DE1669929A1 - Mittel zur Verfestigung und/oder Verstaerkung von organischen Latex-Polymerisaten - Google Patents

Mittel zur Verfestigung und/oder Verstaerkung von organischen Latex-Polymerisaten

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Description

Mittel zur Verfestigung und/oder Verstärkung von organischen
Latex-Polymerisaten.
In den letzten 50 Jahren hat die Verwendung von Latices"aus ' organischen Polymerisaten mit der ^technischen Entwicklung auf diesem Gebiet außerordentlich zugenommen. Die organischen Polymerisate in diesen Latices variieren hinsichtlich ihrer Eigenschaften In breitem Maße und. umfassen elastomere, plastische und harzartige Stoffe. Aufgrund ihrer Variationsbreite in den Eigenschaften gibt es für diese Latices; verschiedene Anwendungsgebiete, wie Polituren, Elastomere und Gummiwaren, Farbe und Lacke,"Leder- und Textilbehandlung, Kbrrosionsverhiriderüng, Schmierfilme, Klebstoffe, Preßmassen, Trennfilme und zahlreiche änderet -Die Abwesenheit von organischen Lösungsmitteln, die einfache Zubereitung., die leichte Handhabung und die einzigartigen (charakteristischen Eigenschaften von organischen Latex-Polymerisaten sind nur einige der Gründe für das ständig steigende Interesse auf diesem Gebiet.
009811/1467 ' ■ "
Trotzdem organische Polymerisat-Latices seit geraumer Zeit bekannt und im Gebrauch sind und ihre Verwendungsmöglichkeiten ständig steigen, bedeutet das nicht, daß es auf,diesem Gebiet keine Probleme gibt. Ein Problem, das bei der Verwendung von solchen Latiees auftritt, ist die geringe oder fehlende Festigkeit des Polymerisats.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher Mittel zur Verfestigung und/oder Verstärkung von organischen Latex-Polymerisaten, die durch einen Gehalt an Silsesquioxanen mit einer Teilchengröße im Bereich von 10 bis 1000 A°, die aus Einheiten de-r Formel _
■ .aufgebaut■sind, worin R Mejthyl-, Äthyl-, Vinyl-, Phenylfe und/oder 3,3,5~Trifluorpropylreste. bedeutet, gekennzeichnet .; sind«-. . ■. , . ;...;_.. ; =, . .·:_.-■ ; - ' -
Es wurde gefunden,, daß bei Zugabe einer- kolloidalen Suspension der Silsesquioxane zu den organischen Latiees, die aus derartigen Latiees hergestellten Produkfee wesentlich .fester sind, als solche- aus gleichar„tigen_ Latiees* . die ,den.;e'rf indungsgemäßen >Zusatζ nicht enthalten, Dieser Verstärkungs- .. - effekt ist am .deutlichsAen bei organischen-Polymerisaten ,
009811/146 7 ..-,,' ■ . f ? - i ;(
166992$
von elastomerer Natur ausgeprägt. Bei plastischen oder harz-
"''-■■■- -j· "'"'-■*-■■-■"■■■
artigen Stoffen ist der Verstärkungseffekt der Silsesquioxane am besten in Filmen oder dünnen Schichten des Polymerisats ausgeprägt.
Der erfindungsgemäße Zusatz kann für beliebige organische Polymerisate« die in Latex-Form erhältlich sind, verwendet werden. Derartige Polymerisate, sowie die Herstellung von Latices, die dieselben enthalten, beispielsweise durch Emulsionspolymerisation sind, bekannt und viele Latices von organischen. Polymerisaten sind handelsübliche Produkte. Beispiele für derartige"Latices sind Natur-Kautschuk, Acrylat-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, Acrylat-Mischpolymerisate, Styrol-Mischpolymerisate, Chloropren-Kautschuk, Isobutylen-Kautschuk, Polysulfid-Kau.tschuk, plastische Acrylate, Polyamide, Polyester, plastische Produkte aus polyfluorinierteri Verbindungen, aus Styrol, aus Vinylbutyral, aus Vinylchlorid, aus Vinylester (Polyvinylacetat), aus Vinylidenchlorid und Gemische aus elastoireren und plastischen Stoffen, wie Nltrilpolyvinylchlorid und Nltril-Styrolacrylonitril.
Weitere Beispiele für organische Polymerisate, die den erfindungsgeiräßen Zusatz enthalten können, sind solche, die aus den folgenden Monomeren hergestellt werden können. Unter, der Ausdrucksweise "organische Polymerisate" sind sowohl;,... ,
009 81 1/U67 . 4 .
Homo- als auch Mischpolymerisate zu verstehen. Die Mischpolymerisate können aus organischen und Silikonmonomeren oder aus Gemischen von organischen Monomeren aufgebaut sein. Die organischen Polymerisate können aus organischen Monomeren hergestellt werden, die bekannte, leicht verfügbare Produkte sind und die eine oder mehrere polymerisierbare ungesättigte Kohlenetoff-Kohlenstoff-Bindungen enthalten. Beispiele hierfür sind vinyl-, ylnyliden- und allylaromatische Verbindungen, wie Styrol, Vinyltoluole, Methylstyrole, Äthylstyrole, Propylstyrole, Vinylbiphenyle, Vinylbiphenyläther, Vinylnaphtha1inej die substituierten vinyl-, allyl- . oder vinylidenaromatischen Verbindungen umfassen Alkyl-, Phenyl-, Alkoxy-, Phenoxy-, Acetyl-, Acylamino-, Isoeyanat-, Carbamid-, Amido-, Amino-, Nitril-, Carboxyamido-, Trifluormethyl-, Phosphor- und Halogen-(P, Cl, Br) Substituenten, die in mono-, di-, tri- und tetrasubstituierten Styrolen, Methylstyrolen, Äthylstyrolen, Isopropylstyrolen und ähnlichen Monomeren vorhanden sein können; Ester von Olefinsäüreh einschließlich ec- und /3-substituierten Olefinsäuren, z. B. Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Aryl-, Aralkylester, wie Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Isobutyl-, Pentyl-, Höxyl-, Cyclohexyl-, Phenylester von Acryl-, Methacryl- und Äthacrylsäure; ferner Λ,-Halogenacrylate, wie Methyl-<* -chloracrylat und Propyl-(Χ-chlOracrylat; Ester von Olefinalkoholen mit gesättigten Säuren, wie Allyl-, Methallyl-, Crotyl-,
009811/1467 " 5 "
1-Chlorallyl-, 2-ChloralIyI-, Vinyl-, Methylvinylester von gesättigten aliphatischen und aromatischen einbasischen Säuren, wie Vinyl- und Allylacetat, Isopropenylacetat, Vinylformiat, Vlnyl-2-ä"thylhexoat, Methyl vinylacetat, Vinyl*· ' und Allylpropionat und Vinyl- und Allylbenzoat; Vinylalkylester von Olefindicarbonsäuren, wie Vinylalkylester, wobei die Älkylreste Methyl, Äthyl, Propyl, bis einschließlich Cc sein können und die Olefindicarbonsäuren Malein-, Citracon-, Itacon-, Mucon-, Glütacon- und Fumarsäure sein können, sowie Derivate dieser Ester, wie Vinyläthylchlor« roaleat; Olefinsäureester von Epoxyalkoholen, wie 2,5-Epoxypropylmethacrylat oder Acrylat, Glyzidylmethacrylat, Glyzidyiacrylat, Glyzidylcrotonat, Benzol-vinylmonoepoxid und Reaktionsprodukte hiervon mit Aminen, wie Trimethyl*- amin; Olefin-Halogenlde, wie Vinylfluorid, Vinylchlorid, Vinylbromid, Vlnylidenfluoiid und Vinylidehchloridj Alkenylketone, wie Methylvinylketoh und Isopropenylmethy!keton; Olefinäther, wie Vinyläthyläther, Vinylbutyläther, VinylcycloheXylather, Vinylphenyläther* VinyltolylSther und Vinylberizyläther; Olefinaldehyde, wie Acrolein und Methacrolein; Arainoolefinäther, wie Amlhovlnyläther einschließ·* ' lieh Aminoäthylvlnyläther* AmihoprQpylyiiiyläther, N*methyi^ aminoMthylvinyläther ma H* H-DiäthylamiiiiOäthylvinyläther;
enthaltende i^tef von, Olef inaäuren, wie
Q0-S811/14-87
- ο —
-Piperidyl-N-äthylmethaerylat, /i-Morpholin-N-äthylinethacrylat, N-Methacrylylmorpholin, N-Methacrylylthiomorpholin, N-Methacrylylpiperidine, N-Acrylylmorpholin, N-Acrylylthiomorpholin und N-Acrylylpiperidinj monomere quaternäre Ammoniumverbindungen, z. B. Methaeryloxyäthyltrimethyl- ! ammonium-methylsulfat und verschiedene quaternisierte Reaktionsprodukte von Quaternisierungsmitteln, wie Alkyl-, φ halogeniden, Alkylsulfonaten und Alkylphosphaten (z.B. Methylbromid und Toluolsulfonat) mit monomeren tertiären Aminen, wie β-Dimethylaminoäthylmethacrylat, Methyl-t* -diäthylaminoacrylat, Methyl-oc-(N-methylanilix>)-acrylat, ι Methyl-rt-dibenzylaminoacrylat und Methyl-öt-distearyl-
amino-acrylat; monomere Monoolefin-triazine, d. s. mono-' mere Triazine, in welchen eines der C-Atome des Triazinringes mit Vinyl- oder Allylresten verknüpft ist und die j anderen C-Atome des Triazins mit Cyano-, Halogen- (F, Cl, j Br), Amino-, Alkoxy-, cyeloaliphatischen Cyclopentyl-,T
! Cyclohexyl-> aromatischen (z. b. Phenyl-, Biphenyl-, Naphthyl-) Alkylaryl- (z. B. Tolyl-, Xylyl-, Äthylphenyl-) und halogenierten aromatischen Resten verbunden sind; N-Vinyl-N-alky!guanidine« wie N-Vinyl-N-n-butylguanidin, N-Vinyl-N-benzyigüanidin, Acryloguanamin und Methacryloguanamin; monomere ■■ N-Vinyl verbindungen, wie N-Vinylpyrrol, N-Vinylcarbazoli N-Vinylindol und N-Vinylsuecinimid; N-Vinyllactame, wie N^Vinylcaprolactain und R-Vinylbutyrolactamj Amide und
003811/1467
substituierte Amide von Acrylsäure und pt- und stituierten Acrylsäuren, wie Acrylamid, Methacrylamid, Äthacrylamid, N-Methacrylamid, N-Methy!methacrylamid, ι N, N-Bis(hydroxyäthyl)acrylamld, N, N-Diäthylacrylamid, N, N-Äthylmetiylacrylamid und andere mono- und di-N-sub-
up. ■
stituierte^gesättigte Säureamide, worin die Substltuenten Alkylreste mit 1-5 C-Atomen, Alkoxy- und Halogenalkylreste sind; Olefinnitrile, wie Acrylonitril, Methacrylonitrile Äthacrylonitril und Chloracrylonltril; FIuofsubstltuierte Nitrile, von Olefinsäuren, wie N-(2,2,3-Trifluoräthyl)-acrylamid. Methacrylamid, N-(2,2-Dlfluoräthyl)acrylamid und Methacrylamid; Acylamino-substituierte-Acrylunde\- und ^-Acrylsäureester, wie Methyl-, Äthyl- und Propylester von oi, -Acetaminoacrylat und Λ-N-Butyraminoacrylat; Vinylpyridine, wie 2-Vinylpyridin, 5-Vinylpyridin, ^-Vinyl-S-Sthylpyridin, 2-Methyl-5-vinylpyridin und andere Äthyl- und Methyl-Isomere von Vinylpyridin; vinylsubstituierte heterocyclische Verbindungen, wie 2-Vinylfuran und 2-Vinylthtphen; Phosphor-enthaltende Monomere, ζ. B. Acrylester mit Phosphonamidogruppen, wie Diamidophosphoracrylat und andere ähnliche polymerisierbare Produkte mit polymerisierbaren ungesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff bindungen. ..-'..
Als Beispiele für konjugierte Diene seien folgende aufge» 00981 1/U67 - δ - .
führt: Konjugierte Kohlenwasserstoffdiene, wie Butadien-1,3, Isopren, 2,3-Dimethylbutadien-l,4, Piperylen, Pentadien-1,3 und 2-Phenylbutadien-l,3» polar konjugierte Diene, wie 1- und 2-Cyanobutadien und 1,3,2-Chlorbutadien-1,3.
Als monomere Verbindungen mit mehreren polymerisierbaren ungesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoffbindungen, wovon mindestens zwei nicht konjugiert sind, seien folgende genannt: polyungesättigte Ester von Olefinalkoholen und ungesättigten Mono- ·■■■ carbonsäuren, z. B. Vinyl-, Vinyliden- und Allylester von ungesättigten Monocarbonsäuren, wie Vinylacrylat, Allyl-Acrylat, Vinyl- und Allylester von ä- und β-substituierten Acrylaten, wie Vinylmethacrylat, Vinylcrotonat, Vinyläthacrylat, Allylmethacrylat, Allyläthacrylat, Vinyl-orchloracrylat und Allyl-o(-hydroxyäthylacrylatj polyungesättigte Ester von gesättigten Dicarbon- und Polycarbonsäuren, wie Vinyl-, Vinyliden-, Allylester und gemischte Ester von Dicarbonsäuren, wie Oxal-, Malon-, Bernstein-, Glutar-, Adipin-, Wein-und Zitronensäure; polyungesättigte Ester von gesättigten Polycarbonsäuren, wie Vinyl-, Vinyliden- und Allylester und gemischte Ester von ungesättigten Polycarbonsäuren, wie Malein-, Citracon-, Itacon-, Mesacon-, Fumar-, Mucon-, Chlormalein- und Aconitsäure, einschließlich solcher Monomeren, wie Diallylfumarsäure-, Diallylhomophthalsäure-, Dlallylitaconsäureester, Diallylester von Muconsäure, Diallylmalet* . insäure-, Diallylphthalsäure-, Diallylisophthalsäure- und
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Diailylterephthalsäureesterj Ester von mehrwertigen Alkoholen mit ungesättigten Säuren, wie Glykolester, Glykolätherester, Trihydroxy-, Tetrahydroxy-, Pentahydroxy-, Hexahydroxyester, einschließlich Glyzeridyl-, Pentose- und Hexoseester von Acrylsäure und pe - und /S -substituierten Acrylsäuren, wie Äthylendiacrylat, Äthylendimethacrylat, Propylendimethacrylat, Glyzerindimethacrylat, Glyzerintrimethacrylat, Tetramethylendiacrylat und Dimethacrylat und Tetraäthylenglykoldimethacrylat; polyungesättigte Säureamide, wie N, N-Diallylacrylamid, N, N-Diallylmethacrylamid, N, N-Diallylmethacrylamid und N, N-Methylenbisacrylamidj polyungesättigte Äther, wie Divinyläther, Diallyläther, Divinylcarbitol und Divinyläther von Diäthylenglykolj polyungesättigte Triazine, Diallylcyanurate* Triallylcyanurat, Di- und Trivinylcyanurate und Derivate hiervon? Polyalkenaryiverbindungen und Derivate, einschließlich Polyvinyl-, Polyvinyliden- und Polyallylarylverbindungen, wie Divinylbenzol, Trivinylbenzol, Divinyltoluol, Trivinyltoluol, Divinylxylol, Divinyläthylbenzol,
Divinylbiphenyl und Divinylbiphenyloxid, Divinylnaphthaline, Divinylmethylnaphthaline und Derivate hiervon, einschließlich solchen mit Alkyl-, Alkoxy-, Phenoxy-j Acetyl-, Isocyano-, Amino-, Nitril-, Trifluormethylgruppen und Halogenatomen (F, Cl, Br); und andere Monomere, die mehrere
Vinyl-, Vinyliden-, Allyl», Alkeny!gruppen und andere paly« merisierbare ungesättigte Doppel- und Dreifachbindungen
enthalten*
009811/146? . 10
■- ίο -
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Zusätze für Latices, die zu Elastomeren polymerisierbare Verbindungen enthalten, verwendet. Als organische Polymerisate sind Naturkautschuk, Acrylatpolymerisate, Styrol-Butadien-Misehpolymerisate, Polysulfid-Polymerisate oder Styrol-Polymerisate bevorzugt. Äthy!acrylate sind als organische Polymerisate besonders bevorzugt, insbesondere in Verbindung mit Silsesquioxanen aus den angegebenen Formeleinheiten, worin R Methylreste bedeutet.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Silsesquioxane haben vorzugsweise Teilchengrößen von 50 bis 500 A°.
Die in den Latices verwendbare Menge an Silsesquioxanen kann in weitem Bereich variieren und hängt von den gewünschten Eigenschaften des Endproduktes ab. Im allgemeinen können fe jedoch zwischen 10 bis 200 Gew.-Teile, vorzugsweise zwischen 20 bis 100 Gew.-Teile Silsesquioxane auf je 100 Gew.-Teile des organischen Polymerisats verwendet werden.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Silsesquioxane können beispielsweise durch Zugabe eines Silans der Formel
RSi(OR"),
zu einem Gemisch aus Wasser und obenflächenaktiven Mittel
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- 11 - OFH0INAL
unter mechanischer Bewegung- und unter sauren oder basischen Bedingungen hergestellt werden. Um Silsesquloxane der gewünschten Teilchengröße zu erhalten, muß dieaigefügte Silanmenge weniger als 10 %t bezogen auf das kombinierte Gewicht von Silan, Wasser und oberflächenaktivem Mittel betragen. Die genaue Menge an zugefügtem Silan hängt von dem Substltuenten R ab. Wenn R beispielsweise ein Methylrest 1st, können etwa 10 %, wenn R ein Phenylrest ist, können etwa 4 % und wenn R ein Propylrest is.t» können etwa 8 % zugegeben werden. Wenn gegebenenfalls die Zugabe einer größeren Sllanmenge gewünscht wird, ist es wichtig, daß das Silan mit einer Geschwindigkeit von weniger als 1 Mol Silan pro Stunde zugefügt wird. Aber selbst bei' dieser langsamen Zugabegeschwindigkeit 1st es nicht möglich, die Sllanmenge auf mehr als etwa 35 %* bezogen auf das kombinierte Gewicht von Silan, Wasser und oberflächenaktivem Mittel zu steigern und auch in diesem Fall hängt die genaue Silanmenge von dem Substltuenten R ab.
In dem hydrolysierbaren. Anteil der für die Herstellung der Silsesquioxane verwendeten Silane, können die Reste R" Wasserstoffatome, Alkylreste mit 1 bis 4 C-Atomen, wie Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl- und Butylreste, oder Acetoxyreste und Reste der Formeln -CC2H5, -CH2CH2OCH5 und -CH2CH2OC2H5 bedeuten.
2CH2OCH5 und -CH2CH2OC2H5
009811/1467
— 12 -
Vorzugsweise ist R" ein Methyl- oder Äthylrest, d. h. die Verwendung von Methoxy- oder Äthoxysilanen ist für die Herstellung der Silsesquioxane bevorzugt.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Silsesquioxane können den Latices in Form der kolloidalen Suspension, in der sie hergestellt worden sind, zugefügt werden. Mischpolymerisate und Gemische von Silsesquioxanen können ebenso für die Latices
- . ■
verwendet werden, wie einheitliche Silsesquioxane und die allgemeine Formeleinheit RSiO,y2 umfaßt in gleicher Weise derartige Produkte.
Es ist vorteilhaft, wenn die kolloidalen Suspensionen neutral sind, wenn sie in den Latices verwendet werden. Es wurde festgestellt, daß in einigen Fällen, wenn einige der flüchtigen Bestandteile (Wasser und Alkohol) aus der SiI-sesquioxan-Suspension unter Bildung eines hochviskosen Pseudo-Gels abgezogen wurden, die erhaltenen gehärteten Produkte bei Zugabe eines derartigen Gels zu dem Latex viel fester waren als die Produkte, die durch Zugabe der üblicherweise hergestellten Silsesquioxane erhalten wurden.
Außer den organischen Polymerisaten und den Silsesquioxanen können in den Latices noch andere übliche Zusätze enthalten sein. Beispiele hierfür sind Pigmente, Füllstoffe, Hitzestabilisatoren, Vernetzungsmittel und Härtungskatalysatoren.
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Beispiel 1
40 g Polyäthylacrylat-Latex, der 8,8 % Polymerisatfeststoffe enthielt, wurden mit 40 g einer colloidalen Suspension von Silsesquioxanen aus Einheiten der Formel CH3SiOw2, die 5,5 # Feststoffe enthielt, (die Teilchengröße der Silsesquioxane betrug etwa 125 A°) vermischt. Aus dem erhaltenen Latex wurde bei Raumtemperatur ein Film gegossen und dann 4 Tage lang getrocknet. Zum Vergleich wurde ein Film aus einem identischen Polyäthylacrylat-Latex, ohne jede Beimischung, gegossen. Der mit Silsesquioxanen verstärkte elastomere Polyäthylacrylatfilm war bedeutend fester, als der unverstärkte elastomere PoIyäthylacrylatfilm.
Beispiel 2
g Styrol-Butadien-Latex, der 70 % Polymerisatfeststoffe enthielt, wurden mit 145 g einer colloidalen Suspension von Silsesquioxanen aus Einheiten der Formel CH-zSiO-/^, die 13,8 % Feststoffe enthielt, (die Teilchengröße der Silsesquioxane betrug etwa 200 A°) vermischt. Aus dem erhaltenen Latex wurde bei Raumtemperatur ein Film gegossen und dann getrocknet. Zum Vergleich wurde ein Film aus einem identischen Styrol-Butadien-Latex, ohne jede Beimischung,
0Q981 1/U67 . i4 -
D T 7 (180) E
42 12, 6 (350) l6o
72 24, 525
gegossen. Die Härte (D), Zugfestigkeit (T) in kg/cm (p-.s.i.) und die prozentuale Dehnung (E) der gummiert igen Filme wurden gemessen. Die gemessenen Eigenschaften der Filme sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:
Nur Polymerisat
Polymerisat und Silsesquioxan
Beispiel 3
f Praktisch die gleichen Ergebnisse wurden bei Verwendung der nachstehend aufgeführten Latexarten erzielt:
(A) Äthylmethacrylat
j (B) Styrol
! (C) Polysulfid
(D) Vinlchlorid
(E) Chloropren
(F) Methylmethacrylat-Dimethylsiloxan
Beispiel 4 · -
Wurden an Stelle des in den vorstehenden Beispielen verwendeten MethylsIlsesquioxans 10 bis 200 Gew.-Teile der unten aufgeführten Silsesquioxane, mit einer Teilchengröße
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- 15 -
zwischen 10 und 1000. A°, verwendet, wurden praktisch gleiche Ergebnisse erzielt:
(A) (B) (C)
(D) CP5CH2CH2SiO572
(E) Mischpolymerisat aus CH5SiO572 und CgH5SiO572
(P) Gemisch aus CH5SiO572 und C2H5SiO572
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Claims (2)

  1. Patentansprüche :
    1,- Mittel zur Verfestigung und/oder Verstärkung von organischen Latex-Polymerisaten, gekennze ichnet durch einen Gehalt an Silsesquioxanen mit einer Teilchengröße im Bereich von 10 bis 1000 A°, die aus Einheiten der Formel
    aufgebaut sind, worin R Methyl-, Äthyl-, Vinyl-, Phenyl- und/oder J5,J,>-Trifluorpropylreste bedeutet.
  2. 2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form einer colloidalen Sus· pension organischen Latices zugefügt werden.
    00 981 1/1 A67
DE1669929A 1965-10-22 1966-10-19 Verstärken von aus organischen Latex-Polymeren hergestellten Produkten Expired DE1669929C3 (de)

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