DE2006212A1

DE2006212A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verschließen dünnwandiger Behälter

Info

Publication number: DE2006212A1
Application number: DE19702006212
Authority: DE
Inventors: Sune Bromma; Kaverud Stig Farsta; Harding (Schweden)
Original assignee: Wicanders Korkfabriker AB
Current assignee: Wicanders Korkfabriker AB
Priority date: 1969-02-11
Filing date: 1970-02-11
Publication date: 1970-09-03
Also published as: NO126609B; CH520018A; DK129223C; GB1297246A; FR2035296A5; DK129223B; SE326130B

Description

PATENTANWALT Dr. ERNST STURM ⁸ {äSSSE?!?^den

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Deutsche Bonk AG. München Kto. Nr. 21/34120 Z U U D Z IZ (Concordiahous) Poitscheckkonto: München 91707 Telefon 396451 Telegrammanschrift: liarpalenl

Anmelderin: AB Vicanders Korkfabriker

Stockholm / Schweden Västberga alle 25

Verfahren und Vorrichtung zum Verschliessen dünnwandiger Behälter

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung ä zum Verschliessen und Abdichten dünnwandiger Behälter mit einem speziell geformten üffnungsrand mittels einer Abdeckung aus dünnen, duktilem, leichtziehbarem Material nach einem einfachen mechanischen Verschluss-Verfahren, so dass ein flüssigkeitsdichter und versiegelter Verschluss erhalten wird, der nicht entfernt werden kann, ohne dass die Abdeckung bzw. der Deckel wesentlich beschädigt wird. Ein Verschluss dieser Art ist insbesondere vorgesehen für Wegwerf-Packungen, beispielsweise für Milch, die der Verbraucher sogleich aus der Packung trinken kann. Solche Packungen müssen den Anforderungen an die Hygiene entsprechen, ausreichend fest für die Behandlung beim Transport sein und billig, leicht zu schliessen und leicht zu öffnen sein.

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Packungen dieser becherförmigen Art werden aus relativ dünnem Plastikmaterial von höchstens 0,5 mm Wandstärke hergestellt. Aus produktionstechnischen und wirtschaftlichen Gründen ist es nicht möglich, die Wandstärke beispielsweise im Bereich des Üffnungsrandes zu erhöehn, so dass der Offnungsrand sowie der Becher im ganzen relativ flexibel sind. Wenn ferner der Durchmesser des Üffnungsrandes des Bechers gross genug für ein bequemes Trinken aus dem Becher ist, ist die Steifheit des Randes relativ klein; jedoch kann der Öffnungsrand durch entsprechende Formgebung, insbesondere durch Biegung und dgl. auf eine ausreichende Steifheit und Handlichkeit gebracht werden.

Ein Verschlussdeckel kann aus Plastik in entsprechender Form bestehen und über den Bördelrand gepresst werden. Bei solchen Packungen ist jedoch erwünscht, dass ein gegen Verschmutzung geschützter Trinkrand von 10 bis 12 min Breite vorgesehen ist. Dies ist schwierig zu erhalten mit vorgefertigten Plastikdeckeln, wenn man Billigkeit und leichte Abnehmbarkeit mit einander vereinigen will. Insbesondere soll beim Abnehmen die Verschlusskappe zerstört werden, so dass die Packung nicht unauthorisiert wieder verschlossen werden kann.

Aus diesem Grunde wird als Material für den Verschlussdeckel ' Aluminiumfolie von 0,1 mm bis 0,05 - 0,06 mm Dicke genommen, welches Material über den Rand heruntergebogen werden kann zum

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Schutz und welches später abgezogen werden kann. Bisher hat man die Befestigung und Versiegelung zwischen dem Hand des Bechers und des Deckels im wesentlichen durch Heissversiegelung an der Innenseite des Aluminiumdeckels versucht, wobei nach Aufbringen des Deckels auf den Becherrand lokal erhitzt wird, so dass die Siegeloberfläche fest an dein Flastikmaterial des Becherrandes haftet. Dabei ist es schwer, den Heissiegellack oder dgl. so mittels Druck und Hitze an dem Becherrand zum Haften su bringen, dass eine gute Dichtigkeit erhalten wird, ohne dass Schwierigkeiten beim Entfernen des Verschlussdeckels auftreten. Die relativ geringe Zugfestigkeit des Aluminiums lässt nur die Anwendung eines relctiv leichten Heissienellackec zu. Besondere Schwierigkeiten entstehen, wenn der Becherrrr.d durch den Inhalt befeuchtet ist, εο dass der Heinsiegellack schwer oder nicht heftet, so dass der Verschluss undicht ist.

Die dünnwandigen Behälter verformen eich ferner relativ leicht bei xuiwendung seitlichen Druckes or. ^ffr.ur.gsrr-jrLd; der Verschluss wird dabei Beanspruchung ei: unterworfen, durch die sich die Haftung des Lackes löst, εο dass der Verschluss undicht wird. Diese Schwierigkeiten nehmen mit Vergrösserung des Durchmessers des Becherrandes su.

Es sind auch, schon Labyrinthdichtungen angewendet worden, wobei der Aluniniui-äecliel randlich in lauten am Cffnungsrar.d gepresst

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wird, um einen Dichteffekt zu erhalten. Dies erfordert jedoch einen relativ steifen Öffnungsrand und daher ist dieses Verfahren weniger geeignet für relativ grosse und dünnwandige Behälter.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten auszuschalten und einen einfachen und billigen Verschluss für relativ dünnwandige Behälter zu schaffen, ohne Anwendung von Heissiegelung oder besonderen zusätzlichen Versiegelungsmaterial zwischen Becher und Verschlussdeckel. Der Verschluss soll einfach anbringbar sein mittels einfachen Werkzeuges oder besondere Probleme bezüglich des Druckes und der Temperatur, und der Verschluss soll auch einfach beim Offnen zu entfernen sein. Es sollen keine besonderen Heisssiegelmittel oder andere Siegelmittel erforderlich sein, so dass der Verschluss billig ist, auch soll der Verschlussrand nicht beschädigt werden, so dass er nicht unpassend zum Trinken wird. Der Verschluss soll dabei als "Garantieverschluss" ausgebildet sein, der nicht ohne Beschädigung des Deckels zu öffnen ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäss der Erfindung im wesentlichen darin, dass der Behälter an- seinem Öffnungsrand einen nach auswärts- unten gebogenen Rand hat, der eine federnde und glatte Dichtfläche bildet, und dass der Deckel mit einem entsprechenden, geneigten Rand so vorgeformt ist, dass

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er glatt und dicht auf den geneigten Flansch-Rand des Bechers aufgedrückt werden kann, wobei an dem Deckel ein über den Becher-Plansehrand überstehender Aussenrand vorgesehen ist, der beim Verschluss nach innen um die Unterkante des Becherrandes herum gegen die Becherwandung gefaltet wird, ohne dass dabei Faltelungen in der glatten Dichtungsfläche zwischen Becherrand und Deckelrand entstehen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt einen becherförmigen Behälter 1 (nachfolgend Becher 1 genannt) in Form eines umgekehrten Kegelstumpfes, welche Becher ineinander gestapelt und aus dem Stapel herausgelöst werden können zum Anbringen an einer an sich bekannten Füll- und Verschlussmaschine. Der Öffnungsrand des Bechers hat einen nach unten geneigten Flansch passender Breite, welche: Flansch seinerseits einen Kegelstumpf-Mantel bildet, der entgegengesetzt geneigt ist zu der Neigung des Bechermantels. Die obere Oberfläche 3 dieses Dichtungskegels ist glatt und bildet daher eine gute Dichtfläche 3· Gegenüber der Vertikalen ist der Dichtkegel 3 um den Winkel 4- geneigt, so dass ein guter Trinkrand erreicht ist und so, dass eine passende Federung des Dichtungsrandes 2/3 erhalten ist.

Der entsprechende Verschlussdeckel 5 gemäss Fig. 2 besteht bei-

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spielsweise aus dünner Aluminiumfolie und hat einen konzentrischen, kegelförmigen Aussenrand, der im wesentlichen dem Dichtungsrand 3 entspricht. Der Deckelrand 6 ist vorteilhaft durch Ziehen in einem entsprechenden Zieh- bzw. Presswerkzeug gebildet, so dass keine Fältelungen am Rand vorhanden sind, sondern eine glatte Oberfläche erhalten wird, die auf die Oberfläche des Dichtkegels 3 am Becher passt. Indem der Kegelrand 6 am Verschlussdeckel einen etwas kleineren Durchmesser als die Dichtungsfläche 3 sm Becher hat, wird eine Spannung zwischen dem Dichtungsflächen 3» 6 erhalten, wenn der Verschlussdeckel 5 auf den Öffnungsrand 3 gedruckt wird. Diese Spannung wird aufgenommen durch die Federung des Dichtkonus 3 an dem Becher, welche nach innen gedrückt wird. Hierbei nimmt der Winkel 4 des Dichtkonus 3 gegenüber der Vertikalen ab. Der Winkel 7 des Dichtungsrandes 6 des Deckels 5 ist daher etwas kleiner als der entsprechende Winkel 4- an dem Dichtkegel 3· Auf diese Weise wird einer etwaigen Tendenz zu Fältelungen an der Dichtungsfläche 6 des Deckels 5 vorgebeugt.

Der Verschlussdeckel hat ferner einen Randbereich 8 ausserhalb des Verschlusskegels 6. Dieser Randteil 8 ist als gefalteter horizontaler Teil angeformt, um die Handhabung des Deckels zu erleichtern, um ihn leicht zulstapeln und vom Stapel abnehmbar zu machen und ihn leicht in einer Verschlussmaschine anwenden' zu können. Dieser Aussenrand 8 wird beim Aufbringen des Deckels auf den Becher um die untere Kante 9 des Becherkegels 3 herum

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nach innen gefaltet, nachdem der Deckel nach unten gegen den Becher gedruckt wurde. Auf diese Weise ist der Verschlussdekkel in der Verschlusstellung fixiert und ein "beständiger Andruck in den aufeinanderliegenden Dichtflächen 3\ 6 "bringt einen flüssigkeitsdichten Verschluss. Der Randteil 8 kann mehr oder weniger gegen die Becherwandung und eventuell längs der Becherwandung nach unten gefaltet "bzw. angelegt werden, um den oberen Bereich des Bechers zur Verbesserung der Hygiene gegen Verschmutzung zu schützen und einen zusätzlichen GarantieVesschluss zu erhalten. Der mittlere Bereich 10 der Verschlusskappe ist vorzugsweise nach unten gezogen, um die Steifheit des Deckels zu vergrössern und um die oberhalb des Füllgutes in dem Becher eingeschlossene Luft zu vermindern.

Das Anbringen des Verschlussdeckels 5 kann nach verschiedenen Methoden erfolgen. Ein Verfahren zur Anbringung dieses Verschlussdeckels , welche in der Praxis eine äusserst gute Dichtung gebracht hat und die ausserden einfach ist, wird nachfolgend beschrieben.

Das Verschlusswerkzeug gemäss Fig. 3 weist einen Stahlring 11 auf, der einen glatten Innenkegel 12 hat, der in wesentlichen mit dem Dichtkegel 3 am Becher bzw. dem Dichtkegel 6 am Deckel übereinstimmt. Der Durchmesser des Innenkegels 12 ist geringfügig kleiner als derjenige des Dichtkegels 6 am Deckel 5· Auch ist der Neigungswinkel 13 des Innenkegels 2 etwas kleiner

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als der entsprechende Neigungswinkel 7 des Deckelkegels 6.Die Höhe 14· des Innenkegels 12 ist gleich der Höhe 15 des Becherkegels 3· Im Innern des Stahlringes 11 ist eine federnde Platte 16 vorgesehen, welche Platte 16 einen vorgezogenen Teil 17 hat, der nach Form und Abmessungen im wesentlichen mit der Raumform des inneren Bereiches 10 des Deckels 5 übereinstimmt. Der Stahlring 11 ist in ein Gummi-Diaphragma 18 eingesetzt, nachfolgend "Gummi-Formring" genannt, der auf der Rückseite des STahlringes 11 aufliegt und am Umfang einen Ringteil 19 hat, welcher den Umfang des Stahlringes 11 umgibt und einen im wesentlichen vertikalen Rand 20 hat, der sich unterhalb der Unterkante des Innenkegels 12 auf einer gewissen Höhe fortsetzt; der äussere Umfang des Gummi-Formringes 18 ist als ansteigende Kegelfläche 21 gebildet.

Zum Verschluss wird das Verschlusswerkzeug mit eingesetztem Deckel gegen den üffnungsrand des Bechers gedrückt. Die federnde Platte 16 presst zuerst den mittleren Teil 10 des Deckels 5 in den üffnungsrand des Bechers und schiebt den Dichtungskegel des Deckels nach unten über den Becher. Der konische Stahlring 13 drückt dann die konische Dichtungsfläche 6 des Deckels in dichten Kontakt gegen den Dichtkegel 3 des Bechers, so dass ein dichter Sitz ohne Fältelungen zwischen Deckel und Becherrand erhalten wird, während der Dichtkegel 6 am Deckel 5 leicht nach innen gedrückt wird.

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Nach, weiterem Druck auf das Verschlusswerkzeug wird der Gummi- ' Formring 18/21 nach unten gedrückt durch den Druck einer Druckplatte auf seinen oberen Rand, wobei der vertikale, zylindrische untere Teil 20 unterhalb des Stahlringes 11 nach innen verformt wird, wobei dieser Ringteil 19/20 den Aussenrand 8 des Deckels 5 nach innen verformt unter die Unterkante 9 des Dichtkegels 3, wobei der Aussenrand 8 zur Anlage an der Becherwandung gelangt. In Fig. 4 ist die Vorrichtung in Verschlussstellung gezeigt.

Durch dieses einfache Verfahren wird der Deckel an dem O'ffnungsrand dichtend verklammert. Wenn das Verschlusswerkzeug abgenommen wird, so verbleibt in den aufeinanderliegenden Randflächen zwischen Deckel und Becher ein Druck, der erhalten wird durch die Federung des Dichtkegels 3 des Bechers. Der Durchmesser dieses Dichtkegels am Becher nimmt bei dem Dichtvorgang stark ab, je nachdem um wieviel kleiner der Kegelwinkel 13 des Innenkegels 12 des Stahlringes ist als der Kegelwinkel des Bechers im Rohzustand. Diese Verklammerung wird zu einer hohen Wirkung gebracht, ohne dass dabei sich Fältelungen in den Dichtflächen ergeben. Die Klammer- bzw. Verschlusswirkung hängt dabei übrigen* ab von der Festigkeit, welche der Verschlussdeckel 5 nach dem Verschlussvorgang zeigt.

Es muss also auf die Federungseigenschaften des Bechermaterials geachtet werden, die abhängig ist von den Eigenschaften des Deckelmaterials, von den Abmessungen (Höhe, Neigungswinkel,

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Durchmesser, Wandstärke) der Sichtränder und dem Ausmass der Verminderung des Kegelwinkels und der Kegeldurchmesser. Die Stärke des Verschlusses hängt ausserdem von den Eigenschaften des Deckelmaterials, der Wandstärke und der Art und Weise at, wie die Faltung bzw. Verformung des Aussenrandes 8 nach innen an die Becherwandung ausgeführt ist. Eine Innenfaltung bis fast senkrecht zu der vertikalen linie (also horizontal) verstärkt optimal die Fähigkeit des Verschlusses, den kegeligen Dichtrand 3 des Bechers zu umklammern, wobei verhindert wird, dass der Dichtkegel 6 am Deckel 5 sich von dem entsprechenden Dichtkegel 3 am Becher abhebt und somit ausser Dichtkontakt kommt. Der Verschluss wird weiter verbessert, wenn ein Teil des Aussenrandes 8 zur Anlage an der Wandung des Bechers gebracht wird.

Der Deckel kann auch mit anderen Hilfsmitteln angebracht werden, beispielsweise durch Drücken mit dem Stahlring und der federnden Platte wie vorstehend, aber mit einem sogenannten "Spinnkopf" mit drehenden Scheiben bzw. Mittel, welche die Kante bzw. den Unterrand des Dichtkegels am Deckel unter die Unterkante 9 des Dichtkegels 3 am Becher bringen. Auch andere Methoden sind vorstellbar, die aber das Funktionsprinzip des Verschlusses nicht ändern.

Der Deckelrand ist vorteilhaft mit einerLippe bzw. Nase oder dgl. an seinem Umfang versehen, welche die Handhabung erleich tert. Diese Lippe kann nachträglich leicht abgerundet werden

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oder über den Rand gehoben werden, so dass der Deckel entfernt werden kann.

Die Dichtwirkung, die durch den glatten Kontakt der aneinanderanliegenden Oberflächen 3/6 längs des ganzen Umfanges erreicht ist, ist besonders wirksam und unempflindlich gegen Stösse oder seitliche Deformationen des Randes der Packung, dank der tfederspannung zwischen dem Deckel und dem Dichtkegel 5 an dem Becher, indem der Deckel mit seinem Dichtrand über den Dichtrand des Bechers gesetzt und mit seinem Aussenrand die Unterkante des Becherrandes untergreift. Der Verschluss ist flüssigkeitsdicht und es wird auch eine gewisse .Gasdichtigkeit gegen inneren Überdruck erreicht. Bei einem Becher aus Polystyren mit beispielsweise 76 mm oberen Durchmesser, 5 mm Höhe des Dichtungsrandes und mit einem Aluminiumdeckel von 0,06 mm Dicke wurde ein Verschluss erreicht, der ohne

Undichtigkeit einem inneren Überdruck von 0,3 kg/cm entsprach. Dies ist von Bedeutung für flüssigkeitsdichte Behälter, in denen dank Temperaturschwankungen ein gewisser Überdruck auftreten kann.

Der Verschluss lässt sich auch leicht anbringen ohne Anwendung ihrer zu kontrollierender Dichtungsmittel, und einfach öffnen durch einfaches Aufreissen. Die Erfindung bringt wesentliche Verbesserungen über herkömmliche Verfahren, beispielsweise über Heissiegelung, bei der Druck und Temperatur bei der Ver-

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siegelung kritisch sind und wobei die Dichtigkeit beeinträchtigt wird durch auf die Dichtfläche gefallene Tropfen des Füllgutes, was in der Praxis schwer zu vermeiden ist.

Dank der einfachen Vorrichtung zur Anbringung des Verschlusses und da ohne Heissiegelung und andere Hilfsmittel ein dichter Versclluss erreicht wird, ist der Verschluss gemäss der Erfindung auch sehr billig.

Das erfindungsgemässe Verschlucsverfahren wird vorteilhaft an flexiblen Behälterrändern angebracht, die mit einem Flansch von passender Gestalt versehen sind, beispielsweise mit einem einfach konischen oder mit einem gewölbten Flansch. Natürlich kann der Üffnungsrand des Behälters auch anders als rund, also beispielsweise viereckig sein.

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Claims

Pat ent ansp rüche

ΙΛ.) Verfahren zum dichten Verschliessen von Behältern mit vorzugsweise einem runden .Öffnungsrand mittels eines vorgeformten Verschlussdeckels aus duktilem, leicht ziehbarem Material, beispielsweise Aluminiumfolie, welcher Deckel angebracht wird durch Umbiegen seines Randes um einen äusseren Rand des Behälters bzw. Bechers, dadurch gekennzeichnet, dass der Becher oben einen nach unten abgebogenen Flansch hat, der eine gewisse Federung hat und eine glatte Dichtfläche bildet und dass der Deckel vorgeformt ist mit einem Rand, der glatt und dicht in Übereinstimmung mit der Form und den Dimensionen der Aussenseite des Becherflansches gedrückt werden kann, wobei ein äusserer Randbereich des Deckels nach dem Aufdrücken des Deckels auf den Flansch des Bechers nach innen umgefaltet wird, so dass er die Unterkante des Becherflansches untergreift und somit den Deckelrand an dem Flansch festklammert,so dass die Dichtflächen am Deckel bzw. Becherrand glatt und dichtend aneinander anliegen, ohne dass Fältelungen entstehen.
2. Verschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Flansches des Bechers grosser ist als der des vorgeformten Dichtrandes des Deckels, wodurch ein federnder Andruck zwischen den aneinander anliegenden

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Dichtflächen erreicht wird.
3. Verschluss nach Anspruch Λ und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch im wesentlichen die Form eines Dichtkegels (2) hat, dessen Kegelwinkel (4·) grosser als der Kegelwinkel in der entsprechenden kegeligen Dichtfläche (6) des Deckels (5) ist, so dass "beim Aufdrücken des Dekkels auf den Becherrand ein zum äusseren Rand zunehmender, federnder Andruck entsteht.
4. Verschluss nach Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Anbringung des Deckels in der Weise ausgeführt wird, dass der Deckel heruntergedrückt wird über den Flansch des Behälters durch ein Druckmittel, welches bezüglich seiner Dimensionen, Winkel und Radien so ausgebildet ist, dass es eng übereinstimmt mit der vorgeformten Dichtfläche des Deckels und dass der freie Randteil des Deckels nach innen gefaltet ist unterhalb des Flansches und möglicherweise nach unten längs der Wand des Behälters, wobei das Druckmittel in Druckstellung verbleibt, so dass die Federspannung und der Andruck zwischen Deckel und Behälter in der Dichtfläche fixiert wird.
5. Verschlusswerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen und/oder Kegelwinkel an dem aktiven Verschlussteil des Verschlusswerkzeuges etwas kleiner als die entsprechenden Masse an dem vorgefertigten Deckel sind,

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zwecks Erzielung der Andruckspannung zwischen den Dicht-

flächen.
6. Verschluss nach Ansprüchen 4- und 5» dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusswerkzeug vor dem Aufdrücken des Dichtkegels (6) des Deckels (5) auf den entsprechenden Flansch (2/3) des Bechers den innerhalb des Becherrandes gelegenen Bereich (10) des Deckels in den öffnungsrand des Bechers hinein drückt und dabei den Deckel (5) auf den oberen Rand bzw. Scheitel des Bechers drückt, so dass eine dichtende Anlage auch im oberen Bereich des Verschlusses erreicht

wird.

7· Verschlußwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Stahlring (11) alt einer dem Dicht kegel (2/6) am Becher bzw. Deckel entsprechenden, innenkegeligen Formfläche (12) und einer Andruckplatte fin Foraring (18) aus elastisch verformbaren Material vorgesehen ist, der an seinem Umfang - im Schnitt gesehen - einen nach unten-innen weisenden Formschenkel (19) und -einen nach oben-außen weisenden Druckschenkel (21) aufweist, auf den der Andruckteller aufliegt, bei dessen Betätigung der Andruckschaakel nach außen-unten und der Formschenkel (19) nach innen-ob en verformt werden.

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