DE1504840C - Verfahren und Vorrichtung zum Her stellen von Schlauchfolien aus geschaum tem Polystyrol - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen durch die Düse bildet, tritt ein Druckabfall auf, der von Schlauchfolien aus geschäumtem Polystyrol durch mit einer Komprimierzone der Schnecke kompensiert Strangpressen und Aufblasen von einen flüchtigen wird, die sich in Strömungsrichtung hinter dem EinKohlenwasserstoff als Treibmittel enthaltendem Poly- spritzpunkt für das Treibmittel befindet. Nach dem styrol, wobei das flüchtige Treibmittel in das geschmol- 5 bekannten Verfahren treten jedoch erhebliche Auszene Polystyrol in der Strangpresse eingespritzt wird. Stoßschwankungen am Preßkopf auf, es entweichen

Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Folien aus größere Gasmengen explosionsartig, und die Qualität

geschäumtem Polystyrol bekannt, bei dem sogenannte der hergestellten Schaumpolystyrolfolien schwankt

expandierbare Polystyrolperlen, die ein flüchtiges erheblich.

organisches Treibmittel enthalten, in eine Schnecken- io Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verpresse gefüllt und durch eine mit einer ringförmigen fahrens zum Herstellen von Schlauchfolien aus geöffnung versehenen Düse stranggepreßt werden. Der schäumtem Polystyrol durch Strangpressen von Polygebildete dünnwandige Schlauch wird anschließend von styrol, wobei das flüchtige Treibmittel in das geschmolinnen mit Hilfe eines an einen Dorn der Düse ange- zene Polystyrol in der Strangpresse eingespritzt wird, bauten Blasrohres aufgeblasen, wobei der Durch- 15 bei dem Schlauchfolien gleichbleibender Qualität ermesser des Schlauches vergrößert und dessen Wand- halten werden und bei dem Ausstoßschwankungen stärke herabgesetzt wird. Während des Aufblasens sowie ein explosionsartiges Entweichen gasförmigen kann der Folienschlauch gleichzeitig in Längsrichtung Treibmittels am Preßkopf vermieden werden,
gestreckt werden, was mittels Abziehwalzen gegebenen- Es wurde bisher davon ausgegangen, daß sich eine falls unter Kühlen mit einer Geschwindigkeit ge- 20 Komprimierungszone am Vorderteil der Schneckenschieht, die größer als die Austrittsgeschwindigkeit des presse nicht vermeiden läßt, wenn man am Kopf der Folienschlauches aus der Düse ist. Hinter den Abzieh- Presse einen ausreichenden Druck aufrechterhalten walzen kann der flache Folienschlauch aufgeschlitzt will, überraschenderweise wurde jedoch gefunden, daß und zu Folien von gewünschten Abmessungen ge- gerade die Komprimierungszone für das unregelmäßige schnitten werden. 25 Arbeiten der Schneckenpresse verantwortlich ist und

Expandierbare Polystyrolperlen, die als Treibmittel daß Produkte gleichmäßiger Qualität erhalten werden, etwa ein Gas oder einen flüchtigen aliphatischen Koh- wenn jede Kompression in der Presse vermieden wird, lenwasserstoff oder Halogenkohlenwasserstoff enthal- nachdem die Masse den Einspritzpunkt für das Treibten, sind jedoch schwierig herzustellen. Die Herstellung mittel passiert hat.

erfolgt z. B. durch Behandlung von Polystyrolteilchen 30 Die Lösung der Aufgabe besteht daher bei einem mit einem flüchtigen aliphatischen Kohlenwasserstoff Verfahren zum Herstellen von Schlauchfolien aus geunter Druck in einem verschlossenen Gefäß oder durch schäumtem Polystyrol durch Strangpressen und Auf-Vermischen mit dem Auftreibmittel während der Styrol- blasen von einen flüchtigen Kohlenwasserstoff als polymerisation nach dem Suspensionspolymerisations- Treibmittel enthaltendem Polystyrol, wobei das flüchverfahren oder durch Strangpressen von Polystyrol 35 tige Treibmittel in das geschmolzene Polystyrol in der mit einem flüchtigen aliphatischen Kohlenwasserstoff Strangpresse eingespritzt wird, darin, daß das Treiboder Halogenkohlenwasserstoff bei einer Temperatur mittel in die Strangpresse an einer Stelle eingespritzt von mindestens 160° C und Abkühlen des Extrudats wird, von welcher ab bis zum vorderen Ende der fast unmittelbar nach seinem Austritt aus der Strang- Strangpresse die in dieser vorhandene Kompression preßdüse auf weniger als 50⁰C. Jedoch diffundiert das 40 entweder herabgesetzt oder konstant gehalten wird. Treibmittel beim Lagern aus den Perlen und muß daher Das Verfahren stellt ein Einstufenverfahren dar, das im Überschuß vorliegen. Die Perlen müssen gut ver- gegenüber dem zweistufigen Verfahren, bei dem zuerst schlossen gelagert werden. Schließlich kann das treibmittelhaltige Polystyrolperlen hergestellt und diese Mengenverhältnis des Treibmittels zum Polystyrol in dann stranggepreßt werden, einfacher ist, während es der Strangpresse nicht mehr ohne erheblichen Auf- 45 gegenüber dem bekannten einstufigen Verfahren den wand neu eingestellt werden. Das durch Strangpres- Vorteil einer gleichmäßigeren Produktqualität und sen erhaltene geschäumte Polystyrol enthält uneinheit- eines störungsfreien Arbeitens aufweist. Außerdem liehe und relativ große Zellen von mehr als 1,0 mm. kann das Verfahren mit Strangpressen durchgeführt Daher eignet sich treibmittelhaltiges Polystyrol nicht werden, bei denen das Verhältnis der Länge (vom für Strangpreß-BIasverfahren. Wegen der ungünstigen 50 Einfüllgefäß bis zur Düse) zum inneren Durchmesser Größe und Größenverteilung der Zellen sind nach dem (L/D-Verhältnis) weniger als 35 beträgt.
Strangpreß-BIasverfahren hergestellte dünnwandige Zum Vermischen des in die Strangpresse einge-Folien brüchig und nicht sehr biegsam, während Folien spritzten flüchtigen Treibmittels mit dem Polystyrol einer Dicke von etwa 5 bis 10 mm andere unerwünschte können hierfür bekannte Vorrichtungen verwendet Eigenschaften, wie ungünstige Dehnungs- und Bie- 55 werden. Beispielsweise kann die Masse durch eine gungseigenschaften, Wasserdurchlässigkeit sowie eine . Homogenisierzone mit einem engen ringförmigen Ströhohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. mungsraum weitergefördert werden. Hierbei wird die

Es wurde daher vorgeschlagen, kristallklare Poly- Masse starken Scherkräften ausgesetzt, die senkrecht styrolperlen, die kein Treibmittel enthalten, unmittel- zum Strangpressenzylinder wirken und hauptsächlich bar strangzupressen und das flüssige Treibmittel in das 60 durch die Widerstände der inneren Wand des Strang-Polymerisat beim Verpressen einzuspritzen. Damit pressenzylinders und der Wand der Schnecke hervorjedoch ein homogenes, schäumbares Gemisch im gerufen werden. Besteht jedoch die Vermischungszone plastischen Zustand erhalten werden kann, ist gemäß zwischen der Stelle, an welcher das flüchtige Treibdieser Patentschrift ein ausgedehnter Mischteil bei der mittel in die Strangpresse eingespritzt wird, und der Schnecke der Strangpresse erforderlich, der viele das 65 Eintrittsöffnung der Düse ausschließlich aus einer Vermischen fördernde Bauelemente enthält. Da sich Homogenisierzone, dann wird das Gemisch im allgejedoch bei einer langen Mischzone der Presse ein Stau- meinen nicht ausreichend gründlich homogenisiert, druck zusätzlich zum hohen Strömungswiderstand Außerdem ist wegen der benötigten engen ringförmigen

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Strömungsoberfiäche die Produktionskapazität der ge- F i g. 2 ebenfalls einen Schnitt durch einen geeigne-

nannten Homogenisierzone ziemlich gering. Eine er- ten Vermischungsteil dar.

heblich stärkere Homogenisierung des Gemisches Das Polystyrol und die als Zellenbildungssystem kann erreicht werden, wenn die Masse während ihres wirkenden bekannten Verbindungen werden durch Transportes in zumindest einem Teil der Vermischungs- .5 das Einfüllgefäß 1 eingefüllt, wobei auch getrennte zone wiederholt nacheinander starken und weniger Einfüllgefäße für das Polystyrol und für diese Verstarken Tangentialkräften ausgesetzt wird. Dies wird bindungen verwendet werden. In der Erweichungsdadurch erreicht, daß die Masse durch eine Reihe von oder Schmelzzone 2 wird das Polystyrol geschmolzen gerillten Ringen geleitet wird, die voneinander durch oder erweicht und der Druck der Masse gesteigert, kurze, enge, ringförmige Fließzonen voneinander ge- ίο Die Schnecke in dieser Zone kann verschiedene Formen trennt sind und den ringförmigen Strom der Masse in annehmen. In der Strangpresse gemäß F i g. 1 ist der eine Reihe von getrennten Strömen aufteilen. Als Er- Strömungsraum 4 der Erweichungs- oder Schmelzzone gebnis der Drehbewegung der Schnecke mit den Ver- in eine Transportzone 5, eine Kompressionszone 6 und mischungsteilen wird die Masse bei ihrem Durchgang eine Homogenisierzone 7 aufgeteilt, wobei es möglich in verschiedenen Strömen durch die Rillen der Ver- 15 ist, die Länge jeder dieser Zonen zu ändern. Aiii Ende mischungsteile geleitet und · dabei beträchtlichen der Homogenisierzone kann eine weitere kurze Zone Tangentialkräften unterworfen und bei ihrem Durch- vorhanden sein, die als Strömungswiderstand bzw. als gang durch die ringförmigen Strömungszonen weniger sogenannte Blase 3 wirkt, deren ringförmiger Ströstarken Tangentialkräften ausgesetzt. mungsraum beträchtlich enger ist als derjenige der

Erfindungsgemäß wird der Druck der Masse während 20 vorangegangenen Homogenisierzone und ebenfalls ihrer Weiterbeförderung durch die Vermischungszone enger ist als der Anfangsteil der folgenden Verherabgesetzt oder auf einem konstanten Wert gehalten, mischungszone.

Es ist dann natürlich notwendig, daß der Druck der , Nach Verlassen dieser Zone 3 befindet sich die erMasse während ihrer Beförderung durch die Erwei- weichte oder geschmolzene Masse unter einem niechungs- oder Schmelzzone gesteigert wird, bis er am 25 drigeren Druck als vorher. Infolgedessen ist es möglich, Ende dieser Zone mindestens dem Druck der Masse an ein Zurückfließen des in den Anfangsteil der Vermider Eintrittsöffnung der Düse entspricht. Es ist möglich, schungszone 8 bei 9 eingespritzten flüchtigen Treibdie Masse durch einen Teil der Vermischungszone unter mittels zum Einfüllgefäß 1 zu vermeiden,
solchen Bedingungen weiterzubefördern, daß der Druck Das Einspritzen des flüchtigen Treibmittels kann über der Masse abnimmt, während dann der Druck der 30 eine oder mehrere Zufuhröffnungen 9 erfolgen. Werden Masse, die durch den übrigen Teil oder die Teile der - 'in dem Anfangsteil der Vermischungszone 8 mehrere Vermischungszone geleitet wird, konstant bleibt. Bei- Zufuhröffnungen verwendet, so können diese symspielsweise kann der Druck der Masse während ihres metrisch um die ringförmige Umfangfläche des BeTransportes durch anschließende Teile der Vermi- hälters angeordnet sein. Darüber hinaus ist es ohne schungszone herabgesetzt bzw. konstant gehalten wer- 35 weiteres .möglich, mehrere Zufuhröffnungen zu verden oder umgekehrt. wenden, die an verschiedenen Stellen in Längsrichtung

Jedenfalls soll erfindungsgemäß der Druck der Masse zur Vermischungszone angebracht sind. Dadurch wird während ihres Transportes durch die gesamte Länge an jeder Einspritzstelle eine allmähliche Anreicherung oder Teile der Vermischungszone nicht gesteigert der Masse mit Treibmittel bewirkt. Das Einspritzen werden. Es ist daher wesentlich, daß die verwendete 40 des Treibmittels kann axial, radial oder tangential erStrangpresse in der Vermischungszone keine Kompres- folgen.

sionszone oder andere Zonen aufweisen soll, durch Die Schnecke ist mit einer Reihe von Vermischungsweiche eine Drucksteigerung erfolgen kann. Mit Hilfe teilen 10 ausgestattet, die voneinander durch ringföfdes Verfahrens gemäß der Erfindung ist es möglich, mige Durchströmungszonen 11 getrennt sind und einen eine Folie aus geschäumtem Polystyrol herzustellen, 45 relativ kleinen ringförmigen Fließraum und eine gewobei die Schaumeigenschaften dieses Polystyrols über. ringe Länge aufweisen. .
diese lange Zeitperiode konstant bleiben. Die Vermischungsteile 10 werden auf der gesamten

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht oder fast gesamten Länge der Vermischungszone vereine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wendet und bestehen aus gerillten Ringen mit einem zum Herstellen von¹ Schlauchfolien aus geschäumtem 50 etwas geringeren äußeren Durchmesser als der innere Polystyrol aus einer Strangpresse, deren Schnecke mit Durchmesser des Strangpressenzylinders und sind mit einer Vermischungszone zur Mischung des Polystyrols einer Zahl von schneckenförmigen Rillen versehen, und des Treibmittels ausgestattet ist, wobei die Ver- welche einen Schneckenwinkel von mindestens 60° mischungszone durch eine Reihe von gerillten Ringen aufweisen. Die Drehrichtung der schneckenförmigen gebildet wird, die durch kurze, ringförmige Fließzonen 55 Rillen entpsricht derjenigen des Schneckenganges in voneinander getrennt sind und wobei die Strangpresse der Erweichungszone. Die Rillen können unterschiedmit wenigstens einer öffnung zum Einspritzen des liehe Querschnitte aufweisen, wovon in F i g. 2 eine Treibmittels versehen ist, die dadurch gekennzeichnet geeignete Ausführung gemäß einem Schnitt AA' geist, daß die öffnung zum Einspritzen des Treibmittels zeigt wird. . .. , .
sich am Anfang der Reihe von gerillten Ringen be- 60 Die die Vermischungszone verlassende Masse fließt findet. Die genannten Ringe werden vorzugsweise mit anschließend durch eine eine ringförmige öffnung schneckenförmigen Rillen mit einem Schneckenwinkel aufweisende Düse 12. Hinter der Düse dehnt sich, die von mindestens 60° ausgestattet. Masse unmittelbar unter Bildung eines Schaumes mit

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens einer kleinen und sehr regelmäßigen Zellgenröße und

ist in den Zeichnungen erläutert. 65 einer geschlossenen Zellenstruktur aus. Mit Hilfe einer

Fig. 1 stellt einen.Querschnitt durch die Längs- - Blasleitung 13, die durch den Düsenkern läuft, wird richtung des Zylinder/Schneckenteiles der Strang- der gebildete Schaum anschließend zu einem Folienpresse und schlauch 14 aufgeblasen.

Claims (2)

1. 5 , ' 6

   Das Verfahren gemäß der Erfindung kann in brüchig. Sie besitzen gute Schreibeigenschaften und

   Strangpressen einer Länge von 20 bis 35 D, insbesondere sind daher als Papierersatz verwendbar. Die Naß- und

   von ungefähr 30 D, durchgeführt werden, Vorzugs- Trockenfestigkeit der Folien sind gleich,

   weise werden Strangpressen verwendet, welche eine Die Erfindung wird an Hand des Beispiels näher er-

   Vermischungszone einer Länge von mindestens TD 5 läutert.

   und höchstens 15 D haben. Vermischungsteile mit einer Beispiel
   Länge von 0,1 bis 0,8 D und insbesondere mit einer

   solchen von 0,2 D sind sehr geeignet. Die Vermischungs- Es wurde eine Strangpresse verwendet, wie sie in teile werden durch ringförmige Durchslrömungs- F i g 1 gezeigt wird, mit einem Schneckendurchmesser zonen einer Länge von 0,05 bis 0,3D und vorzugsweise io von D = 60 mm und einer Länge von 22D, wobei die einer solchen von 0,1 D getrennt. Auch die Ver- Länge der Transportzone 5, der Kompressionszone 6, mischungszone kann in eine primäre und eine sekun- ■ der Homogenisierzone 7, der Blase 3 und der Vermidäre Vermischungszone aufgeteilt werden. Die primäre · schungszone 8 15 D bzw. ID bzw. 5 D bzw. ID bzw. Vermischungszone enthält dann kurze Vermischungs- 10 D betrug. Das Kompressionsverhältnis, d. h. das teile der obengenannten Länge, während in der se- 15 Verhältnis der Gangtiefe der Schnecke in der Transportkundären ,Vermischungszone längere Vermischungs- zone zu derjenigen in der Homogenisierzone betrug teile mit einer Länge von beispielsweise 1,0 bis 1,5 D 3 :1. Auf ihrer gesamten Länge war die Vermischungsvorhanden sind. Vorzugsweise werden jedoch kurze zone mit Vermischungsteilen 10 ausgestattet, die von-Vermischungsteile benutzt, die auf der gesamten oder einander durch kurze ringförmige Durchströmungsfast gesamten Länge der Vermischungszone ange- ao räume 11 getrennt waren. Die Düse 12 der Strangpresse bracht sind. Die Zufuhröffnung bzw. die erste Zufuhr- war mit einer ringförmigen Öffnung versehen, die eine öffnung für das Einspritzen des flüchtigen Treibmittels Schlitzbreite von 0,75 mm und einem maximalen ist zwischen dem ersten und zweiten gerillten Ring an- Durchmesser von 100 mm aufwies. Die Zahl der Umgebracht, drehungen der Strangpresse betrug 35 Umdrehungen

   Der Zylinder der Strangpresse ist mit einer in der 25 pro Minute.

   Zeichnung nicht angezeichneten Vorrichtung versehen, Als Ausgangssubstanz wurde ein Polystyrolgranulat durch welche die Masse im Inneren des Behälters verwendet, das im Gemisch mit 0,5 Gewichtsprozent aufgeheizt oder abgekühlt werden kann. In der Er- Natriumcarbonat und 0,4 Gewichtsprozent Zitronenweichungs- oder Schmelzzone wird die Temperatur der säure durch den Einfülltrichter 1 in die Strangpresse Masse durch Wärmeleitung oder Reibungswärme der- 30 gefüllt wurde. An der Einfüllstelle betrug die Temperaart gesteigert, daß die Temperatur in dem letzten Teil . tür ungefähr 20⁰C und am Ende der Erweichungs/ dieser Zone im allgemeinen 150 bis 300"C und vor- Schmelzzone 220⁰C. Nach ihrem Durchgang durch die zugsweise 200 bis 250⁰C beträgt. Blase 3 wurde Pentan in einer Menge von 5 Gewichts-Geeignete Treibmittel sind aliphatische Kohlen- prozent cu.xh die Zufuhröffnung 9 in die Masse eingewasserstoffc mit einem Siedepunkt zwischen 10 und 35 spriut. An der Einspritzstelie betrug die Temperatur 100° C oder Gemische derselben und insbesondere 2U0°C. Während die Masse durch die Vermis^hungs-Pentan. Die Treibmittelmenge beträgt 2 bis 10 Ge- zone 8 floß, wurde ihre Temperatur nach und nach herwichtsprczent, vorzugsweise 5 bis 6 Gewichtsproezent, abgesetzt. Nach dem Austritt aus der Düse betrug die bez-glijh ter Polystyrolm;nge. Temperatur der Masse ungefähr 140"C.

   Als Zellenbildungssystem wird unter anderem eine 40 In diesem Versuch wurde der Druck der Masse in der Kombination einer Kohlendioxid abgebenden Sub- Vermischungszone an drei verschiedenen Stellen gestanz, beispielsweise Natriumcarbonat oder Calcium- messen: am Anfang der Vermischungszone an der carbonat mit einer organischen Säure wie Malonsäure, Stelle a, d. h. der Stelle des Einspritzens des Pentans in Zitronensäure, Phthalsäure oder Fumarsäure, sowie einer Entfernung von 10/) vom Ende der Vermischungsauch Stickstoff abgebende Verbindungen, wie Azo- 45 zone, an der Stelle b in einer Entfernung von 5 D vom dicarbonamid, Diazoisobutyronitril, m.m'-Dimcthyl- Ende der Vermischungszone und an einer Stelle c, Ν,Ν'-dinitrosotercphthaIamid und Diphcnylsulfon- welche am Ende der Vermischungszone lag. Während 3,3'-disulfohydrazid in Kombination mit bestimmten des Versuchsablaufs betrug der Druck an den Stellen funverteilten Verbindungen von Metallen aus der II., a, b, und c 220 bzw. 150 bzw. 80 Atmosphären. Die aus III. oder IV. Gruppe des Periodischen Systems, ins- 50 der öffnung der Düse austretende Masse weitete sich besondere mit Oxiden dieser Metalle, wie AI₂O.,, ZnO, unmittelbar -zu einem Polystyrolschaum auf, der an-MgO, CaO, TiO₂, oder SiO₂, verwendet, wobei deren schließend zu einer Schlauchfolie mit Hilfe über die Gesi.mlkonzentralion 0,2 bis 2,0 Gewicht.'prozcnt be- Leitung 13 zugeführtcr Luft aufgeblasen wurde. Das züglich der Polystyrolmcngc beträgt. Es kann bei- Aufblasungsvcrhältnis betrug in diesem Fall 4 und spielswjise Natriumcarbonat in einer Meige von 0,5 55 das Dehnungsverhältnis 2. Die auf diese Weise er-Gewichtsprozenl zusammen m.t Zitronensäure in einer haltene Folie aus geschäumtem Polystyrol hatte bei Menge von 0,4 Gewichtsprozent oder Diphenylsulfon- einer Produktionsgeschwindigkeit von 20 kg pro Std. 3,3'-disulfohydra/id in einer Menge von 0,4 Gewichts- eine Dicke von 0,5 mm, eine Dichte von 120 g/l und prozcnt zusammen mit Calciumoxid in einer Menge eine sehr regelmäßige Zellengröße von 0,1 bis 0,2 mm. von 0,3 Gewichtsprozent· verwendet werden. 60 Die Eigenschaften der Folie blieben konstant. Nach Liriindungsgcmäß können Folien aus geschäumtem einer Versuchsdauer von 10 Stunden war keine Ände-Polystyrol mit einer Dicke von 0,2 bis 10 mm, einer rung in der Qualität des Schaumes zu beobachten.
   Dichte von 50 bis 500 g pro Liter und einer Zellcn-

   gröHc von 0,1 bis 0,5 mm hergestellt werden, wobei die Patentansprüche:

   /.eilen bezüglich ihrer Größe untereinander gleich oder 65

   im wesentlichen gleich sind. 1. Verfahren zum Herstellen von Schlauchfolien

   Auf diese Wci.se hergestellte Folien mit einer Dicke aus geschäumtem Polystyrol durch Strangpressen

   von nicht mehr als I mm sind sehr biegsam, nicht sehr und Aufblasen von einen flüchtigen Kohlenwasscr-

   stoff als Treibmittel enthaltendem Polystyrol, wobei das flüchtige Treibmittel in das geschmolzene Polystyrol in der Strangpresse eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel in die Strangpresse an einer Stelle eingespritzt wird, von welcher ab bis zum vorderen Ende der Strangpresse die in dieser vorhandene Kompression entweder herabgesetzt oder konstant gehalten wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Strangpresse,

   deren Schnecke mit einer Vermischungszone zur Mischung des Polystyrols und des Treibmittels ausgestattet ist, wobei die Vermischungszone durch eine Reihe von gerillten Ringen gebildet wird, die durch kurze ringförmige Fließzonen voneinander getrennt sind, und wobei die Strangpresse mit wenigstens einer öffnung zum Einspritzen des Treibmittels versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung zum Einspritzen des Treibmittels sich am Anfang der Reihe von gerillten Ringen befindet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 309 610/452