DE1961487A1 - Multi-layer ski and process for its manufacture - Google Patents
Multi-layer ski and process for its manufactureInfo
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Description
Case 6367 DEUTSCHE SEMPERIT GUMMIWERK GES,M.B.H. Case 6367 GERMAN SEMPERIT GUMMIWERK GES, MBH
Lehrschichtenski
und Verfahren zu seiner Herstellung Teaching class skis
and its method of manufacture
Als Gleitkufeη für den Skilauf sind seit altersher entsprechend geformte Holzleisten verwendet xrorden. Man stellte sehr bald fest, daß nicht nur sur besseren Gewichtsverteilung des Skiläufers übor die ganze Länge der Gleitkufe, sondern auch zur sicheren Führung der Skier, insbesondere wenn Kurven gefahren v/erden sollten, es zweckmäßig war, den Ski leicht nach oben zu wölben und ihm damit eine elastische Vorspannung zu geben. Da insbesondere die Esche als elastisches Holz bekannt geworden ist, war es die Esche, daneben die schwedische Birke, Hickory und dgl«, aus denen die Skiervorzugsweise verfertigt wurden.As a Gleitkufeη for skiing have always been appropriate shaped wooden strips used xrorden. It was soon discovered that not only for better weight distribution of the skier over the entire length of the skid, but also for safe Guiding the skis, especially when turning corners, it was advisable to curve the ski slightly upwards and thus to give it an elastic pretension. Since in particular the ash has become known as elastic wood, it was the ash, next to it the Swedish birch, hickory and the like « where the skis were preferably made.
In weiterer Folge stellte es sich heraus, daß mit einer einfachen, wenn auch etwas vorgeformten Holzleiste das Auslangen nieh'c gefunden werden konnte, da die elastische Vorspannung unter der Belastung des Skiläufers zu rasch nachließ und außerdem den in verschiedenen Situationen auftretenden plötzlichen Belastungen zu wenig V/iderstand entgegengesetzt wurde. Dadurch kam es häufig zu Brüchen. Diesen Problemen begegnete man durch den Einsatz mehrschichtiger verleimter Skier,die sehr häufig auch aus einzelnen Streifen, Leisten od.dgl* verschiedener Holzsorten aufgebaut wurden und noch werden. Einen weiteren Fortschritt brachten in den letzten Jahren die glasfaserverstärkten Kunstharzlaminate, die insbesondere die beiden erwähnten Probleme sehr stark reduzierten. ·Subsequently it turned out that with a simple, even if a slightly preformed wooden strip was no longer sufficient could be, since the elastic pretension decreased too quickly under the load of the skier and also the in Sudden loads occurring in various situations were countered with too little resistance. Because of that it happened often to breaks. These problems were countered by using multi-layer glued skis, which very often also consist of individual skis Strips, strips or the like * of different types of wood were and will be built up. Brought another advance In recent years the glass fiber reinforced synthetic resin laminates, in particular, the two problems mentioned very strongly reduced. ·
;:it der steigenden Elastizität der Gleitkufen - selbst unter Vermeidung einer zu starken Versprodung - traten jedoch neue Probleme auf, besonders bei der modernen Skilauftechnik und bei den zunehmenden Geschwindigkeiten. Die.sehr langen, leicht nach oben gewölbten und sehr elastischen Skier, insbesondere deren Spitzen und Enden beginnen bei kleinsten Unebenheiten, insbesondere balm teilweisen Abheben des Ski's vom Boden, wie es beim modernen Skilauf und den derzeitigen Pisten unvermeid-;: it the increasing elasticity of the skids - even under Avoidance of excessive embrittlement - however, new ones occurred Problems arise, especially with modern skiing technique and increasing speeds. The. Very long, light upwardly curved and very elastic skis, especially their tips and ends start with the smallest bumps, especially balm partial lifting of the ski from the ground, like it is inevitable in modern skiing and the current slopes
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lieh und üblich ist, zu flattern, und zu vibrieren-. Dies beeinträchtigt jedoch die Lauf ruhe und Stabilität des Ski's, sowie seine, Führung.borrowed and is customary to flutter and vibrate-. this however, affects the smoothness and stability of the ski, as well as his, leadership.
Nun hat man sich bisher zwar bereits mit diesem Problem auseinandergesetzt. Die wenigen dafür vorgeschlagenen Lösungen geben jedoch keinesfalls befriedigende Ergebnisse. Da.-ra gehört 2.3. eine nach der österreichischen Patentschrift 187.028 stoischen der Bindung und der Skispitze angebrachte, dämpfende Torsionsstange; die nach den österreichischen Patentschriften 235.13ο, 244.8I7 oder 254.341 vorgeschlagenen v/elligen oder profilierten Deckblätter oder Keileinlagen, z.B. aus glasfaserverstärktem Polyesterharz oder Holz, die eine federnde und dämpfende Wirkung haben sollten. Auch die in der Ö.P. 194.764 vorgeschlagene Kernfüllung mit einem inerten anorganischen Füllmaterial führt durch die Skibewegungen zu einem raschen Zerreiben dieses Materials und hat daher in der Praxis keine Anwendung gefunden.So far this problem has already been dealt with. The few solutions proposed for this purpose, however, by no means give satisfactory results. Da.-ra heard 2.3. a stoic one attached to the binding and the ski tip according to the Austrian patent specification 187.028, damping torsion bar; those according to the Austrian patent specifications 235.13ο, 244.8I7 or 254.341 proposed v / elligen or profiled cover sheets or wedge inserts, e.g. made of glass fiber reinforced polyester resin or wood, which have a resilient and should have a dampening effect. Also in the Ö.P. 194,764 proposed core filling with an inert Inorganic filler material leads to rapid grinding of this material due to the ski movements and therefore has in found no application in practice.
Man hat sich bisher im wesentlichen auf eine Verbesserung der Bruchfestigkeit, Biegefestigkeit, Biegungssteifigkeit und eine seitliche Beständigkeit der elastischen Eigenschaften konzentriert. Aber selbst eine Veränderung der Biegesteifigkeit in verschiedenen Zonen über die Länge des Ski's bringt keine Lösung des Dämpfungsproblems.So far, one has essentially focused on improving the breaking strength, flexural strength, and flexural rigidity a lateral persistence of elastic properties concentrated. But even a change in bending stiffness in different zones along the length of the ski no solution to the attenuation problem.
Erfindungsgemä.?; wird hingegen ein Ilehrschichtenski vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er wenigstens eine streifen-, band- oder dgl. -förmige Ein- und/oder Auflage aus einem vorzugsweise vernetzten, elastomeren Kunststoffmaterial enthält, welches eine relative Dämpfung von wenigstens 8 Ja, vorzugsweise wenigstens Io fj (gemessen nach der Biegewellenmethode bei loo Hz) aufweist. Durch die erfindungsgemäße Kombination der im Skibau an sieh bekannten elastischen Materialschichten, wie z.B. Holz, glasfaserverstärktem Kunstharz, Aluminium öd. dgl. mit Materialien von hohem Dämpfungswert können die erwünschten Festigkeits- und Biegesteifigkeitseigenschaften bei hoher bleibender Elastizität beibehalten werden,According to the invention?; on the other hand, an Ilehrschichtenski is proposed, which is characterized in that it contains at least one strip, ribbon or the like has at least Io fj (measured by the bending wave method at loo Hz). The inventive combination of the elastic material layers known per se in ski construction, such as wood, fiberglass-reinforced synthetic resin, aluminum, etc. Like. With materials with a high damping value, the desired strength and flexural strength properties can be retained with high permanent elasticity,
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BADBATH
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der Ski erhält jedoch dadurch trotzdem ein optimales Dämpfungsverhalten bei beginnendem Plattern oder Vibrieren der Skispitzen oder -enden. Diese Schwingungen klingen durch die erfindungsgemäßen Ein- oder Auflagen sehr rasch ab.However, this still gives the ski optimal damping behavior when the ski tips or ends start to flap or vibrate. These vibrations die away very quickly due to the inserts or pads according to the invention.
Es ist leicht einzusehen, daß der Dämpfungseffekt umso besser sein wird, d.h., daß die Schwingungen umso rascher abklingen werden, je mehr dämpfendes Material in dem Ski untergebracht werden kann und je weniger Brückenbildung zwischen den nichtdämpfenden Materialien besteht. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der gegenständlichen Erfindung werden daher an sich bekannte Schichten mit elastischer Vorspannung, wie z.B. aus glasfaserverstärktem Kunststoff, Aluminium od.dgl. völlig von dem dämpfenden Material umhüllt.It is easy to see that the damping effect will be the better, that is, the more damping material can be accommodated in the ski, the more rapidly the vibrations will subside, and the less bridging there is between the non-damping materials. In a particularly advantageous embodiment of the present invention, layers known per se with elastic pretension, such as, for example, made of glass fiber reinforced plastic, aluminum or the like, are therefore used. completely enveloped by the damping material.
Die für die erfindungsgemäßen Ein- oder Auflagen in Frage kommenden Bestandteile eines Kehrschichtenski's sind insbesondere der Laufflächenbelag, der Oberbelag, die Seitenflächen und die Keileinlage.The components of a reversible ski that are suitable for the inserts or pads according to the invention are in particular the tread surface, the top surface, the side surfaces and the wedge insert.
Während man ursprünglich die Laufseite der Skier zur Verbesserung der Gleiteigenschaften nur mit einem dünnen Wachs-, später mit einem Lackübersug versehen hatte, ging man in letzter Zeit besonders au? eine Beschichtung der Lauffläche mit Polyäthylen über, welches unter Gestimmten Bedingungen hervorragende Gleiteigenschaften bietet. Der Nachteil eines solchen Laufbelages liegt jedoch einerseits in seiner geringen Kratzfestigkeit, andererseits in seiner verstärkung der elastischen Eisenschaften, womit er der Dämpfung von Schwingungen entgegenwirkt. Zwar verwendet man zur Verbesserung der Härte ohnedies Niederdruckpolyäthylen, doch kommt es bei diesem immer noch zu tiefen Kratzern beim Fahren über eisige oder nur geringfügig apere Stellen. Durch die "Verwendung des Kiederdruckpolyäthylen kommt es außerdem bei tiefen Temperaturen zu einer zusätzlichen Versprödung; besonders wenn die Skier über Nacht im Freien stehen, können Spannungen auftreten, die sogar zu, wenn auch geringfügigen, Verwerfungen führen können, wodurch jedoch wiederum die, wie erwähnt, heute besonders erforderliche exakte Skiführung beeinträchtigt wird.While originally the running side of the skis was only used with a thin wax to improve the sliding properties, later with a paint overspray, one has been particularly bothered lately. a coating of the running surface with polyethylene about, which offers excellent sliding properties under certain conditions. The disadvantage of such a tread is, however, on the one hand in its low scratch resistance, on the other hand in its reinforcement of the elastic properties of the iron, with which it counteracts the damping of vibrations. It is true that low-pressure polyethylene is used to improve the hardness, but this still results in deep scratches when driving over icy or only slightly apere Place. The "use of Kiederdruckpolyäthylen there is also an additional embrittlement at low temperatures; Especially when the skis are left outside overnight, tensions can arise which even lead to, albeit minor, Can lead to distortions, which in turn, as mentioned, now particularly required exact ski guidance is affected.
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Besondere wichtig ist es des weiteren nach der Erfindung, die Seitenflächen der Skier, die bisher z.B. aus Melamin- oder riarnstoffharzen gebildet waren, aus einem-dämpfenden Material mit den oben angegebenen Eigenschaften zu fertigen, um die erwähnte schädliche Brückenbildung zwisehen den üblicherweise über und unter der Kerneinlage führenden Schichten mit starker elastischer Vorspannung zu verhindern.It is particularly important according to the invention, the side surfaces of the skis, which were previously made of, for example, melamine or raw resins were formed from a damping agent To manufacture material with the properties specified above in order to avoid the aforementioned harmful bridging between the usual to prevent layers with strong elastic pretensioning above and below the core insert.
Diese Kern-, oder Keileinlage wurde bisher aus blockverlei'mtem Holz, PVC, Wabenkoiistruktionen od.dgl» ausgebildet. Alle diese Einlagen geben jedoch eine .relativ .harte Verbindung, tragen zu wenig Dämpfung bei, und sind --wie" insbesondere z.B. PVC - bei tiefen Temperaturen zu steif. Hier unterscheidet sich ein erfindungsgemäßer Ski mit einer Kern- bzw. Keileinlage aus dämpfendem Material besonders vorteilhaft von bisher bekanntgewordenen Konstruktionen. Um Gewicht "zu" sparen, wird diese Einlage vorzugsweise profiliert ausgebildet,'wobei es besonders zweckmäßig ist, die Ausnehmungen an der Unterseite vorzusehen, um der Verankerung von Schrauben genügend Halt zu bieten, die für die Befestigung der Bindung von oben her erforderlich sind.This core or wedge insert was previously made of block-lending Wood, PVC, honeycomb structures or the like. All however, these inserts give a relatively hard connection, contribute too little attenuation and are - like "especially PVC, for example - too stiff at low temperatures. This makes a difference a ski according to the invention with a core or wedge insert made of damping material particularly advantageous from previously known constructions. To "save" weight, this insert is preferably formed profiled, 'wherein it is particularly useful, the recesses on the underside to provide sufficient support for the anchoring of the screws for the attachment of the binding from above are required.
Während Holz ein logarithmisches Dekrement der Schwingungsabnahme von 0,02 bis 0,02 entsprechend 1 bis 2 % relativer Dämpfung aufweist, die für die Beschichtung von Glasfasern verwendeten Polyesterharze eine relative Dämpfung von 2 bis 4 c,i, thermoplastische Kunststoffe eine solche von 3 bis 7 % und die gelegentlich bereits im Skibau verwendeten, mit hart eingestellten Gummiqualitäten beschichteten Gewebe eine relative Dämpfung von 7 /o aufweisen, liegt die relative Dämpfung von stark gefüllten Gummimischungen bei 26 ^, von halbharten Polyurethanelastomcron bei 11 bis 17 £. Gewisse thermoplastische Polyurethantypen, gelangen auch bei tiefen Temperaturen (z.B. -30 C) noch auf Dämpfungsvier te von 14 bis 26 #.While wood has a logarithmic decrement of vibration decrease of 0.02 to 0.02, corresponding to 1 to 2 % relative damping, the polyester resins used for coating glass fibers have a relative damping of 2 to 4 c , i, thermoplastics a relative damping of 3 to 7 % and the fabrics coated with hard rubber qualities, which are already used occasionally in ski construction, have a relative damping of 7 / o , the relative damping of heavily filled rubber compounds is 26 ^, of semi-hard polyurethane elastomer between 11 and 17 pounds. Certain types of thermoplastic polyurethane achieve a damping factor of 14 to 26 # even at low temperatures (eg -30 C).
Die -erwähnten, besonders gut dämpfenden Materialien weisen jedoch teilweise nicht so gute Gleiteigenschaften auf-wie z.B. Polyäthylen. In einer weiteren Ausbildung der vorliegen-The-mentioned, particularly good attenuating materials show but sometimes not as good sliding properties as e.g. polyethylene. In a further training of the present
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den Erfindung· wird daher ein Mehrschichtenski vorgeschlagen, bei welchem insbesondere die an der Lauffläche und den Seitenkanten sum Einsatz gelangenden dämpfenden Materialien gleitverbeGsemde Zusätze enthalten, wie z.B. Silikon, Pudergraphit, Molybdänsulfid od.dgl. Bestimmte Gummitypeη können mit Hilfe an sich bekannter oberflächlich v/irkender Fluorierungsverfahren gleitfähig gemacht werden.The invention therefore proposes a multi-layer ski, in which in particular those on the tread and the side edges Sliding coverings for the damping materials used Contain additives, such as silicone, powdered graphite, molybdenum sulfide or the like. Certain types of rubber can be used with the help of known surface fluorination processes can be made slippery.
Sin. derartiger Laufflächenbelag kann s.B. nach folgender Rezeptur hergestellt v/erden:Sin. Such a tread surface can see B. according to the following recipe produced v / earth:
linearer, gesättigter Polyester mitlinear, saturated polyester with
einem mittleren MG 2000 460a medium MG 2000 460
1.0221,022
Sine gute Dämpfung zur Verwendung im Aufbau eines erfindungsgerxlijen Mehrschichtenski's weisen insbesondere Materialien mit hoher innerer Reibung, s.B, heterogen vernetzte Produkte auf, zn denen das bereits erwähnte Polyurethan gehört. Solche Produkte besitzen gute Dämpfungseigenschaften, speziell bei niedrige;. Gchwingungszahlen, um weiche es hier besonders geht.Sine good damping for use in the construction of a erfindungsgerxlijen Mehrschichtenski's have, in particular on materials with high internal friction, Sb, heterogeneous cross-linked products, zn which includes the already mentioned polyurethane. Such products have good damping properties, especially at low levels. Vibration numbers, which are particularly important here.
j;in weiterer Vorteil der erfindungsgemä::j zum Binsat;; gelangenden dämpfenden Materialien, insbesondere hochgefüll'oer G.ir.r.iiq-.'alitäton und elastomerer Polyurethane ist die besonders hoho Abricbfestlgkoit, die diejenige von Polyäthylen, auch iricdordrnckpolyäthylen, bei weitem übertrifft, ohne in vergleichbarer T,/eiso bei tiefen Temperaturen zu Versprödungs- oder /crsi-'uirr.inij.oorccheinungen zu führen. Auch die Rit;:feutigi;eit ■-uid clic Gtichausreißfestigkeit der erfindungsgemäß vorgeschlagener. Materialien ist boträehtlie". höher als diejenigen des I-OlyUMiylons. Während letzteres κ,B. eine Abricbfestigkelt. von '■)"' mg nach DIIi au 'v/ei fit, v/erde λ von einer vergleichbaren PoIyircthannrinchuiig u.iter denrelbQ,! ledingUngeX; nur 50 mg abgetragen.j; in another advantage of the inventive: j to Binsat ;; The damping materials used, in particular hochgefüll'oer G.ir.r.iiq -. 'alityon and elastomeric polyurethanes is the particularly high abrasion resistance, which by far exceeds that of polyethylene, also iricdordrnckpolyäthylen, without in comparable T , / eiso at low temperatures to lead to embrittlement or /crsi-'uirr.inij.oorc phenomena. Also the rit;: feutigi; eit ■ -uid clic Gtich pull-out strength of the proposed according to the invention. Materials is boträehtlie ". Higher than that of the I-OlyUMiylon. While the latter κ, B. a Abricbfestigkelt. Of '■)"' mg after DIIi au 'v / ei fit, v / erde λ of a comparable polyircthannrinchuiig u.iter denrelbQ ,! ledingUngeX; only 50 mg removed.
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Schließlich soll noch eine besonders vorteilhafte Ausfuhrungsform der gegenständlichen Erfindung erw&hnt werden, nach v/elcher der gesamte Ski - mit Ausnahme der Stahlkanten und wenigstens einer, vorzugsweise zwei bis drei elastischen Elnlageschichten mit Vorspannung - im wesentlichen aus dem dämpfenden Material besteht.' Ein .solcher Ski ist zweclaraaJBigcrHeise durch direktes Umgießen der die elastische Vorspannung aufweisenden Einlagen, die beispielsweise aus glasfaserverstärkten Kunstharz bestehen können, oder durch direktes Aufvulkanisieren herzustellen. Dabei ergeben sich keine oder nur geringfügige Probleme der Haftung zwischen den Einlagen! und dea dämpfenden Material, welche gegebenenfalls durch an sich bekannte Haftvermittler verringert, bzw. beseitigt werden können.Finally, a particularly advantageous embodiment is intended of the present invention are mentioned, according to v / elcher the entire ski - with the exception of the steel edges and at least one, preferably two to three elastic layers with preload - essentially from the damping Material exists. ' Such a ski is two-way through direct encapsulation of the inserts having the elastic pretension, for example made of glass fiber reinforced synthetic resin can exist, or can be produced by direct vulcanization. There are no or only minor ones Problems of adhesion between the deposits! and dea dampening Material, which, if necessary, by means of adhesion promoters known per se can be reduced or eliminated.
Jedoch kann dieses Verfahren auch für den Fall Verwendung finden, wo nur eine Ein- oder Auflage aus dämpfendem ϊ-laterial vorgesehen ist, die durch direktes Gieren oder Vulkanisieren mit den restlichen Einlagen verbunden x-.rf.rd.However, this method can also be used in cases where there is only one insert or overlay made of damping ϊ-material is provided by direct yaw or vulcanization connected to the rest of the deposits x-.rf.rd.
Es ist wohl verstanden, daß der erfindungsgeisiäSe i-Ieiirscnichtenski auch als Wasserski, oder zur Herstellung von Skibobs, oder anderen Gleitkufen Vervrendung finden kann.It is well understood that the inventor does not think so Can also be used as water skis, or to make skibobs or other skids.
Um die Gleitfähigkeit einer Skilauffiäehe aus dea erfindungs- £emäßen dämpfenden Material zu verbessern, wird welters vorgeschlagen, dem Material etwa 5 bis etwa 50, vorzugsweise etwa 10 bis etwa 20 Gewichtsprozent eines Polyolefins zuzusetzen. Dieses Polyolefin lagert sich nämlich in das elastomere .Kunst-Stoffmaterial ein, schwitzt jedoch bei den Verarbeitungstemperaturen, - da es in dem Material nicht gebunden werden kann aus, und bildet daher eine besonders gut gleitende Oberfläche auf dem Belag aus.In order to determine the sliding ability of a ski run from the invention To improve a suitable damping material, it is suggested that the material about 5 to about 50, preferably about Add 10 to about 20 percent by weight of a polyolefin. This polyolefin is stored in the elastomeric plastic material a, but sweats out at the processing temperatures, - since it cannot be bound in the material, and therefore forms a particularly good sliding surface on the pavement.
Außerdem hat sich jedoch bei dem erfindungsgeioäBen dämpfenden Material ein bisher theoretisch noch nicht erklärbarer, völlig überraschender Effekt eingestellt, Während beispielsweise ein halbhartes Polyurethanelastomer, wie es für die Besohlung von öohuhon verwendet wird, eine Abriebfestigkeit von 40 - 43* das für SkilaufflUchenbeläge bisher verwendete» relativ harteIn addition, however, has set a date theoretically not explainable completely surprising effect in which erfindungsgeioäBen absorbing material example, while a semi-rigid polyurethane elastomer, as used for the soling öohuhon, an abrasion resistance 40-43 * the material used for skiing curse coverings so far " relatively hard
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Polyäthylen eine solche von 98 aufweist, wird durch den Zusatz von. 10 Gowiehtstoilcn eines niedrig schmelzenden Polyäthylens zu denselben Polyurethanelastomeren der Abrieb auf 17*6 reduziert. Dies ist naturgemäß für den angestrebten Verwendungssv.'eclc von ganz besonderer Bedeutung.Polyethylene has a value of 98, is made by the addition of. 10 Gowchtstoilcn a low-melting polyethylene to the same polyurethane elastomers, the abrasion reduced to 17 * 6. This is of course of very special importance for the intended application.
Soferne es uo die Herstellung des erfindungsgemäßen dämpfenden Materials auf der Basis eines Polyurethanelastomers geht, wird in einer weiteren Ausgestaltung vorgeschlagen, daß das Polyolefin dem für die Bildung des Polyurethans erforderlichen Polyester oder Polyether zugesetzt und die Ilischung auf 12O0C erhitzt wird, 'worauf das weiter zur Polyurethanbildung erforderliche Polyisocyanat. unter Rühren zugefügt wird, und daß schließlich die Formgebung in an sich bekannter V/eise durch Gießen erfolgt. Durch diese Vorcangsweise v/ird der Einbau des Polyolefins in das Polyurethan erleichtert und die Verteilung verbessert.Unless it uo producing the damping material of the invention on the basis of a polyurethane elastomer is, it is proposed in a further embodiment that the polyolefin that required for the formation of the polyurethane polyester or polyether is added and the Ilischung is heated to 12O 0 C, 'whereupon the further polyisocyanate required for polyurethane formation. is added with stirring , and that finally the shaping takes place in a known manner by casting. This procedure facilitates the incorporation of the polyolefin into the polyurethane and improves the distribution.
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