 681317);
British Patent No. 805 033.
Priority Applications (8)
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| DES75692A DE1191072B (en) | 1961-09-09 | 1961-09-09 | Device for producing composite threads |
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