DE1621713A1 - Feuerloeschzusammensetzung - Google Patents

Description

Oase MDo19752/19968

Beschreibung zur Patentanmeldung der

Imperial Chemical Industries Ltd», London, Großbritannien

betreffend

Feuerlöschzusammensetzung

Prioritäten: 3«11«1966 und 7<>2_O1967 - Großbritannien

Die Erfindung bezieht sich auf neue Stoff zusammensetzungen, die Flammen auslöschen können, welche bei der Verbrennung von flüssigen und gasförmigen Brennstoffen, wie z„B_o flüssigen Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff, Methan, und bei der Verbrennung von festen Brennstoffen, wie Z₀B₀ Holz, Papier und Textilien, entstehen« Sie bezieht sich insbesondere auf Zusammensetzungen, die durch Umsetzung zwischen Harnstoff und Bicarbonaten, Carbonaten und Hydroxyden von Natrium und Kalium entstehen«

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In dem deutschen Patent J 31 516 νΐο/βΠϊ ist ein Material für die Verwendung zum Feuerlöschen und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschriebene Ss wird dadurch ausgeführt, daß man ein Salz oder Hydroxyd von Natrium oder von Kalium mit geschmolzenem Harnstoff mischt und hierauf die Schmelze abkühlen und verfestigen läßt und dann den Peststoff mahlt.

Es wurde nunmehr gefunden, daß unter gewissen Bedingungen Reaktionen zwischen Harnstoff und Bicarbonaten, Carbonate und Hydroxyden von Natrium oder Kalium stattfinden, wobei neue feste Phasen entstehen, die kräftige Feuerlöscheigenschaften besitzen*

So wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Stoffzusammensetzungen, die Feuerlöscheigenschaften besitzen, vorgeschlagen, welches dadurch ausgeführt wird, daß man ein Gemisch aus Harnstoff und. aus mindestens einem Alkali, das aus Bicarbonaten, Carbonaten, Sesquicarbonaten und Hydroxyden von Natrium und Kalium ausgewählt ist, auf Temperaturen unterhalb 150⁰C erhitzte

Die bevorzugte Temperatur, auf welche das Gemisch aus Harnstoff und Alkali erhitzt wird, liegt zwischen 100 bis 125⁰O₀ Innerhalb dieses Bereichs reagieren Harnstoff und Alkali im festen Zustand und ergeben Stoffzusammensetzungen, die

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75 Gewo"^ oder mehr der neuen Verbindungen enthaltend Besonders hohe Ausbeuten en den neuen Verbindungen verden erhalten, wenn die Temperatur·;.-;. zwischen 110 und 120⁰C liegt und das Alkali Kaliumbioarbonat oder Natriumbicarbonat ist·

X)Ie Ergebnisse der quantitativen Analyse der neuen Verbindüngen stimmen alt einer empirischen Molekularformel ^MC2^N2^H3°3 ^ttDerein» worin M ein Kalium- oder Natriumatom darstellt ο Bs muß jedoch erst genau festgestellt werden» vie die Atome des Moleküle miteinander verknüpft Bind ο Deshalb ist es nötig, in dieser Beschreibung die neuen Verbindungen durch ihre empirische Moiekularformel,, KC₂N₂H₃O, uM NaG₂N₂H₅O₅ und durch ihre Infrarotabsorptioneflpaktren, die weiter unten beschrieben werden, au definieren»

Das Produkt dieser Erfindung umfaßt somit Verbindungen empirischen Molekularforael m£S^-Qy worin M ein Kaliumoaer Natriumatom darstellt, und zeigt charakteristische Infrarotabsorptionsepektren, die weiter unten beschrieben werden« Das Produkt der Erfindung umfai3t auch Stoffeueammen* Sitzungen, die FeuerlÖecheigenschaf ten besitzen und die Verbindungen MCgHgHgO* enthalten und praktisch frei von Harn« stoff sind, doh. dafi sie weniger als 2 Ctewt>-f& Hametoff enthalten _o Die Anwesenheit vor. mehr als dieser Harnetotfmenge

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in einer Zusammensetzung kann in gewiesen Fällen die freifließenden Eigenschaften heräbsetzen_o Bas erfindungsgemäße Produkt enthält insbesondere die genannten Verbindungen MCgN₂EM)., in Mischung mit Alkalien» die aus Bicarbonaten, Sesquicarbonaten und Carbonaten von Kalium und Natrium ausgewählt sind ο

Andere Materialien können ggfo mit den erfindungsgemäßen Produkten verbunden werden» Beispiele hierfür sind Mittel, die das Zusammenbacken verhindern, und Mittel, die freifließende. Eigenschaften erzeugen, wie z,B, feinverteiltes Siliciumdioxyd und andere feinverteilte kieselsäurehaltige Materialien^ Caleiumhydroxyphosphatj. Fettsäuren und deren Salze, wie z«S_o Stearinsäure und Calciumstearat; oberflächenaktive Mittel einschließlich Schäummittel; wasserabstoßend machende" Mittel, wie ZoB₀ Silikone, und Zusätze , die eine Verträglichkeit mit Feuerlöschschäumen ergeben. Andere Materialien, die ihrerseits selbst feuerlöschende oder flammhemmende Eigenschaften oder Antischweleigenschaften oder ähnliche brauchbare Eigenschaften zur Bekämpfung von Bränden besitzen_f können ebenfalls mit den erfindungsgemäßen Produkten verbunden werden, wie Z₀Bo Ammoniumsulfat, Zinksulfat, Phosphate und Borate von Ammoniiua, Alkalimetallen, Zink, Aluminium und Calcium» und nicht brennbare Harn-ΒΑ R ORiGSNAL -5-. 109824/1343

stoff/Formaldehyd- und Phenol/Formaldehyd-Kondensationsprodukte sowie nicht "brennbare halogenhaltige Verbindungen, beispielsweise chlorierter Gummi und chloriertes oder bromiertes Parafinwachs.

Zwar reagieren die Bicarbonate, Carbonate und Hydroxyde von Kalium und Natrium alle gemäß dem vorliegenden Verfahren mit Harnstoff, aber die höchsten Ausbeuten der neuen Verbindungen werden bei Bicarbonaten erhaltene Von letzte-» ren ergibt Kaliumbiearbonät eine höhere Ausbeute an der Kaliumverbindungj als Natriumbicarbonat an der entsprechenden Natriumverbindung ergibt_o Sie Verhältnisse von Harnstoff und Alkali im Reaktionsgemisch betragen zweckmäßigerweise 1 Mol Harnstoff auf 0,5 <bis 1,5 Mol Alkali. Die bevorzugten Mengen an Harnstoff und Natrium- oder Kaliumbicarbonat sind 1 Mol Harnstoff auf 0,75 bis 1 Mol Alkalimetallbicarbonatο

Die bevorzugten feuerlöschenden Stoff zusammensetzungen sind diejenigen, die aus Harnstoff und Kalium- oder Natriumbicarbonat hergestellt werden, und sie bestehen weitgehend aus Gemischen aus den neuen Verbindungen, die hier als Id₂N₂H-O, beschrieben werden, und aus Kalium- oder Natriumbioarbonaten, wobei sie mindestens 25 Gew_o-# und vorsage-» weise mindestens 75 Gewo-# MC^H-O, enthalten., Besondere

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bevorzugt sind Zusammensetzungen, die KCgNJ^O- und Kaliumbicarbonat enthaltene Kleine Mengen an Kalium- oder Natrium· carbonaten können ebenfalls anwesend sein, und zwar wegen einer thermischen Zersetzung des Bicarbonate_o Werxa. Nat-rium- oder Kaliumearbonate als Alkalien verwendet werden, dann ist das Produkt ein Gemisch aus MC₂N₂H,O~ und M₂GO,, worin M Kalium oder Natrium darstellt-₉ und wenn Natrium- oder Kaliumhydroxyd als Alkalien verwendet werden, dann werden sie durch Kohlendioxid, das von einer teilweisen Zersetzung des Harnstoffs stammt, carboniert, und das Endprodukt ist im wesentlichen ein Gemisch aus HC₂NJIsO, und MLCO»«

Sie neuen Verbindungen MC₂N₂H-O,, können dadurch isoliert werden, daß man zunächst ein G-emisch aus dem entsprechenden Alkali mit einem ausreichenden Überschuß, um sicherzustellen, daß das Reaktionsprodukt etwas nicht-umgesetzten Harnstoff und kein Alkali enthält, erhitzte Beispielsweise kann man ein Gemisch aus 1 Mol Harnstoff mit nicht mehr als 0,5 Mol Kalium- oder Natriumcarbonat 3-4 st auf 1OO-125°G erhitzen₀ Nachdem das Produkt abgekühlt ist, wird der nicht-umgesetzte Harnstoff durch Lösungsmittelextraktion, beispielsweise mit Methanol, Äthanol oder Dimethylformamid, entfernte Die Proben der neuen Verbindungen MOgN₂HjQy die der Infrarotabsorptionsanalyse unterworfen wurden,

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~ 7 wurden auf diese Weise, gemacht ο

Es ist -vorteilhaft, das Gemisch aus Harnstoff und Alkali insbesondere wenn letzteres ein Carbonat ist, vor dem Erhitzen zu verdichten, da hierdurch die Reaktionsgeschwindigkeit und damit die Ausbeute an neuen Verbindungen in einer gegebenen Zeit erhöht wird ο Beispielsweise kaxp. da® Gemisch in einer gekerbten Walzenpresse in eiförmige Körper verformt werden,,

Die Infrarotabsorptionsspektren der Verbindung der empirischen Molekularformel KGgNgHJO- wurden unter Verwendung einer tilgen (Gewicht') Dispersion in einer Kaliumbromid«* scheibe mit einer Dioke von O₀26 mm gemessen« Die Lag© der Hauptbanden ist in Tabelle I äng©p*®n vxA in den Figuren 1 und 2 der beigefügten Zeichnungen

!Tabelle	I
La&e der Banden i	Ln cm α
3360	1090
3210	842
1728	800
1665	765
1590	640
1300

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Die Infrarotabsorptionsspektren der Verbindung der empirischen Mölekularformel NaO HJS-O« wurden unter Verwendung einer Zeigen (Gewicht) Dispersion in einer soheibe mit einer annähernden Blöke von. 0,15 nan gemessene Die Lag© der Hauptbanaen ist in Tabelle II angegeben und in den Figuren 3 und 4 der beigefügten Zeichnungen gezeigt

Lage der Banden in cnT .-

3376	1112
1720	1094
1660	968
1598	770
1330	640

In den Beispielen erläutern die Beispiele 1 und 2 die Herstellung von Stoffßusejnmensetzungen gemäß der Erfindung aus Harnstoff und Baliumbicarbonat, Beispiel 3 erläutert die Herstellung der entsprechenden Zusammensetzung aus Harnstoff und Natriirabioarbonat und Beispiel 4 vergleicht die Feuerluscheigenschaften der Zusammensetzungen aus Harn· stoff und Kaliumbicarbonat mit den Eigenschaften eines Feuerlöschpulvers auf der Basis von Nätriumhioarbonat.

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α« Q μ -

*■-""■ Beispiel 1 . . _v; .... Kaliumbiearbonat und Harnstoff wurden getrennt auf eine durchschnittliche Teilchengröße weniger als 100 ic gemahlen und im Verhältnis von 100 kg Biearbonat zu 72 kg Harnstoff gemischt, was 1 Mol KHCO~ auf 1,2 Mol CO(NHg)₂ entspricht ο Das Gemisch wurde dann in verschlossenen Schalen T st in einem Ofen auf 115⁰C erhitzte Am Ende dieses Zeitraums besaß das Gemisch die Form eines festen zusammengeeinterten Körpers, welcher über 95$ der Verbindung der empirischen Molekularförmel KC₂N₂H₅O^ enthielt, wobei der Rest weitgehend aus Kaliumbiearbonat bestand_o Zur Bestimmung der Feuerlöscheigenschaften wurde der zusammengesinterte Körper leicht auf eine Größe von 12 mm zerkleinert, mit 2 Gew«,-^ Calciumhydroxjrphosphat und 1 Gew_o-# Oalciumstearatgemischt und auf eine mittlere Teilchengröße von 80 ic, gemahlen *

Be-Lspjel 2

Kaliumbiearbonat und Harnstoff wurden getrennt auf eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger aid 100/cgemahlen und im Verhältnis von 1 Mol KHCO- zu 1,2 Mol CO(JiIH₂ )g gemischt» Sas Gemisch wurde dann in eiförmige Körper mit einem Gewicht von ungefähr jeweils 10 g und einer Dichte nicht weniger als 1,5 g/onr mit Hilfe einer gekerbten Walzen-

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presse verdichtet, welche mit. einer Walzengeschwindigkeit von 3 U/min und einem Walzendruok von 3 t/25 mm Waisenbreite arbeitete ο Die eiförmigen Körper wurden in Stücke mit. einer Größe von annähernd 6; mm gebrochen und 1 st auf 115°0 erhitzte Das Produkt enthielt über 80 Gew_e-# der Verbindung mit der empirischen Molekularformel KG₂N₂H₅O₅, wobei der Heat weitgehend aus Kaliumbicarbonat bestand ο

Beispiel 5

Kaliumbioarbonat mit einer durchschnittlichen Seilchengröße von 8OM. wurde mit Harnstoff, der vorher auf eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 100 m* gemahlen worden war, im Verhältnis von 1 Mol NaHCO, zu 1,2 Mol 00(UH₂)2 gemischte Das Gemisch wurde 36 st auf 115⁰C erhitzt, worauf es die Form eines zusammengesinterten Körpers aufwies, der ungefähr 50 Gew_o-5£ der Verbindung mit der empirischen Molekularformel NaC₂N₂H₅O₅ enthielt, wobei der Rest weitgehend aus Natriumbiearbonat bestand. Bei einer anderen Herstellung,: bei der das Gemisch zuerst in einer wie in Beispiel 2 beschriebenen Weise verdichtet und dann erhitzt würde, wurde ein Produkt» das unge- . .{;* fähr 60 Gew_o-# der Verbindung enthielt, bei einer etwas kürzeren Erhitzungszeit erhaltene

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-'" . - Beispiel 41 ' ■■..-"; ■ .: :- _: - -^{: ;} Für jedes Feuerlöschmittel gibt es einskritische Aufbringgeschwindigkeit; unterhalb der das ϊ-üttel das Feuer nicht löschen kann. Die Bestimarung der kritischen QeBchwindlgkeiten ist somit ein geeignetes Verfahren zum Vergleich der Peuerlöscheigenschaften« Benzinfeuer in !Drogen von i ,22

. - v und

χ 0,76 m und 1,22 χ 1,22 m und 1 »52 χ 1*52 »Wurden erzeugt,/ die Feuerlöschmittel wurden aus Standardtrockenpolverfeuerlöschern aufgebracht, die mit verschiedenen Düsen mit Durchmessern bis herunter su 1,59 mm ausgerüstet waren, um vea>schiedene Abgabegeschwindigkeiten au erzeugen« Die Resultate von Über 200 Versuchen zeigten» deJ für ein handeisübliohes Feuerlöschpulver auf der Basis ^n Hatriumbioarbonat» das ein Mittel aur Verhinderung dee ZusEaasenback©n© ©nthielt« die kritische Aufbringgeschtdndigkeit 0,122 kg/ia~/sec betrug, wogegen für die Zusammensetsung aus Harnstoff und Kaliumbioarbonat, die für diese Bestimmung wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt wurde, 0,0122 kg/m /see betrug. Die Durchmesser der Teilchen, bestiaimt durch liuftdurchlas Bigkeitsmethoden, waren bei dem NatriumMcarbonat und. bei der Harnstoff/E^li^mbicarbonat-Ziißanimensetziang

In dem deutschen Patent p, **lAktenzeichen J J1 516 Vlb/ßib) werden St of fzusammensetssungen beschrieben und beansprucht,

die durch Mischen verschiedener Feuerlöschmittel, darunter finden sich auch Bicarbonate, Carbonate und Hydroxide von Natrium und Kalium, mit geschmolzenem Harnstoff und anschließendem Abkühlenlassen und Verfestigen der Schmelze hergestellt werden» Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden die in dem deutschen Patent *. ₀ . - (Aktenzeichen J 31 516 VITd/61 b) beanspruchten Zusammensetzungen nicht beanspruchte

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10 9 8 2 Λ / 13 4 3 ^BAD O^RäGmAL

Claims (1)

1. is ■ ' ■ ' : ^:

   P a ten t a η s ν τ Ü oh e

   ο Verfahren zur Herstellung von Stoffzusammensetzungen mit Feuerlb'scheigenschaften, d ä d u r c h g e k en η .zeichnet » daß man ein Gemisch aus Harnstoff und mindestens einem Alkali, das aus den Bicarbonaten, Carbonaten, Sesquicarbonaten und Hydroxyden von Natrium und Kalium ausgewählt ist, auf eine Temperatur unterhalb - 150°C erhitzt, . ·.·

   ο Verfahren nach Anspruch 1, . d a d u r c h gekennzeichnet s, daß der Harnstoff im festen Zugtand mit mindestens einem der Alkalien gemischt wird und das Feststoffgemisch dann im festen Zustand erhitzt wird_o

   e Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2₉ d ä-· durch g e k e η η ζ e i c h η θ t , daß eine Temperatur von 100-125⁰O verwendet wirdo

   ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dad u r c h gekennzeic h η e t ₉ daß das Gemisch aus Harnstoff und Alkali vor dem Erhitzen verdichtet wird»

   5.0 Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch g β k β η η ζ ei c h η e t , daß das VerhiSltnts von Harnstoff zu Alkali 1 Mol Harnstoff zu O₉5 "bis .1,5 Mol Alkali

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   Verfahren nacli einem der Anspruchs f-5, ί a άu t-'q. h g e k e η η a a i c h η β t j daß als Alkali Kalium*- biearbonat verwendet wird_o ·

   7* Verfahren nach, einem der Ansprüche Ϊ-5, dad u r oh g e k & η η ζ e lehnet, daß als Alkali Hatriumbicarboniat verwendet

   Bo Verfahren nach einem der Ansprüolie 6 oder 7». dadurch g.e k e η η a e i ο a η ο t * daß das Verhältnis von Harnstoff au Alkali 1 Mol Hamötoft au O »75 "bis 1,0 Mol Bioarfconat ist»

   9^. Verfahren nach Anspruch 8_P d ad u r c h. g e k © η η ζ e; i O Ji η β t , daß 1 Mol aarnstoff mit O#75 M& 1 Kaliumbicarhonat auf 110-12O⁰G erhitzt wird«

   10, Verbindung^ deren empirische Molekularformel HC H^i-O-istp worin M ein Kalium- odor Fatritiaiatoöi darstellt ₉ und die chaTaictöriatiache Infrarotabsorptionaspektren besitzt, wie sie in den figuren 1 MS 4 der beigefügten Zeichnungen dargestellt sindο

   \ 1, Stoffzusammenaetzun^mit FeuerlöaeheigeEisohafteii^/= d a d u r ο h gek e η η ζ e i ahne t, » daß Bio Verbindungen nach Anspruch 10 enthalten und pra&tisoH frei von Harnstoff sind_e

   10982 4/13 43 bad original

   fS

   12o S*offzusammensetzung nach Anspruch 11» dadurch S e k e ή η zeichnet , daß sie (a) mindestens 25 (xewp-^ einer Verbindung nach Anspruch 10 und (Ij) mindestens ein Alkali enthalten» das aus den Bicarbonaten, Sesquicarbonaten und Carbonate von Kalium und Natrium ausgewählt ist·

   13a Stoffzizsammensetzung naoh Anspruch 12, dadurch g e k e anzeichnet , daß sie mindestens 75 GeWo-§£ einer Verbindung nach Anspruch 10 enthalte

   Ho Stoff zusammensetzung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, da du r c h ge kennzeichnet, daß sie die Verbindung naoh Ansprach 10, deren empirisch© Molekularformel TSGJSJIJQ- ist und die ein eharakteristisches Infrarotabaorptionsspektrum, wie es in den Figuren. 1 und 2 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, besitzt, und Kaliumbicarbonat enthält«

   ο St off zusammensetzung naoh Anspruch H, da d u r c h ge ken η zeichnet , daß sie durch Mischen der Verbindung nach Anspruch 10, deren empirische Molekularformel TSS JSJiJD^ ist und die ein oharakteristieohee Infrarotabsorptionsspektrum» wie es in den Figuren 1 . und 2 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, besitzt, oder durch Mischen eines diese Verbindung enthaltenden Gemische mi-fc weiterem Kaliumbicarbonat hergestellt worden istο

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   16o Stoffzusammensetzung nach Anspruch. t4, dadurch g e k e η η ζ ei ohne t , daß sie, durch Herstellung der Verbindung nach Anspruch 1O₉ deren empirische Molekularformel KOgHgHeO, ist und die ein charakteristisches Infraxotabsorptionsspektrum, wie es in den Figuren 1 und 2 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, besitzt^ in Gegenwart von überschüssigem Kaliurabicarbönat erzeugt worden ist»

   17· Stoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 11 bis 13» d a du r c h g e fc e η η ζ e i c h η e t _f daß sie die Verbindung nach Anspruch 10, deren empirische Molekularformel NaOpNJS^O« ist und die ein charakteristisches Infrarotabsorptionsspektrmn, wie es in den Figuren 3 und 4 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, besitzt, undNatriumbicarbonat enthalte

   18. Stoff zusammensetzung nach Anspruch 17, d a du r ο h g e k e η ώ. ζ e 1 c h net , daß sie durch Mischen der Verbindung nach Anspruch 10, deren empirische Molekularformel UaOgNgH O, ist und die ein charakteristisches Infrarotabsorptionsspektrum, wie es ia den Figuren 5 und 4 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, besitzt, oder durch Mischen eines diese Verbindung enthaltenden Gemische mit weiterem ifatriumbicarbonat hergeste3JLt worden ist·»

   «16-

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   BAD ORiGiNÄC

   19o Stoff zusammensetzung nach Anspruch 17, d a et u r ο h g e k e η η ζ e i c h η e t » daß sie durch Herst el- . lung der Verbindung nach Anspruch 10, deren empirische Molekularformel NaC₂ISUEUO ist und die ein charakteristisches lnfrarotabsorptionsspektrum_e wie es in den Figuren 3 und 4 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, besitzt, in Gegenwart von überschüssigem: Uatrium.-bicarbonat erzeug-fc worden ist ₀

   ο Stoff zusammensetzung nach einem der Ansprüche 11 bis 19» da d u r c h g e k e η η ζ ei ο h η e t , daß sie mindestens ein Material enthSlt, das aus den Sulfaten von Ammonium und Zink, und den Phosphaten und Boraten von Ammonium, Alkalimetallen, Zink, Aluminium und Calcium ausgewählt ist₉

   21c Stoff zusammensetzung nach einem der Ansprüche 11 bis 2Of dadurch g e k e η η 25 eic h η e t , daß sie auch mindestens einen Zusatz enthält, der aus Mitteln zur Verhinderung des Zusammenbackens, Mittöin zur Erzeugung von freifließenden Eigenschaften, oberflächenaktiven Mitteln, wasserabstoßend machenden Mitteln und Stoffen, die mit feuerlÖschscMumeii eine Verträglichkeit ergeben, ausgewählt ist₀ .

   PATENTANWWTE 011.-INQ₁H₁FINCKEzDIPU-INa DlPl₁-INo. S. STAEGER

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