DE1229730B - Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril-Mischpolymerisaten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril-Mischpolymerisaten

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DE1229730B
DE1229730B DEA46317A DEA0046317A DE1229730B DE 1229730 B DE1229730 B DE 1229730B DE A46317 A DEA46317 A DE A46317A DE A0046317 A DEA0046317 A DE A0046317A DE 1229730 B DE1229730 B DE 1229730B
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DEA46317A
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Corrado Mazzolini
Sergio Lo Monaco
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/42Nitriles
    • C08F220/44Acrylonitrile

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
C08f
Deutsche Kl.: 39 c-25/01
Nummer: 1229 730
Aktenzeichen: A 46317IV d/39 c
Anmeldetag: 15. Juni 1964
Auslegetag: 1. Dezember 1966
AcryMtril-Polymerisate.mit 85% oder mehr einpolymerisiertem Acrylnitril werden im allgemeinen aus wäßrigen Monomerenlösungen. oder -dispersionen unter Verwendung von Redoxsystemen als Katalysatoren hergestellt. Obwohl dieses Verfahren zufriedenstellende Ausbeuten ergibt, besitzen die so hergestellten Polymerisate keinen ausreichenden Weißgrad und keine ausreichende Verfärbungsbeständigkeit unter Hitzeeinwirkung.
Diesen Nachteil hat man zu beheben versucht, indem man der Polymerisatlösung ein wasserlösliches Salz, und zwar Kalium-Alüminium-Sulfat, zugesetzt hat (s. britische Patentschrift - 907 178). Der Weißgrad und der Grad der Verfärbung bei Einwirkung von Hitze konnten dadurch nur ungenügend verbessert werden.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von AcryMtril-Mischpolymerisaten mit wenigstens 85 Gewichtsprozent Acrylnitril durch Polymerisieren von Acrylnitril mit einem oder mehreren polymerisierbaren Vinylmonomeren unter Verwendung eines Redoxsystems in Gegenwart eines wasserlöslichen Salzes gefunden, bei dem es dann möglich ist, Acrylnitril-Mischpolymerisate in hohen Ausbeuten herzustellen, die einen verbesserten Weißheitsgrad und eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Hitzeeinwirkung haben, wenn als wasserlösliches Salz Natrium-, Kalium- oder Magnesiumsulfat eingesetzt wird.
Die erfindungsgemäß hergestellten Mischpolymerisate eignen sich daher besonders zur Herstellung von Fasern und Garnen mit hoher Weißheit, guter Wärmebeständigkeit und guter Grundfärbbarkeit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird Acrylnitril mit einem Vinylmonomeren mit Seitengruppen mit ziemlich hohem Raumbedarf, gegebenenfalls mit einem weiteren Mischmonomeren mit Säurefunktion, polymerisiert. Als Redoxkatalysator werden dabei Peroxyverbindungen, wie Natriumpersulfat oder Kaliumpersulfat und Reduktionsmittel, wie Schwefeldioxyd, Pyrosulfite, Natrium- oder KaliummetabisuMte, in einem Verhältnis Aktivator zu Katalysator zwischen 3 : 1 und 1 : 1 eingesetzt und in Gegenwart von Natriumsulfat, Kaliumsulfat oder Magnesiumsulfat in Mengen von 1 bis 10 %, vorzugsweise 3 bis 7 %> polymerisiert. Das Verhältnis Wasser zu Monomeren beträgt dabei 3 : 1 bis 7 : 1 und wird durch geeignete Zusätze von Natrium-Bicarbonat auf einen pH-Wert unter 7, vorzugsweise zwischen 2,5 und 3,5, eingestellt.
Die Vinylmonomeren mit Seitengruppen hohen Raumbedarfs, die mit Acrylnitril mischpolymerisiert werden, können sein: Methylmethacrylat, Äthyl-Verfahren zur Herstellung von
AcryMtril-Mischpolymerisaten
Anmelder:
A. C. S. A. — Applicazioni Chimiche S. p. A.,
Mailand (Italien)
Vertreter:
Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41
Als Erfinder benannt:
Corrado Mazzolini,
Sergio Lo Monaco, Mestre-Venedig (Italien)
Beanspruchte Priorität:
Italien vom 18. Juni 1963 (12 646)
methacrylat, Butylmethacrylat, Octylmethacrylat, Methoxäthylmethacrylat, Phenylmethacrylat, Cyclohexyl· methacrylat, Dimethylamidoäthylmethacrylat und die zugehörigen Ester der Acrylsäure, Acrylamide und Methacrylamide und ihre durch Alkylgruppen substituierten Produkte, ungesättigte Ketone, wie Methylvinylketon, Phenylvinylketon, Methylisopropenylketon, Vinylester der Carbonsäuren, wie Vinylformiat, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylthioacetat, Vinylbenzoat, Ester der Äthylencarbonsäuren, wie Maleinsäure, Fumarsäure, Citraconsäure, Mesaconsäure, Aconsäure (4,5-Dihydro-5-keto-3-Furancarbonsäure), N-Alkyl-Maleinimid, N-Vinyl-Carbazol N - Vinyl - Bernsteinsäureimid, N - Vinyl - Phthalimid, Vinyläther, Styrol und dessen Alkylderivate.
Das Mischmonomere mit einer zur Fixierung der Grundfarbstoffe verfügbaren Säurefunktion, das mit Acrylnitril zusammen polymerisierbar ist, kann aus der folgenden Gruppe ausgewählt werden: Itaconsäure, Zimtsäure, Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid, Carboxyvinylphthalsäure, Vinylbenzolsulfonsäure, Allyloxäthylsulfonsäure, Methallyloxäthylsulfonsäure Allylthioäthylsulfonsäure, Isopropenylbenzolsulfonsäure, Vinylbrombenzolsulfonsäure, Vinymuoroben-
609 729/405
3 4
zolsulfonsäure, Vinyläthylbenzolsulfonsäure, Vinyldi- Veröffentlichungen des National Bu-
chlorbenzolsulfonsäure, Vinyltrioxybenzolsulfonsäure, reau of Standards in Paper Trade
Acetyläthylensulfonsäure, Naphthyläthylensulfonsäure, Journal, 38 [1936] S. 103 bis 108).
Propylensulfonsäure und deren Alkalimetall- oder
Ammoniumsalze, sowie p-Methylacrylamid-Benzol- 5 3. Thermische Empfindlichkeit (Wärmeempfindlich-
sulfonat, -Natrium, jS-Methylallyl-Natriumbenzolsul- keit): Angegeben durch die Farbänderung.
fonatäther, methallylsulfonsaures Natrium oder meth-
acrylamid-benzolsulf onsaures Natrium. 4. Anf ärbbarkeit: Festgestellt durch die Menge Farb-
Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens stoff (CI. Basic Blue 22), der aus einer Lösung
deutlich zu zeigen, werden anschließend Beispiele und io von 7 g/l in einem Bad von 100° C 2 Stunden lang
eine Tabelle gegeben, von denen sich die Tabelle auf fixiert wurde, wobei das Verhältnis Polymerisat
den Weißheitsgrad und die Wärmebeständigkeit der zu Bad bei etwa 1:20 liegt. Die Meßergebnisse
Polymerisate bezieht. sind in der Tabelle zusammengestellt.
Aus der Tabelle kann entnommen werden, daß bei
gleichem Initiator und gleicher Viskosität der Poly- 15 Beispiell
merisate die Gegenwart von Na-, K- oder Mg-Sulfat
die ursprüngliche Farbe und die Wärmeempfindlich- Es wurde die gleiche Polymerisation wie im Ver-
keit sowohl der Polymerisate als auch der Fasern ver- gleichsversuch A in Gegenwart von 5 Gewichtsteilen
bessert. Natriumsulfat unter Verwendung von 0,6 Gewichts-
ao teilen Katalysator und 1,38 Gewichtsteilen Aktivator
Vergleichsversuch A wiederholt, wobei das Verhältnis Aktivator zu Katalysator 2,3:1 betrug.
In einen 3-1-Polymerisationsreaktor werden kontinuierlich zwei wäßrige Ströme mit 0,6 Teilen K2S2O8- Beispiel 2
Katalysator bzw. 1,38 Teilen KHS03-Aktivator zu- 25
geführt, wobei der letztere durch NaHCO3 teilweise Der gleiche Polymerisationsvorgang wie im Verneutralisiert ist und das Verhältnis Aktivator zu Kata- gleichsversuch A wurde in Gegenwart von 3 Gewichtslysator bei 2,3 liegt. Ferner wird ein dritter Monome- teilen Natriumsulfat unter Verwendung von 0,4 Gerenstrom einer Mischung ans 91,9 Gewichtsteilen wichtsteilen Katalysator und 0,92 Gewichtsteilen Akti-Acrylnitril und 8,1 Gewichtsteilen Vinylacetat zu- 30 vator wiederholt, wobei das Verhältnis Aktivator zu gegeben. . Katalysator 2,3:1 betrug. '
Die gesamte Menge des zugegebenen Wassers beträgt
2,3 l/h und die Gesamtmenge des Monomeren 0,5 l/h. B e i s ρ i e 1 3
Die Reaktionstemperatur wird bei 50° C gehalten.
Die wäßrige Dispersion des entstandenen Polymeri- 35 Die gleiche Polymerisation wie im Vergleichssates wird dann durch ein Überlaufrohr entnommen, ' versuch A wurde in Gegenwart von 6 % Magnesiumfiltriert, mit Wasser, dann mit Aceton und dann aber- sulfat unter Verwendung von 0,4 Gewichtsteilen Katamals mit Wasser wiederholt gewaschen, um alle Fremd- lysator und 0,92 Gewichtsteilen Aktivator wiederholt, stoffe und das nicht umgesetzte Monomere zu ent- wobei das Verhältnis Aktivator zu Katalysator 2,3:1 fernen, und dann in einem Ofen 12 Stunden lang 40 betrug.
bei 80°C getrocknet. Unter den Standardpolymeri- B eis Diel 4
sationsbedingungen werden etwa 350 bis 400 g Mischpolymerisat pro Stunde erhalten, in dem das Acryl- Die Polymerisation wie bei Vergleichsversuch A nitril und das Vinylacetat im Verhältnis 93 : 7 einpoly- wurde in Gegenwart von 4% Natriumsulfat unter. Vermerisiert enthalten ist. An diesem Mischpolymerisat 45 Wendung von 0,5 Gewichtsteilen Katalysator und wurden folgende Messungen vorgenommen: 1,5 Gewichtsteilen Aktivator wiederholt, wobei das
Verhältnis Aktivator zu Katalysator 2,3:1 betrug. ■ 1. Eigenviskosität (η) in Dimethylformamid (in ml/g).
Beispiel 5
2. Ursprüngliche Farbe des Polymerisates. Zur 50
zahlenmäßigen Auswertung der Farbe wird auf Die gleiche Polymerisation wie im Vergleichsdas C.I.E.-System zur Farbdarstellung und -mes- versuch A wurde in Gegenwart von 4% Magnesiumsung Bezug genommen. Nach diesem System wird sulfat wiederholt, wobei stündlich 3,81 Wasser und die Farbe als Funktion der überwiegenden Wellen- 0,8351 Monomeres unter Verwendung von 0,6 Gelänge (LOD), der Reinheit (p) und der auf die 55 wichtsteilen Katalysator und 1,38 Gewichtsteilen Akti-StandardbeleuchtungCiEmissionsquelleentspricht vator zugegeben werden, wobei das Verhältnis Aktieinem schwarzen Körper bei 6200°K) bezogenen vator zu Katalysator 2,3 :1 betrug.
Helligkeit (B) ausgedrückt:
Vergleichsversuch B
β 18 p*2 96 ^0
W — '— 5 In einen 3-1-Polymerisationsreaktor werden konti-
υ> υ° ·* nuierlich wäßrige Lösungen von 0,5 Gewichtsteilen
wobei B — Helligkeit, K2S2O(,-Katalysator und 1,5 Gewichtsteilen SO2-Akti-
vator zugegeben, wobei der letztere teilweise durch
p* =s Reinheit, multipliziert mit einem 65 NaHCO3 neutralisiert ist und das Verhältnis Aktivator
Korrekturfaktor -F=/ (LOD), ist zu Katalysator bei 3 :1 liegt. Ferner wird ein Mono-
(vgl. Journal of the Optical Society merenstrom aus einer Mischung von 90,5 Gewichts-
of America, 28, S. 52 [1938], und teilen Acrylnitril, 96 Gewichtsteilen Vinylacetat und
5 6
0,5 Gewichtsteilen Zimtsäure zugegeben. Die Zuglauf- ist. Ferner wird ein dritter Strom aus Monomeren
geschwindigkeit des Wassers beträgt 2,3 l/h und die- zugegeben, der aus einer Mischung aus 93 Gewichts-
jenige der Monomeren 0,5 l/h. teilen Acrylnitril und 7 Gewichtsteilen Methylmeth-
Die Reaktionstemperatur wird auf etwa 500C ge- acrylat besteht. Die Zulauf geschwindigkeit des Wassers
halten, und die wäßrige Suspension des so erhaltenen 5 beträgt 2,3 l/h und die des Monomeren 0,5 l/h.
Polymerisates wird durch ein Überlauf rohr abgezogen, Die Reaktionstemperatur wird auf 5O0C gehalten,
filtriert, mit Wasser, Aceton und dann wieder mit Die wäßrige Suspension des so erhaltenen Polymeri-
Wasser wiederholt gewaschen, um alle Fremdstoffe sates wird durch ein Überlaufrohr abgezogen, dann
und das nicht umgesetzte Monomere zu entfernen, und filtriert, mit Wasser, Aceton und dann wieder mit
das Ganze wird dann in einem geeigneten Ofen 12 Stun- ίο Wasser wiederholt gewaschen, um alle Fremdstoffe
den lang bei 8O0C getrocknet. Unter den Standard- und das nicht umgesetzte Monomere zu entfernen,
Polymerisationsbedingungen werden etwa 350 g Misch- und schließlich in einem Ofen 12 Stunden lang bei
polymerisat pro Stunde erhalten, in denen das Acryl- 8O0C getrocknet.
nitril, das Vinylacetat und die Zimtsäure in den Ver- Unter den Standardpolymerisationsbedingungen
hältnissen 92,5:1: 0,5 einpolymerisiert sind. 15 werden etwa 350 g Mischpolymerisat pro Stunde erhalten, in dem nach unseren Feststellungen das Ver-
_. . . , , hältnis Acrylnitril zu Methacrylat 93 : 7 beträgt.
Beispiele
Die gleiche Polymerisation' wie im Vergleichs- . .
versuch B wurde in Gegenwart von 5 % Magnesium- 20 Jj e 1 s ρ 1 e 1 8
sulfat unter Verwendung von 0,5 Gewichtsteilen Kata- Die gleiche Polymerisation wie im Vergleichs-
lysator und 1,51 Gewichtsteilen Aktivator wiederholt, versuch D wurde in Gegenwart von 5 % Natriumsulfat
wobei das Verhältnis Aktivator zu Katalysator 3 :1 unter Verwendung von 0,6 Gewichtsteilen Katalysator
betrug. und 1,38 Gewichtsteilen Aktivator wiederholt, wobei
25 das Verhältnis Aktivator zu Katalysator bei 2,3:1
Vergleichsversuch C lag.
Einem 3-1-Polymerisationsreaktor werden kontinu- Vergleichsversuch E
ierlich zwei wäßrige Ströme aus 0,6 Gewichtsteilen
K2S2O8-Katalysator bzw. 1,38 Gewichtsteilen SO2- 30 Einem 3-1-Polymerisationsreaktor werden konti-
Aktivator zugeführt, wobei der letztere teilweise mit nuierlich zwei wäßrige Ströme aus 0,8 Gewichtsteilen
NaHCO3 neutralisiert ist und das Verhältnis Aktivator K2S2O 8-Katalysator bzw. 0,8 Gewichtsteilen eines teil-
zu Katalysator bei 2,3:1 liegt. weise mit NaHCO3 neutralisierten SO2-Aktivators
Ferner wird ein Monomerenstrom aus einer Mi- zugeführt, wobei das Verhältnis Aktivator zu Kataly-
schung von 90,5 Gewichtsteilen Acrylnitril, 9 Gewichts- 35 sator bei 1:1 liegt. Ferner wird ein dritter Strom aus
teilen Vinylacetat und 0,5 Gewichtsteilen Kaliumsalz Monomeren zugegeben, der aus einer Mischung aus
der Vinylbenzolsulfonsäure zugegeben. 90,5 Gewichtsteilen Acrylnitril, 9 Gewichtsteilen Vinyl-
Die zugeführte Wassermenge betrug 2,3 l/h, und die acetat und 0,5 Gewichtsteilen Natriumsalz des Benzol-
zugeführte Monomerenmenge lag bei 0,5 l/h. sulfonsäure-p-Methallyläthers
Die Reaktionstemperatur wurde bei etwa 5O0C 40
gehalten und die wäßrige Suspension des so erhaltenen . ^
Polymerisates durch ein Überlaufrohr abgezogen, dann CH2 = C — CH2 — O —/ \—■ SO3Na
filtriert, mit Wasser, Aceton und dann wieder mit Was- | ^ '
ser wiederholt gewaschen, um alle Fremdstoffe und das
nicht umgesetzte Monomere zu entfernen, und schließ- 45
lieh in einem Ofen 12 Stunden lang bei 80 ° C getrocknet.
Unter Standardpolymerisationsbedingungen wurden besteht. Die Zulaufgeschwindigkeit des Wassers be-
etwa 350 g Mischpolymerisat pro Stunde erhalten, in trägt 2,3 l/h und diejenige des Monomeren 0,5 l/h.
dem das Acrylnitril, das Vinylacetat und das Kalium- Die Reaktionstemperatur wurde auf etwa 50° C gehal-
salz der Vinylbenzolsulfonsäure nach unserer Fest- 50 ten. Die wäßrige Suspension des so erhaltenen PoIy-
stellung in den Verhältnissen 92,5: 7: 0,5 einpoly- merisates wurde durch ein Überlaufrohr abgezogen,
merisiert waren. dann filtriert, mit Wasser, Aceton und dann wieder
mit Wasser wiederholt gewaschen, um alle Fremdstoffe
Beispiel 7 und das nicht umgesetzte Monomere zu entfernen, und
55 schließlich in einem Ofen bei 8O0C 12 Stunden lang
Die im Vergleichsversuch C beschriebene Polymeri- getrocknet.
sation wurde in Gegenwart von 5°/0 Kaliumsulfat Unter diesen Polymerisationsbedingungen wurden
unter Verwendung von 0,6 Gewichtsteilen Katalysator etwa 350 g Mischpolymerisat pro Stunde erhalten, in
und 1,38 Gewichtsteilen Aktivator wiederholt, wobei dem das Verhältnis Acrylnitril zu Vinylacetat zu
das Verhältnis Aktivator zu Katalysator 2,3 :1 betrug. 60 p-Methallyläther des Natriumbenzolsulf onates = 92,5 :
7:0,5 betrug.
Vergleichsversuch D Beispiel 9
Einem 3-1-Polymerisationsreaktor werden kontinuierlich zwei wäßrige Ströme aus 0,6 Gewichtsteilen 65 Die gleiche Polymerisation wie im Vergleichsver-K2S8O8-Katalysator bzw. 1,38 Gewichtsteilen teilweise such E wurde in Gegenwart von 5% Natriumsulfat mit NaHCO3 neutralisierter SO2-Aktivator zugeführt, und 0,8 Gewichtsteilen Aktivator wiederholt, wobei wobei das Verhältnis Aktivator zu Katalysator = 2,3 das Verhältnis Katalysator zu Aktivator 1:1 betrug.
1 V cla UvIl % Salz, bezogen auf Umsatz Eigen Grundfarbe * 99,1 B 8 Wärme B Anfärb-
die Monomeren; viskosität 2) empfindlichkeit 4) barkeit
"Vergleichsversuch A % Oi) IP 94,7 IP 15,2
1 68,5 ml/g x) 97,7 94 3) 9,6 10,2
2 5NA2SO4 70 149 98,5 95,2 10,5 10 10,5
3 3Na2SO4 69,2 151 99,1 98,7 96 7,1 7 10
4 6MgSO4 75 168 99,4 96,1 8,4 11 9,8
5 . 4Na2SO4 70 159 99,7 98,4 94,9 8,5 7,3 10,2
Vergleichsversuch B 4MgSO4 75 150 99,4 94,4 9,2 26 11,4
6 •—· 71 129 99,2 94,8 9,1 12,3 16,5
Vergleichsversuch C 5MgSO4 74 154 98,2 94,8 19,1 16 16,2
7 68 162 99 95,6 12,9 10,6 15,6
Vergleichsversuch D 5K2SO4 79,6 148 98,6 94,5 11,2 21,5 15,4
8 71 141 99,2 95,3 9,8 11 9,7
Vergleichsversuch E 5Na2SO4 74 160 98,8 95,3 13,2 16,6 9,8
9 67,8 148 99,1 953 9,5 11,6 14,9
Vergleichsversuch 5Na2SO4 81,1 154 98,8 12,2 15,4
(britische Batentschrift 138 99,1 10,5
: 907178) . 95,3 11,7
Gemäß britischer Patent- 5KAl(SO4)., -.71.
: schrift 907 178 Bei- 147 11,5
. spiel 2, jedoch mit 95,8 7,9
Wie Vergleichsversuch A, 5MgSO4 74
jedoch mit 143 94,9 6,8 9,8
Wie Vergleichsversuch A, 3KAl(SO4)Sa 72
jedoch mit 151 93,7 10,2 12,0
4KAl(SO4)U 73
148 10,7
) Ursprüngliche Farbe; 2) Ursprüngliche Helligkeit; 3)'Änderung der Grundfarbe; 4) Änderung der Helligkeit.

Claims (2)

Patentansprüche: 35
1. Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril-Mischpölymerisaten mit wenigstens 85 Gewichtsprozent Acrylnitril durch Polymerisieren von Acrylnitril mit einem oder mehreren polymerisierbaren Vinylmonomeren unter Verwendung eines Redoxsystems in Gegenwart eines wasserlöslichen Salzes, dadurch, gekennzeichnet, daß als
wasserlösliches Salz Natrium-, Kalium- oder Magnesiumsulfat eingesetzt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Salzmenge in dem Bereich zwischen 0,1 und 10 Gewichtsprozent, bezogen auf die Monomerenmenge, liegt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 907 178.
609 729/405 11.66 © Bundesdruckerei Berlin
DEA46317A 1963-06-18 1964-06-15 Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril-Mischpolymerisaten Pending DE1229730B (de)

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DK (1) DK111220B (de)
FR (1) FR1398607A (de)
GB (1) GB1075173A (de)
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