DE1704706A1

DE1704706A1 - Lagerfutter und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1704706A1
Application number: DE1967H0063318
Authority: DE
Inventors: Mccloskey Albert Richard
Original assignee: Heim Universal Corp
Current assignee: Incom International Inc
Priority date: 1966-07-21
Filing date: 1967-07-19
Publication date: 1972-02-24
Also published as: GB1203082A; BE710205A; DE1704706B2; AT298897B; NL6710096A; DK124425B; DE1775868A1; CH519662A; GB1203081A; GB1203083A; SE365853B; DE1704706C3; US3471207A

Description

Dr.-Ing. Wilhelm Beichel

Frankfurt/Main-l
Parksfraße 13

P 17 04 706.2 12. Mai 1969

The Heim Universal Company ReLi-Gu-5251

Lagerfutter und Verfahren -zu seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf ein unter Verwendung von Harz hergestelltes Lagerfutter und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung. Das Putter ist insbesondere für Kugelgelenklager, Pendellager sowie für Lagerbüchsen geeignet. Der Einfachheit halber wird im folgenden nur von Lagern gesprochen.

Es ist bekannt, zum Schmieren von Lagern flüssige Schmiermittel, wie Öle oder Fette, zu verwenden. Abzuschmierende Lager müssen jedoch sorgfältig konstruiert sein, damit das fj

Öl oder Fett eine Zeitlang im Lager bleibt. Selbst bei den besten Lagerkonstruktionen muß man zu bestimmten periodisehen Zeitabständen Öl nachfüllen. Falls kein Öl nachgefüllt wird, weil die Lager entweder unzugänglich sind oder nicht richtig gewartet werden, laufen sie sich trocken und nutzen sich schnell ab.'

Ei3 wurden bereits große Anstrengungen unternommen, Lager unter Verwendung von trockenen Schmiermitteln herzustellen. Dazu benutzte man beispielsweise verschiedenartige Kunststoffe, Graphit oder besondere Chemikalien. Diese Trockenschmiermittel sind aber im allgemeinen sehr weich und werden

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daher unter der Einwirkung von schweren Belastungen deformiert. Sehr oft wird abei das Schmiermittel aus den Lagern herausgequetscht. Es kommt aber auch häufig vor, daß die lager lose werden und dann schnell auslaufen. Ferner ist es sehr schwierig, das Trockenschmiermittel mit einem Lagerteil zu verkleben.

Es besteht heute eine große ifeichfrage nach einem Lager, dessen Lagerfutter zur Erzeugung einer gut gleitenden Oberfläche einen trockenen Selbstschmierstoff enthält. Der Schmierstoff soll auch bei großen und lang andauernden Belastungen verschleißfest sein. Ferner besteht das Bedürfnis nach einem einfachen und zweckmäßgen Verfahren zum Herstellen derartiger Lager.

Um die obigen Schwierigkeiten zu beseitigen ist das eingangs beschriebene Lagerfutter nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Harz bereits vor dem Einsetzen des Futters in ein Lager ausgehärtet ist und daß das Harz einen Teil eines Gemisches bildet, das geätzte Polytetrafluoräthylen-Teilchen oder -Fäden enthält.

Das erfindungsgemäße Lagerfutter enthält das selbstschmierende Polytetrafluoräthylen vorzugsweise in Flocken- oder Pulverform. Zweckmäßigerweise ist das Polytetrafluoräthylen mit einem Träger oder einer Trägerschicht verklebt.

Das erfindungsgemäße Lagerfutter wird dadurch hergestellt, daß zunächst eine Masse oder ein Gemisch aus einem Epoxidharzkleber und aus geätzten Polytetrafluoräthylen-Teil-

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chen auf den Träger aufgebracht wird. Sobald sich das Harz verfestigt hat, wird das Lagerfutter unter gleichzeitiger Hitze- und Druckeinwirkung ausgehärtet. Die ausgehärtete und glatt gepreßte Masse weist gute Selbstschmiereigenschaften und eine gute Tragfähigkeit auf. Die Preßmasse ist hinreichend biegsam, so daß sie in Form von zylindrischen Lagerbuchsen ausgebildet werden kann.

Das erfindungsgemäße lagerfutter kann auch dadurch hergestellt werden, daß ein Kleber in die Zwischenräume eines selbstschraierenden Kunststoffgewebes eingebracht wird, und zwar unter hohem Druck und bei gleichzeitiger Wärmeeinwirkung, um den Kleber auszuhärten. Der Druck soll hinreichend groß sein, um die Päden des Gewebes zusammenzupressen und das Gewebe zu glätten. Der beim Pressen ausgehärtete Kleber hält das Gewebe in dem plattgepreßten Zustand fest. Das auf diese Weise bearbeitete Gewebe ist immer noch hinreichend biegsam, so daß es als Lagerbuchse ausgebildet werden kann. Die weitere Ausbildung des Lagerfutters und das Verfahren zu seiner Herstellung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Lager vor dem Zusammenbau.

Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 dargestellte Lager nach dem Zusammenbau.

Fig. 3 ist ein Querschnitt durch ein bekanntes, mit einem Klebemittel durchtränktes Gewebe.

Fig. 4 ist ein Querschnitt durch ein mit einem Klebemittel durchsetztes Gewebe gemäß der Erfindung.

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Pig. 5 zeigt ein weiteres erfindungsgemäß ausgebildetes Lager vor dem Zu3aminenbau.

Pig. 6 zeigt das in Pig. 5 dargestellte Lager nach dem Zusammenbau.

Pig. 7 und 8 zeigen Querschnittsabschnitte von zwei verschiedenartigen Lagerfutterpreßmassen, die in dem in Pig. 5 gezeigten Lager verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagerfutters enthält eine Mischung aus einem wärmehärtbaren Harz und aus einem selbstschmierenden, hitzebeständigen Kunststoff, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen (Teflon). Vorzugsweise enthält die Masse oder Mischung zu etwa gleichen Volumenteilen ein Epoxidharz (Resiveld R 7119), hergestellt von H.B. Puller Comp., St. Paul, Minnesota) und ein Polytetrafluoräthylen-Pulver. Das Polytetrafluoräthylen-Pulver kann man kaufen oder aus handelsüblichen Polytetrafluoräthylen-Platten herstellen, indem man das Material in eine Drehbank einspannt und bei einer hohen Rotationsgeschwindigkeit mit einer Peile bearbeitet. Anstelle des Polytetrafluoräthylen-Pulvers können auch Polytetrafluoräthylen-Plocken mit Polytetrafluoräthylen-Pas er η verwendet werden. Die Pasern können beispielsweise 0,4 mm lang sein. Die Polytetrafluoräthylen-Teilchen können chemisch geätzt werden, so daß sie besser verklebt werden können.

Die Masse oder das Gemisch aus Epoxidharz und Polytetrafluoräthylen-Pulver kann durch Aufstreichen, Aufsprühen oder durch ein ähnliches Verfahren auf den Träger gebracht werden. Der Träger kann beispielsweise ein Gewebe aus einer Polyester-Stapelfaser (Dacron), Glasfaser, Aluminiumfolie oder aus einem ähnlichen Stoff sein. Zur besseren Schmierfähigkeit kann man eine weitere Schicht aus Polytetrafluoräthylen-Pulver oder -Plocken auf derjenigen Lagerfutteroberfläche auftragen, die bei dieser Art der Lagerfutterherstellung von der Trägerschicht am weitesten entfernt liegt.

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Weiterhin kann man die Putt eroberfläche für diesen Zweck mit einem geeigneten festen Schmiermittel, beispielsweise Moiyb-'dändisulfid, bestauben. Neben den guten Schmiereigenschaften vermindert dieser Aufbau die Lagerreibung. Dies wird durch den Ilarzüberzug und durch das Ausglätten der Unebenheiten an der Grenzfläche zwischen dem Lagerfutter und dem Lagerinnenteil erreicht. Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig, Molybdändisulf id oder ein anderes Trockenschmiermittel zu verwenden, da Polytetrafluoräthylen selbst ausgezeichnete Schmiereigenschaften hat. Die Harzmasse wird auf der Trägerschicht -ausgehärtet , was normalerweise etwa einen Tag dauert.

Das auf diese Weise aufgebaute Lagerfutter wird zwischen zwei ebene Platten einer Hochdruckpresse gebracht. Die Druckplatten, die für ein bevorzugtes Klebemittel (Eesiveld) auf eine Temperatur zwischen 175 ⁰C bis 205 ⁰C, vorzugsweise 190 ⁰C, erhitzt sind, üben auf die Masse einen Druck zwischen 28 bis 70 kg/cm (vorzugsweise 42 kg/cm ) aus. Dieser Zustand wird für etwa eine halbe Stunde beibehalten. Der Preßdruck wird lediglich kurzzeitig verringert, so daß Gase entweichen können.

Zur schnelleren Herstellung kann man einen Schichtkörper aufbauen. Man nimmt dabei als Unterlage eine rostfreie Stahlplatte, eine Gleitbahn aus reinem Polytetrafluoräthylen (Teflon), ein nicht ausgehärtetes Lagerfutter, eine weitere Schicht aus reinem Polytetrafluoräthylen, ein weiteres nicht ausgehärtetes Putter usw. Der auf diese Weise aufgebaute Schichtkörper wird auf seiner Oberseite ebenfalls mit einer rootfreien Stahlplatte abgedeckt. Die Gleitbahnen aus reinem Polytetrafluoräthylen sollen ein Verkleben des Harzes mit den utarron Gtahlplatton vorhindern. Die Dicke eino3 derartig aufgooehichtoten Stapels iat jedoch begrenzt, und zwar dadurch, daß bei einem zu dicken Stapel die mit Klebemittel versehenen Putter die erforderliche Aushärttemperatur nicht erreichen. Aua diesem Grund und auch zur Erzielung einer besseren roechaniochen Festigkeit kann man weitere rostfreie Stahlplatten

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einschieben, die auf beiden Seiten mit Gleitplatten aus PoIytetrafluoräthylen umgeben sind.

Aufgrund des bereits beschriebenen Vorganges wird das Harz (Kesiveld) ausgehärtet. Dabei wird das Harz polymerisiert. Dies ist ein nicht umkehrbarer Vorgang. Die Polytetrafluoräthylen-Teilchen verkleben dabei mit dem Träger und werden unverrückbar festgehalten. Nach der Aushärtezeit wird das glattgepreßte Futter der Presse entnommen. Las Putter ist biegsam und kann sehr leicht in eine zylindrische oder röhrenartige Porra gebracht werden.

Dann wird eine weitere nicht ausgehärtete Harz3chicht auf das Putter aufgebracht, und zwar insbesondere auf den Putterträger. Man läßt diese zweite Harzschicht härten, beispielsweise einen Tag lang. Bei dieser Harzschicht handelt es sich vorzugsweise um dasselbe Epoxidharz, das. vorher verwendet wurde, obwohl man auch andere Klebemittel verwenden könnte. Derartige Klebemittel können als PiIm oder Polie gekauft werden.

Wie man aus dem in Pig. 5 gezeigten Querschnitt sieht, wird das Putter 30 mit der nichtgehärteten zweiten Harzschicht und mit der Trägerschicht 50 röhrenförmig ausgebildet und zwischen einen zusammenpreßbaren oder zusammenstauchbaren metallischen Außenkörper und einen Innenkörper eines Kugelgleitlagers gebracht. Die Körper 10 und 20 sind mit miteinander angepaßten konkaven bzw. konvexen Plächen versehen. Das Lager wird dann unter Druck zusammengepreßt oder zusammengestaucht. Dies kann dadurch geschehen, daß man eine schräg zulaufende Porm über das Außenteil preßt, um das in Pig. 6 gezeigte zusammengebaute Lager zu bilden.

Da die Polytetrafluoräthylen-Teilchen in dem ausgehärteten Harz, das mit der Trägerschicht verklebt ist, fest in ihrer Lage gehalten werden, woi3t da3 erfindungsgemäßc Lagerfuttor koino nachtoilißon federnden Eigenschaften auf, wie os boi

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den bekannten lettern aus Geweben der EaIl war. Das erfindungsgemäße Lagerfutter wird daher nach dem Stauch- oder Kontrakt ionsVorgang durch schwere Belastungen nicht mehr deformiert. Aus diesem Grunde können enge und gleichförmige Toleranzen zwischen den inneren und äußeüen lagerteilen gewährleistet werden.

Nach dem Zusammenbau und Zusammenpressen wird das Lager in einen Ofen gebracht und auf eine Temperatur erhitzt, die etwas geringer ist als die bei dem ersten Aushärtvorgang benutzte Temperatur, d.h. etwa 177 ⁰C für ein bevorzugtes Klebemittel (Resiveld). Eine etwas niedrigere Temperatur reicht aus, um die zweite Harzschicht auszuhärten und das zusammengesetzte Putter 30 mit dem Außenteil 10 zu verkleben. Da diese Temperatur etwas geringer ist als die Temperatur beim ersten Aushärtvorgang, wird die an das Innenteil oder den Innenring 20 angrenzende Schmierfläche des Lagerfutters während dieses zweiten Wärmevorgangs nicht erweicht. Auf diese Weise entsteht keine unerwünschte Verklebung zwischen dem Lagerfutter 30 und dem Innenring 20. Wenn es wünschenswert ist, dann kann man das Lagerfutter 30 mit seiner Harzunterlage gegenüber dem inneren Laufring 20 anordnen, so daß es mit ihm verklebt.

Die Figuren 7 und 8 zeigen einen Querschnitt durch zwei Lagerfutter, von denen das eine zusätzliche Tetrafluoräthylen-Teilchen an seiner selbstschmierenden oberen Fläche enthält.

Das erfindungsgemäße Lagerfutter wird vorzugsweise aus einem mit Polytetrafluoräthylen-Fäden ausgebildeten Gewebe hergestellt. Ein derartiges Gewebe kann eine einzige Gewebelage oder ein zusammengesetztes Doppelgewebe mit Polytetrafluoräthylen-Fäden enthalten, die mit anderen besser verklebbaren ■ Fäden, beispielsweise aus Baumwolle oder Polyester (Dacron), verwebt'sind. Ein derartiges Gewebe wird beispielsweise von der Rüssel Manufacturing Company hergestellt.

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Ein nicht ausgehärtetes hitzehärtbares Harz, "beispielsweise das bereits erwähnte Epoxidharz (Resiveld R-7119), wird auf . die eine Oberfläche des Gewebes aufgetragen. Das Harz kann durch Aufstreichen, Sprühen oder Aufwalzen aufgebracht' werden. Die der mit Harz gegenüberliegenden Oberfläche wird ebenfalls mit einem geeigneten festen Schmiermittel bestaubt, beispielsweise mit Molybdändisulfid.

Das auf der einen Seite mit einem Harzüberzug versehene Gewebe . wird zwischen die Druckplatten einer Hochdruckpresse gebracht. Während des Pressens werden die Druckplatten erhitzt, wobei die Platten so.lange den Druck ausüben, bis das Harz ausgehärtet ist. Wenn der gleiche Harzkleber (Resiveld) wie bei dem zuerst beschriebenen Verfahren benutzt wird, dann wird etwa die gleiche Temperatur benutzt, die bereits in bezug auf die PoIy-

tetrafluoräthylen-Teilchen weiter vorne angegeben wurde. Der notwendige Druck liegt etwa bei 105 kg/cm , was auch von dem benutzten PoIytetrafluoräthylen-Gewebe (Teflon) abhängt.

Zur schnelleren Herstellung kann wieder das bereits erwähnte Schichtverfahren angewendet werden, bei dem abwechselnd Schichten aus nicht gehärteten Lagerfuttern und Gleitbahnen aus Polytetrafluorethylen zwischen rostfreie Stahlplatten gelegt werden.

Nach dem Aushärtevorgang wird das durchsetzte oder durchtränkte Gewebe aus der Presse herausgenommen. Das auf diese Weise behandelte Gewebe ist biegsam, so daß es sehr leicht röhrenförmig ausgebildet werden kann. Allerdings ist es nicht so biegsam, wie'das ursprüngliche Gewebe. Beim Biegen des Gewebes treten keine Risse auf, und das ausgehärtete Klebemittel trennt sich nicht von den Gewebefasern.

Auf dem zusammengepreßten Gewebe wird dann eine weitere nicht ausgehärtete Harzschicht aufgetragen. Bei einem Doppelgewebe wird die zweite Schicht auf diejenige Seite aufgebracht, auf der sich die besser verklebbaren Fasern befinden. Diese zweite Ilarzschicht kann ebenfalls auf das Gewebe aufgestrichen werden,

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obgleich, auch, andere Verfahren zum Aufbringen des Harzes an- ' gewendet werden können.

Wie in Pig. 1 gezeigt ist, wird das zusammengepreßte- Gewebe mit der zweiten nicht ausgehärteten Harzschicht 3 als Hohlzylinder ausgebildet und zwischen den dehnbaren oder zusammenstauchbaren metallischen Außenteil oder äußeren Laufring und den.Innenteil oder inneren Laufring 2 eines Kugelgleitlagers gebracht. Die Laufringe 1 und 2 weisen einander angepaßte konkave bzw. konvexe Flächen auf. las Lager wird dann unter Anwendung von Druck zusammengezogen, um das in Pig. 2 gezeigte zusammengebaute Lager zu bilden.

Da die Pasern des zusammengepreßten Lagerfutters von.dem aus-■ gehärteten Harz fest in ihrer Lage gehalten werden, zeigt dieses erfindungsgemäße Lagerfuttergewebe keine federnden Eigenschaften wie die bekannten Gewebe. Das erfindungsgemäße Lagerfutter wird daher nach dem Zusammenziehen oder Zusammenbau unter Einwirkung von schweren Belastungen nicht deformiert, Auf diese Weise kann man enge und gleichförmige Toleranzen zwischen den inneren und äußeren Lagerteilen aufrechterhalten.

Nach dem Zusammenpressen und Zusammenbau wird das Lager in einen Ofen gebracht. Unter Einwirkung von Hitze wird die zweite Harzschicht ausgehärtet und dabei das Polytetrafluoräthylen-Gewebe 3 mit dem äußeren Laufring verklebt. Wenn es wünschenswert ist, dann kann man das Gewebe mit seiner Klebeoberfläche gegenüber dem inneren Laufring 2 anordnen, so daß das Putt er mit dem Innenring des Lagers verklebt.

Pig. 3 zeigt ein Polytetrafluoräthylen-Gewebe, das nach einem herkömmlichen Verfahren mit einem metallischen Träger verklebt wurde. Hierbei sieht man die Dispersion des Harzklebemittela 6 in einem Schmiermittelgewebe, das auf herkömmliche Art hergestellt wurde. Bei den bekannten Verfahren wird nicht der hohe Druck angewendet, wie bei der Erfindung. Das Klebe-

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mittel 6 fließt daher bei den herkömmlichen Verfahren nur in die Zwischenräume zwischen der Kette 4 und dem Schuß 5 des Gewebes. Außerdem bildet das Klebemittel 6 auch eine Schicht auf der Rückseite des Gewebes.

Die Fig. 4 zeigt im Gegensatz dazu ein Gewebe, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Unter der Einwirkung des hohen Druckes wird das Klebemittel 6 nicht nur zwischen die Kette und den Schuß des Gewebes gebracht, sondern auch zwischen die einzelnen Fasern 7 gepreßt, die einen Gewebefaden bilden. Das Klebemittel 6 verklebt daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahrens sowohl die Fasern als auch die Fäden. Das Klebemittel hält dann die Gewebefäden in ihrer gepreßten Form fest. Wie bei dem herkömmlichen Verfahren, so wird auch auf der Rückseite des Gewebes eine Klebeschicht gebildet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verklebt das Klebemittel mit dem in Fig. 1 gezeigten Metallkörper 1 und umschließt eine beträchtliche Anzahl der Fasern in einem Gewebefaden. Dadurch wird ein wesentlich besseres mechanisches Verkleben als früher erreicht.

Obwohl die erfindungsgemäße Ausführungsform den Bau von Kugelgleitlagern erläutert, kann man das beschriebene Verfahren auch zum Herstellen von Lagerbuchsen oder anderen Lagerteilen verwenden. In diesen Fällen haben dann die Außenteile oder äußeren Laufringe 1 bzw. 10 und die Innenteile oder inneren Laufringe 2 oder 20 gerade einander angepaßte Flächen.

Ein Lagerfutter kann beispielsweise auch dadurch hergestellt werden, indem man ein reines Klebemittel auf einem Trägerstoff aufträgt und dann Polytetrafluoräthylen-Teilchen auf der selbstschmierenden Lagerfutteroberfläche aufbringt. Die Polytetrafluoräthylen-Teilchen und das Polytetrafluoräthylen-Gewebe kann auch aus Polytetrafluoräthylen, das Kohlenstoff als Füllstoff (erhältlich von der Garlock Packing Company) enthält, hergestellt werden. Ferner kann man im Falle eines gewebten

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Lagerfutters das Epoxidharz auf beiden Seiten des Gewebes auftragen, so daß das Harz die Gewebezwischenräurae besser durchsetzt, wenn, sich das Gewebe zwischen den beheizten Druckplatten befindet. Bei einem gewebten Trägermaterial kann dieses Material aus Metalldraht hergestellt sein, oder es kann sich um ein Gewebe handeln, das zum Teil aus Metalldraht und zum Teil aus einem anderen Material besteht. Der Metalldraht verleiht dem lutter die Eigenschaft, hohen Temperaturen zu widerstehen.

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Claims

Patentansprüche

1. Unter Verwendung von Harz hergestelltes Lagerfutter, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz bereits vor dem Einsetzen des Putters in ein Lager ausgehärtet ist und daß das Harz einen Teil eines Gemische bildet, das geätzte Polytetrafluoräthylen-Teilchen oder -Päden enthält.

2. Lagerfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Lagerfutter eine Trägerschicht oder einen Träger aufweist, auf dem das Geraisch ausgehärtet wird.

3. Lagerfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Polytetrafluoräthylen pulverförmig ist oder in Porm von flockenartigen Pasern vorliegt..

4. Lagerfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Polytetrafluoräthylen eine aus Päden gewebte Schicht darstellt, daß die Päden flach gepreßt sind und daß das ausgehärtete Harz die Päden völlig umgibt und sie mit einem Träger fest verbindet.

5. Verfahren zum Herstellen eines Lagerfutters nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Polytetrafluoräthylen-Teilchen chemisch geätzt werden, daß die geätzten Teilchen mit einem nicht ausgehärteten Harz gemischt werden, daß das Gemisch in die PoriD eines _; Lag er futter s gebracht wird und daß das Harz ausgehärtet wird.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Gemisch vor dem Aushärten des Harzes auf einen Träger oder einen Grundwerkstoff aufgetragen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein nicht ausgehärtetes Klebmittel auf den Träger aufgebracht wird und daß das Klebmittel erst nach dem Einbringen des Bitters in einen Lagerring ausgehärtet wird.

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