DE1480088A1 - Elastomerer Schaumstoff aus Polyurethanen - Google Patents
Elastomerer Schaumstoff aus PolyurethanenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen neuen, ausdehnbaren, elastomeren Schaumstoff aus Polyurethanen, der sich durch besondere vielseitige Verwendbarkeit auszeichnet.
Die bekannten Schaumstoffe aus Polyurethanen, seien sie nun formlos oder beispielsweise in Form von Blöcken oder Formbzw. Preßteilen, besitzen im allgemeinen eine leichte Haut
an der Oberfläche, die mehr oder weniger kontinuierlich bzw, durchgehend, also nicht zellenförmig verläuft, Diese dünne
Oberflächenhaut ist mit der zellenförmigen Masse nur durch eine sehr leichte, unter der Oberflächenhaut liegende Randzone verbunden, und diese Randzone weist eine Dichte auf,
die den gleichen Wert wie im inneren Teil hat und mitunter auch einen wesentlich geringeren als der letztere, die ferner sehr sfcröde, brüchig und leicht zerreißbar ist, außer
wenn der Schaumstoff sehr wenig »ellenhaltig. sehr dicht
009852/1982 bad original ;
PATENTANWALT DDPL.-ING. H. HAMMERMANN, 8500 NÜRNBERG, FORSTMEISTERSTR. 5
,„; betreffend: Datum: Seite:
DPA. . 28.8.65 >
und sehr kostspielig ist. Dieser Schaumstoff kann auf keinen Fall ohne Bedeckung oder Belag brauchbare Gegenstände
liefern, denn sie würden nicht zufriedenstellend ausfallen, vor allem wegen ihres Aussehens, wegen der geringen
Bindung zwischen der Oberflächenhaut und der Zellenmasse, wegen ihres sehr geringen Reibungswiderstandes, wegen
ihres Widerstandes gegen Schaben, Kratzen oder die geringste Kraftbeanspruchung, wegen ihrer Durchlässigkeit,
ihrer Dichte, ihres Preises oder wegen aller dieser Nachteile bzw. eines Teiles dieser Nachteile.
Um diese Schaumstoffe verwendungsfähig zu machen, muß man
sie mit Leder, Kunststoff, mit Gewebe, mit einem Farbanstrich oder Lack oder Elastomeren bedecken, die unmittelbar
danach auf dem Teil aus Schaumstoff oder auf der Gießform oder Preßform vor dem Gießen oder Pressen angebracht
werden.
Die bekannten Erzeugnisse, die in dieser Weise erhalten
werden, werden daher aus zwei Stoffen gebildet, die ge trennt hergestellt werden und danach vereinigt werden, nämlich
entweder aus Schaumstoff, der unmittelbar nach der Herstellung alt Oeveb« oder alt einer Kunstetoffelle umhüllt
009852/1912 bad owgwai
PATENTANWALT IÄPL.-ING. H. HAMMERMANN, 8500 NÜRNBERG, FORSTMEISTERSTR. 5
■ n; betreffend: Datum: Seite:
DPA. . 28.8.65 «^
wird, durch Anbringung einer Farbanstrichschicht auf einem Teil aus Schaumstoff oder auch durch Hineinschütten der
schaumstofferzeugenden Flüssigkeit in eine Gießform oder
eine Pressform, in welche man vorher die Hülle oder den überzug gelegt hat.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein weiches, gleichartiges Erzeugnis zur Verwendung in der Industrie, wobei dieses
durch eine einzige Mischung auf Polyurethan-Basis von der gleichen Größenordnung geschaffen wird. Das heißt, diese;
Erzeugnis weist die gleiche Beschaffen in seiner ganzen zellenförmigen Masse auf, deren Oberfläche kontinuierlich
oder durchgehend und nicht zellenförmig verläuft, und deren innerer Teil zellenförmig beschaffen ist und eine Dichte
aufweist, die unterhalb von 3oo g/dm liegt, wobei der Übergang von der kontinuierlich verlaufenden Oberfläche zu dem
zellenförmigen inneren Teil ganz allmählich durch progressive Erhöhung der Anzahl und der Abmessungen der Zellen vor
sich geht. In der Nähe der Oberfläche sind die Zellen vollständig geschlossen und in dem inneren Teil sind sie teilweise
offen. *.,
Es versteht sich von selbst, daß der kontinuierliche Ver-
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PATENTANWALT DIPL-ING. H. HAMMERMANN, 8500 NÜRNBERG, FORSTMEISTERSTR. 5
■ n: betreffend: Ditum: Seite:
DPA. i, 28.8.65 ir
lauf der Oberfläche nicht das eventuelle Vorhandensein von sehr kleinen Porositäten ausschließt, die sich mit
dem Auge und durch Berührung nicht wahrnehmen lassen.
Dieser allmähliche Übergang von der kontinuierlichen Aufbaustruktur
der Oberfläche zu der zellenförmigen Struktur in dem inneren Teil ist eines der Hauptmerkmale des Erzeugnisses
entsprechend der Erfindung. Wegen dieses progressiven Überganges ist ein selbst sehr dünner, kontinuierlich
verlaufender Oberflächenbereich und der innere Teil einwandfrei miteinander verbunden und beide können nicht
voneinander getrennt werden. Gerade wegen dieses progressiven Überganges verstärkt, selbst wenn die Oberflächenschicht
sehr dünn ist, die darunterliegende Randzone, die noch auf mehreren Zehnergrößenordnungen von Mikronen
sehr kompakt, also sehr dicht ist und noch sehr widerstandsfähig auf mehreren Zehnergrößenordnungen von Mikronen
die Oberflächenschicht beträchtlich. Hieraus ergibt sich, daß, wenn die Oberfläche leicht beschädigt oder eingeschnitten
bzw. eingekerbt ist, das Erzeugnis dadurch nicht ernstlich betroffen wird.
Der progressive Verlauf bei der Änderung der Dichte zwi-009852/1982 bad
PATENTANWALT DIPL.-ING. H. HAMMERMANN, 8500 NÜRNBERG, FORSTMEISTERSTR. 5
an: betreffend: D«tum: Seite:
DPA. r 28.8.65 if
sehen der Oberfläche und dem inneren Teil ist so beschaffen,
daß das Gefälle der Dichte, ausgedrückt in Gramm pro Kubikdezimeter,
in Bezug auf den Abstand von der Oberfläche, ausgedrückt in Mikron, zwischen -20 und +20 liegt.
Das Erzeugnis entsprechend der Erfindung ist auch dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand, durch den jede Zelle von
der Oberfläche getrennt ist, häufig gleich der Hälfte und immer mindestens gleich einem Viertel des Durchmessers der
vorgenannten Zelle oder gleich einem Viertel ihres größten Maßes ist, wenn die Zelle nicht vollkommen kugelförmig ist.
Es wird besonders darauf hingewiesen, daß diese Eigenschaft nicht das Vorhandensein von einigen Porositäten ausschließt, "
die man auf 5 % der Oberfläche und auf einen größten Durchmesser von 20 Mikron begrenzen kann.
Das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Erzeugnis kann vor allem nach dem Verfahren hergestellt werden,
welches in der Patentanmeldung S 98 413 vom 24.7.65 betreffend Herstellungsverfahren für Formteile oder Preßteile
aus Polyurethan-Kunststoffschaum mit einer geschlosse *
nen Oberflächenschicht beschrieben wurde.
009852/1982
148008ft
PATENTANWALT DIPL.-ING. H. HAMMERMANN, 8500 NÜRNBERG, FORSTMEISTERSTR?5
*n: b«treff««d; Datum; Seite:
DPA. * 28.3.65 £»
In der nachfolgenden Tabelle sind die Daten von zwei Erzeugnissen A undB angegeben, die nach dieser früheren
Patentanmeldung vorbereitet wurden.
T a be 1 1 e
A B
3
Dichte (in g/dm )
Dichte (in g/dm )
- des kompakten, also dichten Teiles 1100 bis 1150 1100 bis 1150
- des Schaumstoffes, der aus der Mitte eines Bechers oder Glases mit einem
Inhalt von 1 dm mit freier Ausdehnungsmöglichkeit
entnommen wurde.ο.... 150 200
- in einem Formteil oder Preßteil:
- Streifen mit einer Dicke von 3mm,
an dem die Oberflächenschicht beibehalten würde 300 480
an dem die Oberflächenschicht beibehalten würde 300 480
- Streifen mit einer Dicke von 3 mm, der in einer Entfernung zwischen
3 und 6 mm von der Oberfläche la 175 260
- Streifen mit einer Dicke von 3 mm,
der in einer Entfernung zwischen
der in einer Entfernung zwischen
6 und 9 ran von der Oberfläche lag 175 230
- Oberflächenschicht:
in Mikron ausgedrückte Dicke des kompakten Teiles mit Ausnahme einiger
Zellen, die an der Oberfläche münden oder bei denen dieses nicht zutrifft 10 40
BAD ORIGINAL
009852/1982
an: betreffend: Datum: Seite:
DPA. £ 28.8.65
A B
Verschleißfestigkeit oder Abrieb-
festigkeit der Oberflächenschicht unter Verwendung des Abriebgerätes "Taber
Abraser11
- mit der Schleifscheibe oder Schmirgelscheibe CS 17 bei:
500 Umdrehungen, in mg ausgedrückt 18 17,9 Umdrehungen, in mg ausgedrückt 27,4
-Bruchbelastungen in kg/cm (R) und Bruchdehnung in Prozentwerten (A %)
Bei einem Zerreißversuch an einem Probestück nach "Halt&re" gemäß der Vorschrift
IS0-H2 (International Organisation for Standardization) von 5 χ 3 m
mm , Zuggeschwindigkeit oder Ziehgeschwindigkeit 200 mm/Min.
- Probestück aus der Mitte eines Bechers oder Glases mit dem Inhalt von 1 dm
mit freier Ausdehungsmöglichkeit entnommen. ....... k...................... (R =
(A% -
- Probestück aus der Oberflächenschicht
mit einer Dicke von 3 mm eines Preßteiles oder Formteiles entnommen (das Probestück behält die Oberflächenschicht
auf einer Seitenfläche bei) (R « 15,4 (R -16
(A% - 180 (A% -
- Probestück aus dem zweiten Streifen mit einer Dicke von 3 tun entnommen (in
einem Abstand zwiahen 3 und 6 mm von
der Oberfläche) (R -
(A% -
- Probestück aus dem dritten Streifen mit einer Dicke von 3 mm entnommen (in
einem Abstand zwischen 6 und 9 mm von
der Oberfläche) (R » 9,3
»
Probestück aus der Mitte eines Formteiles ÖTar Preßteiles ausgeschnitten (U ■ 10,1 (R - 8,4
PATENTANWALT DIPL.-ING. H. HAMMERMANN, 8500 NÜRNBERG, FORSTMEISTERSTR.
betreffend: Datum: Seite:
DPA. ρ 28.8.65
Zerreißprobe: Kraftbeanspruchungen in Kp pro cm Kerbe oder Einschnitt, Geschwindigkeit:
200 mm/Min., Probestück von 12,7 χ 12,7 mm, Kerbe oder Einschnitt 12,7 mm mit
einer Tiefe von 19 mm,
Prohetück aus der Oberfläche eines Formteiles
oder Preßteiles zusammen mit der Oberflächenschicht entnommen (die Kerbe oder der Einschnitt verlief senkrecht zu
der vorgenannten Schicht) R=I,8
Probestück aus der Mitte eines Bechers oder Glases mit freier Ausdehungsmöglichkeit
entnommen· · R = 1 R = 1,1
Druckprobe auf Probestücken mit den Abmessungen 50,8 χ 50,8 χ 25,4 mm,
die aus der Mitte eines Bechers oder Glases mit dem Inhalt 1 dm mit freier
Ausdehungsmöglichkeit entnommen wurden.
Mit überstehenden Plattenflächen „ Geschwindigkeit: 20 mm/Min, (in Kp/cm ).
Unter einer Zusammendrückung von 25 ?ό.......0,580 0,500
unter einer Zusammendrückung von 50 % .0,890 0,815
unter einer Zusammendrückung von 65 %. 1,480 1,
bei Überschreitung der Elastizitätsgrenze, wodurch also eine bleibende Verformung
ents teht (7,7 Kp/cm ) 89 % 81 %
Abnehme der Höhe des Musters nach der vorstehenden Zusammendrückung bei Überschreitung
der Elastizitätsgrenze mit bleibender Verformung mit 7,7 Kp/cm und nach Wegnähme
der belastenden Kraft 3 % o,5 %
Beständigkeit oder Festigkeit der Oberflächenschicht gegen Kratzer und Ritzen:
Veränderung im Sinne einer Verschlechterung
009852/1982
BAD ORIGINAL
PATENTANWALT DIPL.-ING. H. HAMMERMANN, 8500 NÜRNBERG, FORSTMEISTERSTR. 5
an: betreffend: Datum: Seilt:
DPA. 28.8.65
mit dem Fingernagel leichter kein AnAngriff griff
mit einem Kratzer aus Eisen........... wesentlich kein Anbemerkbarer griff
Angriff
mit einem trockenen Lappen............ entfällt entfällt
mit einem Lappen, der mit Seifenwasser
durchtränkt wurde, mit Reinigungsmitteln
(produits detergents), mit Benzin, mit
während 22 Stunden bei einer Temperatur
von 1100C, Änderung der Maße entfällt entfällt
während 22 Stunden bei einer Temperatur von 110 C, Änderung im Sinne einer Verschlechterung · sehr gering entfällt
während 22 Stunden und bei einer Temperatur von - 40 C entfällt entfällt
Wenn die Dichte des Erzeugnisses sich immer von der Oberfläche aus bis zu dem inneren Teil verringert, würde das Gefälle der
Dichte, in Gramm pro Kubikdezlmeter ausgedrückt, in Bezug auf die Entfernung von der Oberfläche, ausgedrückt in Mikron, immer
zwischen -20 und 0 liegen. Es kommt aber vor, daß im Anschluß an eine erste Verringerung ein Wiedereinsteigen der Dichte in
einem Abstand von 1-2 mm von der Oberfläche eintritt» worauf ein erneutes Abfeilen folg:· Hierau· erklärt sich, daß das Oe-
009852/1982
PATENTANWALT DIPL-ING. H. HAMMERMANN, 8500 NÜRNBERG, FORSTMEISTERSTR. 5
in: betreffend: Datum: Seite:
DPA. 28.8.65
f0
fälle der Dichte positive Werte annehmen kann, die zwischen
0 und + 20 Mikron liegen.
Die beiliegende Mikrophotographie vom Erzeugnis B gibt diese Zusammenhänge in einer Vergrößerung von 1:75 wieder.
In diesem Erzeugnis B, bei welchem die Dicke vor den ersten Zellen, die übrigens sehr klein sind, zwischen 30 und 50
Mikron schwankt, erscheint die kompakte, also-dichte Oberfläche
in weiß, obwohl das fotographierte Muster schwarz aussieht, und erscheinen die Zellen schwarz. Die weiße Stelle
die sich in der Mitte jeder Zelle befindet, ist die Reflektion
auf dem Bodenteil des axialen Beleuchtungsbereiches des Mikroskopes. Auf dieser Mikrofotografie erkennt man
folgendes:
a.)Eine kompakte, also dichte Oberflächenhaut mit einer Dicke von 40 Mikron und sogar 60 Mikron, wenn man dabei die Zellen
mit weniger als 10 Mikron ausnimmt.
b.)Zellen, von denen die größte, die zur Hälfte von dem Rand
des Klischees weggeschnitten ist, einen Durchmesser von 200 Mikron aufweist, während die Größe der anderen im allgemeinen
zwischen 0 und 150 Mikron mit einigen Ausnahmen liegt.
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PATENTANWALT DIPL-ING. H. HAMMERMANN, 8500 NÜRNBERG, FORSTMEISTERSTR. 5
an: betreffend: Datum: Seite:
DPA. ma 28.8.65
Das Erzeugnis entsprechend der Erfindung kann einen ausgezeichneten,
weichen Schaumstoff mit einer mehr oder weniger großen Tragfähigkeit entsprechend den Mischungsformeln
und den Dichten bilden und die Oberflächenschicht ist sodann ein echtes Polyurethan-Elastomer. Jk
Für Informationszwecke sei angegeben, daß die Bruchdehnung
der Oberflächenschicht wie auch die des Schaumstoffes 300 %
erreichen und diesen Wert sogar noch überschreiten kann.
Die Tragfähigkeit des Schaumstoffes bei einer Zusammen-
drückung von 50 % kann 0,8 Kp/cm überschreiten und seine
Höhenabnahme nach einer Zusammendrückung mit Überschreitung der Elastizitätsgrenze, also mit bleibender Verformung, das
heißt auf 81 % seiner Höhe, liegt unterhalb von 1 %. "
Mit den gleichen Eigenschaften erleidet das Erzeugnis weder eine Verformung noch einen Schwund, noch eine bemerkenswerte
Verschlechterung nach einer längeren Erwärmung bei einer Temperatur von 110 C. Die Weichheit des Erzeugnisses ist
selbst bei einer Temperatur von minus 40 C noch ausgezeichnet
Das Erzeugnis, das den Gegenstand der Erfindung bildet, kann
daher die Eigenschaften der Weichheit, der Elastizität, der
009852/1982 bad original
PATENTANWALT DIPL.-ING. H. HAMMERMANN, 8500 NÜRNBERG, FORSTMEISTERSTR. 5
«n; betreffend: Datum; Seite:
DBA. - 28.8.65
Durchlässigkeit, der mechanischen Festigkeit, des Reibungswiderstandes,
des Widerstandes gegen Kratzer, der Hitzebeständigkeit und der Kältebeständigkeit, der Beständigkeit
gegenüber Reinigungsmitteln, gegenüber vielen Lösungsmitteln und chemischen, einwirkenden oder ätzenden Stoffen in sich
vereinigen, die niemals in den bereits bekannten Erzeugnissen zusammen vorkommen. Das Erzeugnis ermöglicht es, Teile
aus Schaumstoffen zu reproduzieren, die mit versiiiedenen
Überzügen abgedeckt sind, und zwar nicht nur hinsichtlich ihres Aussehens, sondern auch hinsichtlich ihrer Weichheit,
Elastizität und der thermischen oder mechanischen Eigenschaften.
Beispielsweise kann man mit Formen arbeiten, die aus Modellen hergestellt werden, die mit Leder bedeckt werden,
und man wird feststellen, daß trotz der kleinen Porositäten an der Oberfläche das Aussehen des Leders in vollkommener
Weise reproduziert wird, wobei zersprungene oder aufgeplatzte Zellen weder mit dem bloßen Auge,noch durch Berührung
wahrgenommen werden können.
Ebenfalls kann man in vollkommener Weise Textilfasern oder
Textilfaden reproduzieren und folglich auch Gewebe und
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BAD ORIGINAL
PATENTANWALT DIPL.-ING. H. HAMMERMANN, 8500 NÜRNBERG, FORSTMEISTERSTR. 5
»n: betreffend: Datum; Seiet:
DPA. 28.8.65 M
Gegenstände aus Leder, die eine sogenannte Sattlernaht aufweisen,
d.h. deren Faden allen einzelnen Fasern, aus denen ich dieser zusammensetzt reproduziert wird.
Man kann ebenfalls den Zustand der Oberfläche von irgendeinem natürlichen Stoff produzieren oder von einem Stoff,
der nicht aus der Natur stammt, also beispielsweise Holz, Pflanzen, Erde, synthetisde Stoffe usw.
Unter Benutzung der Eigenschaften der Schaumstoffe und der Oberflächenschicht kann man mit dem Erzeugnis der Erfindung
weiche Automobilteile herstellen, beispielsweise Schutzpolsterungen gegen Unfälle, Seitariehnen und Armstützen,
Lenkräder oder Steuerräder, Verkleidungen der Ablageflächen im Heckteil und im Fond des Wagens, Instrumentenbretter,
Türen, Bodenteile, Verkleidungen der Stoßstangen lind im allgemeinen Verkleidungen oder Ausfütterungen und innerer
und äußerer Bauelemente der Autokarosserien, Sättel von Fahrrädern und ähnliche, Sicherheitsheine für Motorradfahrer,
Bergleute und anderen, leichte und unverlierbare und daher schwimmende Bauelemente, beispielsweise Schwimmer,
Rettungsring«, Schutzverkleldungen von Schiffen usw.
009852/1982
PATENTANWALT DIPL-ING. H. HAMMERMANN, 8500 NÜRNBERG, FORSTMEISTERSTR. 5
«n: betreffend: Datum; Seite:
DPA. 28.8.65
Man kann 1ebenfalls Gehäuse für leicht zerbrechliche Geräte
herstellen, beispielsweise für Rundfunkempfänger und Fernsehempfänger, Tonbandgeräte, ßüromaschinen, Sitze von
Wasserklosetts und andere Sitze.
Man kann ebenfalls die Eigenschaften der Wärmeisolation und der Schalldämmung des Erzeugnisses für die Errichtung
von Gebäuden verwenden, also für Türen, Isolierfüllungen oder Isolierplatten, Fußbodenbeläge usw.
Schließlich kann man noch Sitze für Kraftwagen oder andere Fahrzeuge herstellen, Kissen, Matratzen usw., wobei man nötigenfalls
den Überschuß an Tragfähigkeit oder den zu großen Elastizitätsmodul durch Hohlräume ausgleicht, die in
zweckmäßigerweise auf der Innenfläche angeordnet werden, wie man das bei Gummischaumstoff und bei gewissen Schaumstoffen
aus Polyurethan handhabt.
Es wird besonders darauf hingewiesen, daß das Erzeugnis in seiner zellenförmigen Masse gefärbt werden kann, so
daß dLe OberflächenKhicht den gewünschten Farbton aufweist.
009852/1982
• n; betreffend: Datum: Seite:
DPA. ^ 28.8.65
Drs Erzeugnis kann durch eine Bewehrung, durch Eiseneinlagen
aus einem Teil oder aus mehreren Teilen verstärkt V7erden, um ihm eine zusätzliche Steifigkeit und Starrheit
zu verleihen und zur Verwendung für seine Befestigung, oder durch eine weiche Bewehrung oder Einlage, beispielsweise
durch eine Feder,um die mechanischen Eigenschaften des Erzeugnisses abzuändern und im allgemeinen, um allen anderen
Bedingungen zu genügen.
Uenn auch das Erzeugnis an seinen sichtbaren Teilen die
gewünschten Formen aufweist, kann es dennoch in seinem nicht sichtbaren Teil Hohlräume oder Aussparungen aufweisen,
die beispielsweise dazu bestimmt sind, den Preis des Erzeugnisses herabzusetzen oder seine Weichheit zu erhöhen.
Patentansprüche ι
009852/1982. 0R10fNAL
Claims (3)
1. Elastomerer Schaumstoff aus Polyurethanen, dadurch gekennzeichnet,
daß das Erzeugnis in seiner ganzen Zellenmasse
gleichartig und von der gleichen Größenordnung ist, mit einer praktisch kontinuierlich oder durchgehend verlaufenden
Oberfläche, wobei die eventuell vorhandenen Porositäten in dem inneren, zellenförmigen Teil mit dem bloßen Auge und
durch Berührung nicht wahrgenommen werden können, und der Übergang von der Aufbaustruktur der Oberfläche zu der Struktur
in dem inneren Teil ohne Änderung der Beschaffenheit durch eine allmähliche Änderung der Dichte erfolgt, die sich
aus der allmählichen Erweiterung der Größe und der Vergrößerung der Anzahl der Zellen ergibt.
2. Schaumstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefälle der Dichte, ausgedrückt in Gramm pro Kubikdezimeter
bezogen auf den Abstand von der Oberfläche, ausgedrückt in Mikron, zwischen -20 und +20 liegt.
3. Schaurastoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zellen durch einen Abstand von mindestens einem 009852/198?
PATENTANWALT DIPL.-ING. H. HAMMERMANN, 8500 NÜRNBERG, FORSTMEISTERSTR. 5
an; betrefftndi Datum: Saiu:
DPA. 19 28.8.65 <¥t
Viertel ihres Durchmessers von der Oberfläche getrennt
sind, einige Porositäten ausgenommen, die weniger als
5 % der Oberfläche ausmachen und die einen Durchmesser
Jl
von weniger als 20 Mikron aufweisen.
009852/1982
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