DE1569413A1

DE1569413A1 - Verfahren zur Herstellung eines zweiteilig wasserundurchlaessigen Materials

Info

Publication number: DE1569413A1
Application number: DE19651569413
Authority: DE
Inventors: Wennerblom Bengt Axel; Udden Per Edward Carl
Original assignee: Svenska Cellulosa AB
Current assignee: Svenska Cellulosa AB
Priority date: 1964-04-20
Filing date: 1965-04-20
Publication date: 1969-07-24
Also published as: FI47296C; FI47296B; GB1086416A; DE1569413B2

Description

Die Erfindung betrifft Materialien,: die in einer Weise sseitweilig gegen Wasser undurchlässig sind, die jedoch nichtsdestoweniger in Wasser abgebaut oder in ihr® Bestandteile aufgelöst werden 3c8nnen_f sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Materialien»

Die Erfindung wurzelt in erster linie in dem Bedürfnis, bestimmte Probleme sanitärer Art zu lösen· Beispielsweise taucht in Krankenhäusern oft das Bedürfnis auf, Schalen oder kammerartige Gefässe mit einem Einsatz zu versehen, um dadurch die unangenehme

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Reinigung derartiger Behälter zu erleichtern und die Ausbreitung von infektiösen Substanzen zu verhindern, Derartige Einsätze müssen gegen ihre Inhalte einige Zeit lang beständig sein, •ollen jedooh nach dem Wegwerfen in das Wasserklosettabflussrohr innerhalb kurzer Zelt zerfallen und von dem Spülwasser mitgenommen werden« Beispiele für andere Gegenstände, an die die Anforderung gestellt wird, dass sie nicht unmittelbar, sondern erst nach einer bestimmten Zeit aufweichen, so dass sie gefahrlos in gewöhnlichen Abflussrohren weggespült werden können, sind Windeln, sanitäre Tücher, Servietten, Papierhandtücher, Toilettenpapier und dergleichen.

Duroh die vorliegende Erfindung werden diese Probleme in einfacher und überraschenderweise wirksamer Welse gelöst, und zwar dadurch, dass Materialien, die eich in Wasser lösen bzw. zerfallen, in zwei oder mehr Schichten vereinigt werden. Diese Kombination besteht aus wenigstens einer Schicht, die eich in Wasser löst, vorzugsweise aus einer Polymerisatfolie, und aus wenigstens einer Schicht, die sich in Wasser in ihre Bestandteile auflöst (zerfällt), und vorzugsweise aus Papier besteht«.

Bin erflndungsgemäss hergestelltes Produkt in seiner einfachsten Aueführungsform besteht aus einer oberen wasserlöslichen Polymerl« satfolle und einem unteren Papier, das in Wasser zerfällt. ^Yird in begrenzten Mengen Wasser auf die obere Oberfläche des kombi-

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nierten Materials gegossen» dann quillt der wasserlösliche Polymerisatfilm auf und löst sich in fortschreitendem Maße« Dies erfordert jedoch eine lange Zeit, sofern keine besondere Hührung durchgeführt wird» Durch Verwendung eines geeigneten Polymerisats wird dor aufgequollene, unter Umständen teilweise gelöste Polymerisatfilm bis zu einem solchen örad viskos, dass eine erhebliche Zeit lang" das Wasser nicht äae darunter liegende Papier aufweichen k©an. Durch Eintauchen des gansea Materials la ©ine ausreichende Menge Wasser werden ias Papier miß. Sie ' folie vollständig und schnell aufgeweicht« In diesem I¹BlIe wtwü nur ein leichtes Rühren benötigt^ im ©iae» vollständigen Serfs!! des Materials au bewirken, e© iass ee gefahrlos durch die Hota© gespült werden kann.

Die vorstehend beschriebene einfache erfinöungesgemässe Aiaeführuzige* form kann beispielsweise ale Biasata für Schalen verwendet werden. Soll der gleiche Grundgedanke auf dl© Herstellung einer Windel oder eines sanitären fuches Übertragen werden, dann ist eine Kombination τοη drei Schichten vorzuziehen. Die dem Körper am engsten anliegende Schicht nus saugfähig sein und besteht beispielsweise aus Cellulose,, in Ihrer Aussenseite schiieäat sich ein wasserlöslicher Pol^merisatfilm an_f der ale'^!Bei1?wellige Flüssigkeitsbarriere dient. Die äusserste Schicht ist eine weitere Celluloseschient oder dergleichen. Dringt das Wasser

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in die erste Celluloseschicht ein, dann hindert es der Polymerisatfilm eine Zeit lang daran, auch die zweite Celluloseschicht zu erweichen. Wird die Windel oder das sanitäre Tuch in dae Abflussrohr gespült, so dringt das Wasser in beide Celluloseschiohten in solchen Mengen ein, dass sie sich schnell zersetzen, wobei gleichzeitig der Polymerisatfilm in kurzer Zeit gelöst wird. Auch im Falle von Toilettenpapier kann eine Drei-Schichtenkombination verwendet werden.

Als wasserlösliches Polymerisat können beispielsweise natürliche Produkte, wie beispielsweise Protein·= oder Kohlehydratmaterialien verwendet werden. Als Beispiele für derartige Materialien seien Gelatine, Kasein, verschiedene Sorten von pflanzlichem Kautschuk, Stärke und Alginat erwähnt. Es können auch halbsynthetische Substanzen, wie beispielsweise Derivate der vorstehend erwähnten natürlichen Produkte verwendet werden. Besonders geeignet sind wasserlösliche Cellulosederivate, wie beispielsweise Methylcellulose, Hydroxyäthylcellulose, ÄthylhydroxyäthylcelXulose und Carboxymethylcellulose, wobei die letztere in Form eines Salzes zur Anwendung gelangt. Weiterhin ist eine Vielzahl vollsynthetischer Polymerisate geeignet, beispielsweise Polyvinylalkohol, Polyäthylenoxyd und Polyvinylpyrrolidon.

Um zur Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung geeignet zu eein, muss das Polymerisat nicht nur wasserlöslich,

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sondern auch bis zu einem ausreichend hohen Grad molekular sein, um in wäßriger Lösung eine hohe Viskosität zu gewährleisten« da sonst eine grosse Gefahr für ein schnelles Aufweichen bestünde· Praktische Versuche mit ZweiscMchtenkombinationen haben gezeigt, dass das Polymerisat in einer 2#igen wäßrigen lösung eine Viskosität von wenigstens 100 Oentipoise bei 20⁰G, die mit einem Brockfield-Viskosimeter bei 50 Upm bestimmt wird, besitzen muss. Bei Dreisohiehtenkombinationen kann das Polymerisat niedermolekularer sein. Der erfindungsgemässe Polymerisatfilm muss aus einem Material bestehen, das nach dem völligen Eintauchen in Wasser aufquillt und sich innerhalb kurzer Zeit, beispielsweise innerhalb von 3 Stunden, vorzugsweise innerhalb einer Zeitspanne, die kürzer als 1 Stunde ist, auflöst oder auf eine andere Weise zerfällt.

Mit Hilfe eines besonderen Verfahrens können jedoch auch Folien aus niedrigmolekularen Polymerisaten erfindungsgemäss verwendet werdenο Sin solches Verfahren umfasst die Behandlung der faserartigen Unterlage mit einem Gelierungsmittel für das Polymerisat, bevor die Polymerisatfolie auf die Unterlage aufgetragen wird· Ale Beispiele für Polymerisate und geeignete entsprechende Gelierungsmittel seien Polyvinyalkohol-Borax, Matriumcarboacymethyloellulose-Aluminiumionen und Natriumalginat-Calciumione» erwähnt. Nach dem Aufbringen von Wasser auf die Polymerisatfolie

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löst sich diese unter Bildung einer Lösung mit niedriger Viskosität, welche sohneil die Unterlage aufweichen würde, wenn sie nicht mit einem ßelierungsmittel behandelt worden wäre. Enthält jedoch die Unterlage ein derartiges Gelierungsmittel für das Polymerisat, dann koaguliert die lösung zu einem Gel und das Wasser wird an dem fortschreitenden Eindringen in die Unterlage gehindert. Das Gelierungsmittel kann auf die Unterlage auf verschiedene Weise aufgetragen werden, beispielsweise durch Aufsprühen, worauf das Geliermittel vor dem Aufbringen der Polymerisatfolie getrocknet wird. Durch eine geeignete Auswahl und Proportionierung des Gelierungsmittels und Polymerisats wird ein vorübergehend wasserundurchlässiges Material erhalten, welches die für jeden einzelnen Zweck geeigneten Eigenschaften besitzt.

Der wasserlösliche Polymerisatfilm kann nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden. Ia Prinzip ist zwischen zwei Verfahren w tu unterschieden, nämlich dem Verspinnen der Lösung durch einen Schlitz oder dem Schmelzen, Aufgiessen der Lösung auf eine Unterlage und ansohlieesender Trocknung.

Der Dicke des Films ist im Hinblick auf die Festigkeit und auf die bei der Herstellung eines dünnen Films ohne Löcher auftretenden Schwierigkeiten eine untere sowie aus wirtschaftlichen

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Gründen eine obere Grenze gesetzt. Sin praktisch geeigneter Flächengeiiiohtebereich liegt zwischen 25 und 200 g/m . Je höher der Viskositätsgrad des verwendeten Polymerisats ist, desto dünner kann der Film hergestellt werden, ohne dass darunter seine Wirksamkeit leidet«

Die grösste Zahl der vorstehend angegebenen Polymerisate liefert relativ brüchige Filme, besonders in trockener luft« In diesen Fällen wird vorzugsweise ein Weichmacher zugegeben, beispielsweise Glycerin oder verschiedene Glykole. Auch bestimmte Salze, beispielsweise Magnesiumchlorid, besitzen in vielen Fällen eine weichmachende Wirkung„ Dartiber hinaus kann eine Salzzugäbe eine schnellere Lösung der Polymerisatfolie in Wasser zur

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Folge haben, sofern dies gewünscht ist« Aus Festigkeitsgründen kann es auch vorteilhaft sein, die Folie durch Fasern zu verstärken. Die Menge des zugefügten Weichmachers oder Verstärkungen mittels kann in der Grössenordnung von O₉1 bis 1 ßeiviohtatelle pro Gewichtsteil Polymerisat liegen«.

Die Schicht, die sich in Wasser zum Zerfallen oder zum Auflösen in ihre Bestandteile eignet und in den erfindungsgemässen Materialien enthalten ist, kann aus einem porösen Material bestehen. Aus diesem Grunde ist sie im allgemeinen aus kleinen Elementen aufgebaut, die aneinander durch Kräfte verbunden sind,

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welche in WaBBer abgeschwächt oder zerstört werden. Beispiele für derartige Materialien sind vor allem verschiedene Arten von aus Pasern gebildeten Produkten oder, mit anderen Worten ausgedrückt, Papier, nicht verwebte Faserstoffe und ähnliehe Materialien«, PUr die Erfindung sind besonders nicht-geleimte oder leicht geleimte Papiere geeignet, beispielsweise Cellulose, Filterpapier oder dergleichen. Es ist nicht notwendig, dass das Papier aus gebleichter Cellulose hergestellt wird, obwohl dies aus ästhetischen Gründen vorzuziehen ist»

Im Hinblick auf die Tatsache, dass ein Material gemäss der Erfindung nach seiner Verwendung direkt in ein gewöhnliches Ab» flue β rohr gespült wird, muss die in Wasser oder in einer anderen Flüssigkeit zerfallende Schicht niedrige Nassfestigkeitswerte besitzen. Ss hat sich herausgestellt, dass die Nasefestigkeit, -die mit einem vollständig nassen Materialstreifen von 4 cm Brei» te 1 Minute nach dessen Aufweichung bestimmt wurde, unter ungefähr 500 g Bruchlast liegen muss. Vorzugsweise muss die Bruchlast unter ungefähr 100 g liegen. Nassfestigkeitswerte von ungefähr 2Cg und darunter» die mit einem Papier mit einem Trockeiiluft-Flächengewicht von ungefähr 20 bis 30 g/m² bestimmt wurden, haben sich als am geeignetsten erwiesen, besonders deshalb, weil dann die Gefahr der Verstopfung der Abflussrohre^jauch unter sonstigen ungünstigen Bedingungen völlig beseitigt iet.

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Die vorstehend angegebene Nassfestigkeit bezieht sich auf die einzelne Faserschicht, die vorzugsweise aus einem Cellulose« oder Papiermaterial besteht. Entsprechende Werte gelten jedooh auch im wesentlichen für die erfindungsgemässe Kombination, die eine oder mehrere faserige Schichten und eine Polymer!satschioht, die sich in Wasser oder in einer anderen Flüssigkeit löst, enthält, wenn die Materialkombination von beiden Seiten her aufgeweicht wird, weil sich die Polymerisatschicht davon lust oder so schwach wird, dass sie nicht mehr in nennenswerter Weise au der Nassfestigkeit der Materialkombination beiträgt.

Die Dioke der Papierschicht hängt von dem Verwendungszweck des erfindungsgemäBsen Materials ab. In seiner einfachsten Ausführungsform ist ein relativ dünnes Papier ausreichend, beispieleweise ein Papier mit einem Flächengewicht von 25 bis 100 g/m «. In der vorstehend beschriebenen Dreischichtenkombination für Windeln und dergl., sollte wenigstens die innere Schicht eine grössere Stärke besitzen, beispielsweise von 100 bis 1000 g/m ,

Das zur Bildung eines erfindungsgemässen Materials dienende Gefüge aus den verschiedenen Schichten kann in einfacher Weise durch Aufeinanderlegen dieser Schichten hergestellt werden. In vielen Fällen brauchen die Schichten nicht aneinander befestigt *^u werden» Wird eine derartige Befestigung gewünscht, so wird sie leicht durch beispielsweise kalte oder heisse Formpressverfahren

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oder durch ein Verleimen erhalten. Xm Prinzip ist es möglich, ein erfindungsgemässes Material durch Überziehen des Papiere mit einer Polymerieatlöeung, die anschlieseend unter Bildung einee Films getrocknet wird, herzustellen. In der Praxis hat sich dieses Verfahren als weniger geeignet erwiesen, weil die Lösung etwas in das Papier eindringt. Infolgedessen ist der Film nicht völlig gleichmässig und dicht» wodurch die Fähigkeit des Papiers, im Wasser in seine Bestandteile zu zerfallen, in nachteiliger Weise beeinflusst wird«

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und Beispiele näher erläutert.

Pig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Presswerl seiig zur Herstellung eines Produkts gemäss einer Aueführungsform der Erfindung sowie ein in die Pressform eingelegtes Material·

91g. 2 zeigt im Querschnitt ein Stück eines Materials gemäße einer anderen erfindungsgemässen Ausführungsform·

Beispiel 1

Sin im Handel erhältliches wasserlösliches Cellulosederivat Oellufix 3000) wurde zur Herstellung der Polymerisatfolie verwendete Das Produkt enthält ungefähr 85 f> eines Katriumealzee der Carboxymethylcellulose ο Der Rest besteht im wesentlichen

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aus Wasser und Kochsalz» Zwei Gewichtsteile dieses Produktes wurden in 98 Gewichtsteilen Wasser gelöst, die erhaltene Lösung hatte eine Viskosität von 3000 cP„ Nach der Zugabe von zwei $e« wichtsteilen Glycerin wurde die Lösung unter Zuhilfenahme eines Abstreichmesser derart atäf eine Glasplatte aufgetragen» dass ein flüssiger Film von ungefähr 2 mm Dicke erhalten wurde«, Der PiIm wurde mit heisser Luft getrocknet, worauf eine zähe und feste Folie von der Glasplatte abgezogen werden konnte_β Bis Folie hatte ein Flächengewicht von ungefähr 80 g/m „

Sie Folie wurde auf eine öelluloseschicht mit einem Flächengewicht von 60 g/m gelegt* Die beiden Schichten wurden darauf in eine Pressform, wie sie durch die Fig« 1, die einen Quer=' schnitt einer aus einem Stempel 1 und einer Matrisse 2 bestehenden Pressform zeigt, wiedergegeben wird, gelegt» Die Pressform wurde zur Herstellung von runden Schalen aus einem aus der Cellulose» schicht 3 und der auf ihr befestigten Celluloseschicht 4 bastehenden Ausgangsmaterials verwendet»

Eine nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt« Schale wurde als Einsatz in eine ähnliche Schale aus rostfreiem Stahl gegeben. In diese Schale wurde Wasser gegossen, worauf sie eine Zeit lang, während welcher Beobachtungen im Hinblick auf ein mögliches Erweichen des Einsatzes durchgeführt wurden, stehengelassen wurde. Nach 6 Stunden war die Celluloseschicht auf ihrer

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unteren Oberfläche noch trocken. Der Einsatz wurde ansohliessend in ein Wasserklosett geworfen. Nach sehr kurzer Zeit wer er aufgeweicht und konnte ohne Schwierigkeiten weggespült werden.

Beispiel 2

Bine Windel wurde aus einem Material hergestellt, τοη dem ein Stück in Fig· 2 gezeigt wird. Dieses Material besteht aus drei ^ Schichten, 5,6 und 7, wovon die zwei äusseren Schichten 5 und aus 10 im Handel erhältlichen Cellulosefollensohiohten bestanden« Jede der Oelluloseschichten hatte ein Flächengewioht von ungefähr 30 g/m²· Die mittlere Schicht 6 war eine Folie aus einem Cellulosederivat mit hoher Viskosität, die nach ihrer Auflösung in Wasser in 2#iger Lösung eine Viskosität von 1000 cP ergab. Die Folie hatte ein Flächengewicht von 40 g/m , Zum Vergleich wurde eine Windel hergestellt, die keine mittlere Folie enthielt, d.h» die Windel bestand nur aus 20 Gellulosefolien.

W Die Windeln wurden durch Aufgiessen von ungefähr 1 dl gefärbtem Wasser auf ihre obere Oberfläche geprüft· Das Wasser drang rasch durch die nicht-präparierte Windel, während die präparierte Windel auf ihrer unteren Oberfläche einige Stunden lang trocken bliebο Beide Windeln konnten im Wasserklosett weggespült werden, wobei die Spülung mit kleinen Windelmengen im Hinblick auf die grosse Cellulosemenge und auf die Gefahr der Verstopfung der

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Rohre des Wassersyetems auf einmal durchgeführt wurde, Es wurde jedoch durch Versuche gefunden, dass die in Wasser eingetauchte Windel fortschreitend in ihre Bestandteile zerfiel und sich im Wasser innerhalb ungefähr 3 Stunden verteilte. Bereits 3 Stunden Tor seinem vollständigen Zerfall war dae Material jedoch aufgeweicht und soweit auseinandergefallen, dass die Gefahr der Verstopfung des Abflussrohres beseitigt war*

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausftlh« rungsformen beschränkt, da weitere Anwendungsmöglichkeiten und Modifizierungen in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen· Als weitere Beispiele seien Reinigungstücher zum Wegwerfen, Ver~ paokungsmateriallen für spezielle Zwecke und dergl« erwähnt« Behälter, in die vorübergehend Urin gefüllt und wieder entleert wird, sogenannte Urin-Behälter, und Kolostomiebeutel können ebenfalls in vorteilhafter Weise aus einem erfindtmgsgemäesen Material hergestellt werden, dessen Verwendung die Spülung dieser Behälter nach ihrer Verwendung, einschliessllch ihrer Inhalte, in die Abwasserleitungen ermöglicht«.

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Claims

Patentansprüche

j) Verfahren zur Herstellung eines vorübergehend wasserundurchlässigen Produktes, das in Wasser leicht zerfällt, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Wasser serfallende Schicht auf wenigstens eine Seite eines in Wasser zerfallenden Polymer!Batfilme 8 aufgetragen wird,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Produkt enthaltenen Schichten miteinander verbunden werden, während gleichzeitig das Material einem Pressverfahren unterzogen wirdo
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2_t dadurch gekennzeichnet, dass die in Wasser zerfallende Schicht mit einem gelbildenden Mittel für das Polymerisat in der Polymerisatschicht Überzogen wird oder ein solches Mittel enthält«
4· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Polymerisat Polyvinylalkohol und als GelierungBmittel Borax verwendet wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Polymerisat Natriumearboxymethylcellulose und als Gelierungsmittel eine Aluminiumionen liefernde Substanz verwendet werden·
6. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass als Polymerisat Hatriumalginat und als G-elierungsmittel eine Calcium» ionen liefernde Substanz verwendet werden«
7· Produkt, das nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt wurde, gekennzeichnet durch wenigstens zwei miteinander verbundene Schichten, wovon wenigstens eine Schicht ein wasserlöslicher Polymerisatfilm und eine oder mehrere der restlichen Schichten aus einem leicht in Wasser zerfallenden Material bestehen«
86 Produkt nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass das wasserlösliche Polymerisat aus einem Cellulosederivat besteht·
9ο Produkt nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, dass das wasserlösliche Polymerisat ein vollsynthetisches Polymerisat, beispielsweise Polyäthylenoxyd, ist.
10, Produkt nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die in Wasser zerfallende Schicht im wesentlichen aus ungeleimteo Papier besteht·

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11. Schaleneinsatz, der aus einen Produkt nach einem der Ansprüche 7 Ms 10 hergestellt wird.
12. Serviette, die aus einem Produkt gemäss einem der Ansprüche 7 bis 10 hergestellt wird, gekennzeichnet durch eine wasserlösliche Polymerisatfolie, die auf beiden Seiten mit in Wasser zerfallenden Schichten vorsehen ist.
13. Sanitäres Tuch, das aus einem Produkt gemäss einem der Ansprüche 7 bis 10 hergestellt wird, gekennzeichnet durch eine wasserlf/sliche Polymerist.tfolie, die auf beiden Seiten mit in Wasser zerfallenden Schichter versehen ist»
14. Toilettenpapier, das aus <iinem Produkt gemäss einem dor Ansprüohe 7 bis 10 hergestellt rird, gekennzeichnet durch zwei oder mehr Papierschichten und eine wasserlösliche Polymerisat-Schacht, die zwischen den zwei Papierschichten liegt.

15c Handtuch, Gesichtsserviette oder dergl,, die aus einem Produkt gemäss einem der Ansprüche 7 bis 10 hergestellt werden, und vorzugsweise aus zwei faserigen Schichten und einer zwischen ihnen befestigten wasserlöslichen Polymerisatschicht bestehen.

i6. Vorrichtung zur vorübergehenden Aufnahme oder Entleerung

von Urin, sogenannte Urlnbehälfcer, und Kolostiebeutel, die aus tdnem Produkt gemäss einem der· Ansprüche 7 bis 10 hergestellt werden., 9 0 9 8 3 0 / U 1 1

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