DE202010017052U1 - Pipe or pipe fitting - Google Patents
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Abstract
Rohr oder Rohrformteil (1) mit einer Wandung (2) aus Polymermaterial, die ein Lumen (3) begrenzt und eine innere Oberflächenschicht (4) aufweist, wobei die innere Oberflächenschicht (4) Polymermaterial und wenigstens eine abriebmindernde Komponente (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die abriebmindernde Komponente (5) Partikeln umfasst, deren Oberfläche eine Reibungszahl aufweist, die kleiner ist, als die Reibungszahl des Polymermaterials der inneren Oberflächenschicht (4).Pipe or pipe fitting (1) with a wall (2) made of polymer material which delimits a lumen (3) and has an inner surface layer (4), the inner surface layer (4) having polymer material and at least one abrasion-reducing component (5), thereby characterized in that the abrasion-reducing component (5) comprises particles whose surface has a coefficient of friction which is lower than the coefficient of friction of the polymer material of the inner surface layer (4).
Description
Die Erfindung betrifft ein Rohr oder Rohrformteil mit einer Wandung aus Polymermaterial, welches einen geringeren Abrieb an seiner inneren Oberflächenschicht aufweist.The invention relates to a pipe or pipe molding with a wall of polymer material, which has a lower abrasion on its inner surface layer.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Rohrsystem mit wenigsten einem Rohr oder Rohrformteil der erfindungsgemäßen Art.The invention further relates to a pipe system with at least one pipe or pipe molding of the type according to the invention.
Rohre oder Rohrformteile, in denen Fluide, insbesondere Abwasser, geführt werden, sind einem hohen Abrieb ausgesetzt. Dies kommt dadurch zustande, dass in dem Fluid, insbesondere in dem Abwasser, Feststoffpartikel geführt werden, die beispielsweise aufgrund ihrer Oberflächenhärte das Polymermaterial der inneren Oberflächenschicht des Rohres oder Rohrformteiles allmählich abtragen.Tubes or pipe fittings in which fluids, especially wastewater, are conducted, are exposed to high abrasion. This is due to the fact that in the fluid, in particular in the wastewater, solid particles are passed, which gradually remove, for example, due to their surface hardness, the polymer material of the inner surface layer of the pipe or pipe molding.
Da Abwasser oftmals beträchtliche Mengen an silicatischem Material wie Sand, Steinchen oder Kies mit sich führt, die zum einen scharfkantig sein können, zum anderen eine hohe Oberflächenhärte aufweist, kommt es in Folge der durch die Fluidstörmung bedingten Bewegung dieser Stoffe über die Oberflächenschicht der Wandung hinweg dort zu einem stetigen Abtrag von Material.Since wastewater often entails considerable amounts of siliceous material such as sand, pebbles or gravel, which can be sharp-edged on the one hand, and high surface hardness on the other hand, as a result of the movement of these substances due to the fluid stagnation, the surface layer of the wall is lost there to a steady removal of material.
Rohre oder Rohrformteile, die derartig belastet sind, können über die Zeit versagen, in dem diese beispielsweise brechen.Tubes or pipe fittings that are so loaded may fail over time as they break, for example.
Aus dem Stand der Technik ist zur Vermeidung dieses Nachteils bekannt, ein Rohr vorzusehen, das in seiner Innenschicht aus polymerer Matrix fein verteilte harte Zusatzstoffe aufweist, wie aus der
Durch das Vorsehen von harten Zuschlagsstoffen, wie beispielsweise Silicate, Glaskugeln, gebrannte Tone, Quarze, Talkum oder auch eines Metallpulvers kann eine Verschleißschutzschicht aufgebaut werden, so dass die Durchleitung eines Fluides mit abrasiven Bestandteilen das Rohr in nur weit geringerem Maße beansprucht.By providing hard additives, such as silicates, glass beads, calcined clays, quartzes, talc or a metal powder, a wear protection layer can be built so that the passage of a fluid with abrasive components claimed the tube to a much lesser extent.
Nachteilig an dieser Technik ist, dass die Herstellung eines solchen Rohres oder Rohrformteiles insbesondere im Extrusionsverfahren Probleme bereitet, da die harten Zuschlagsstoffe bei der Herstellung ihrerseits abrasiv wirken, das heißt Schnecke und Zylinder sowie Extrusionswerkzeug inklusive der Nachfolgelinie im Laufe der Zeit ebenfalls in Mitleidenschaft ziehen, das heißt abnutzen und unbrauchbar machen.A disadvantage of this technique is that the production of such a pipe or pipe part, especially in the extrusion process causes problems, since the hard aggregates in their turn have an abrasive effect, ie screw and cylinder and extrusion tool including the successor line over time also affected, that means wear and make us unusable.
Weiterhin ist nachteilig beim genannten Stand der Technik, dass eine relative hohe Menge an Zuschlagsstoffen in der polymerem Matrix zu dispergieren sind.Furthermore, it is disadvantageous in the cited prior art that a relatively high amount of additives must be dispersed in the polymeric matrix.
Hier setzt die Erfindung ein, die er sich zur Aufgabe gemacht hat, den Stand der Technik zu verbessern und die genannten Nachteile zu vermeiden.This is where the invention sets in which it has set itself the task of improving the state of the art and of avoiding the disadvantages mentioned.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Rohr oder Rohrformteil gemäß Anspruch 1.The object of the invention is achieved by a pipe or pipe molding according to
Es wurde erkannt, dass ein Rohr oder Rohrformteil mit einer Wandung aus Polymermaterial, die ein Lumen begrenzt und eine innere Oberflächenschicht aufweist, wobei die innere Oberflächenschicht Polymermaterial und wenigstens eine abriebmindernde Komponente aufweist, sich dadurch auszeichnet, dass die abriebmindernde Komponente Partikel umfasst, deren Oberfläche eine Reibungszahl aufweist, die kleiner ist als die Reibungszahl des Polymermaterials der inneren Oberflächenschicht.It has been recognized that a pipe or pipe molding having a wall of polymeric material defining a lumen and having an inner surface layer, wherein the inner surface layer comprises polymeric material and at least one attrition reducing component, is characterized in that the attrition reducing component comprises particles whose surface has a friction coefficient smaller than the friction coefficient of the polymer material of the inner surface layer.
Durch das Vorsehen von Partikeln, deren Oberfläche eine Reibungszahl aufweist, die kleiner ist als die Reibungszahl des Polymermaterials der inneren Oberflächenschicht und die abriebmindernd wirken, kann der Abrieb auf dem Rohr oder Rohrformteil an der inneren Oberflächenschicht reduziert werden.By providing particles whose surface has a coefficient of friction which is smaller than the coefficient of friction of the polymer material of the inner surface layer and which reduce abrasion, the abrasion on the pipe or pipe molding on the inner surface layer can be reduced.
Auf diese Weise ist es möglich, dass abrasive, beispielsweise silicatische Materialien an den Partikeln der inneren Oberflächenschicht der Wandung des Rohres oder Rohrformteiles abgleiten, ohne das die Polymermaterialschicht der inneren Oberflächenschicht erheblich abgetragen wird.In this way, it is possible that abrasive, for example, silicate materials slide on the particles of the inner surface layer of the wall of the pipe or pipe molding, without the polymer material layer of the inner surface layer is significantly removed.
Es hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als sehr vorteilhaft herausgestellt, wenn die abriebmindernde Komponente ausgewählt ist aus einem ultrahochmolekularen Polyethylen, das eine Dichte nach
Partikel aus einem derartigen ultrahochmolekularen Polyethylen sind besonders günstig, was die Verminderung des Abriebs des Rohres oder Rohrformteiles angeht.Particles of such ultra-high molecular weight polyethylene are particularly favorable, as far as the reduction of the abrasion of the pipe or pipe fitting is concerned.
Es hat sich weiterhin als sehr günstig herausgestellt, wenn die abriebmindernde Komponente ausgewählt ist aus einem Molybdändisulfid, das eine Korngröße D 50 von 1 bis 15 μm aufweist. Die Zugabemenge an Molybdändisulfid im Polymermaterial beträgt 0,1 bis 1,0 Gewichtsteile bezogen auf das Polymermaterial.It has also been found to be very favorable if the abrasion-reducing component is selected from a molybdenum disulfide having a particle size D 50 of 1 to 15 microns. The addition amount of molybdenum disulfide in the polymer material is 0.1 to 1.0 part by weight based on the polymer material.
Ein Molybdändisulfid der genannten Korngröße lässt sich leicht im Polymermaterial der Wandung des Rohres oder Rohrformteiles dispergieren, und hat besonders günstige Eigenschaften in Bezug auf eine abriebmindernde Wirkung von abrasiv wirkenden Stoffen.A molybdenum disulfide of said grain size can be easily dispersed in the polymer material of the wall of the pipe or pipe molding, and has particularly favorable properties in terms of an abrasion-reducing effect of abrasive substances.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin von großem Vorteil, wenn die abriebmindernde Komponente ausgewählt ist aus einem Polytetrafluorethylen, das einen mittleren Korndurchmesser von 0,1 bis 300 μm, insbesondere 1 bis 30 μm, aufweist. Die Zugabemenge an Polytetrafluorethylen im Polymermaterial beträgt 0,1 bis 1,0 Gewichtsteile bezogen auf das Polymermaterial.In the context of the present invention, it is furthermore of great advantage if the attrition-reducing component is selected from a polytetrafluoroethylene which has an average grain diameter of 0.1 to 300 μm, in particular 1 to 30 μm. The addition amount of polytetrafluoroethylene in the polymer material is 0.1 to 1.0 part by weight based on the polymer material.
Ein Polytetrafluorethylen mit einem mittleren Korndurchmesser gemäß Angabe ist besonders günstig im Polymermaterial der inneren Oberflächenschicht verteilbar und weist ein günstiges Abriebverhalten auf.A polytetrafluoroethylene having an average grain diameter as indicated is particularly favorable in the polymer material of the inner surface layer distributed and has a favorable abrasion behavior.
Bei der vorliegenden Erfindung hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mindestens zwei unterschiedliche abriebmindernde Komponenten in der innere Oberflächenschicht enthalten sind.In the present invention has proven to be advantageous if at least two different abrasion-reducing components are contained in the inner surface layer.
Dies kann eine Kombination beispielsweise des hochmolekularen Polyethylens mit dem Molybdändisulfid oder eine Kombination des hochmolekularen Polyethylens mit dem Polytetrafluorethylen umfassen.This may include a combination of, for example, the high molecular weight polyethylene with the molybdenum disulfide or a combination of the high molecular weight polyethylene with the polytetrafluoroethylene.
Es ist auch möglich, das Polytetrafluorethylen und das Molybdändisulfid mit einander zu kombinieren.It is also possible to combine the polytetrafluoroethylene and the molybdenum disulfide with each other.
Schließlich ist es auch möglich, sowohl das ultrahochmolekulare Polyethylen, wie auch das Molybdändisulfid und das Polytetrafluorethylen als abriebmindernde Komponente in Kombination miteinander vorzusehen.Finally, it is also possible to provide both the ultra-high molecular weight polyethylene, as well as the molybdenum disulfide and the polytetrafluoroethylene as an abrasion-reducing component in combination with each other.
Hierdurch werden ganz besonders gute abriebmindernde Wirkungen beim erfindungsgemäßen Rohr oder Rohrformteil erzielt.As a result, very good abrasion-reducing effects in the pipe or pipe part according to the invention are achieved.
In einer anderen Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verteilung der wenigstens einen abriebmindernden Komponente in der inneren Oberflächenschicht der Wandung des Rohres oder Rohrformteils homogen ist.In another embodiment of the invention it can be provided that the distribution of the at least one attrition-reducing component in the inner surface layer of the wall of the pipe or pipe molding is homogeneous.
Bei einer homogenen Verteilung der wenigstens einen abriebmindernden Komponente in der inneren Oberflächenschicht der Wandung wird auch bei einem Abrieb der inneren Oberflächenschicht immer gleich viel der abriebmindernden Komponente an der inneren Oberflächenschicht der Wandung bereitgestellt, so dass ständig die abriebmindernde Komponente auf der Oberfläche der inneren Oberflächenschicht zur Verfügung steht und wirksam ist.In the case of a homogeneous distribution of the at least one attrition-reducing component in the inner surface layer of the wall, even with an abrasion of the inner surface layer, always the same amount of the attrition-reducing component is provided on the inner surface layer of the wall, so that the abrasion-reducing component on the surface of the inner surface layer constantly Is available and effective.
Ein derartiges Rohr oder Rohrformteil lässt sich einfach dadurch herstellen, dass die wenigstens eine abriebmindernde Komponente im Polymermaterial homogen verteilt wird und daraus das Rohr oder Rohrformteil geformt wird, beispielsweise im Rahmen eines Extrusionsverfahrens.Such a pipe or pipe molding can be produced simply by homogeneously distributing the at least one attrition-reducing component in the polymer material and from this shaping the pipe or pipe molding, for example as part of an extrusion process.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Rohr oder Rohrformteil derart gestaltet ist, dass die Konzentration der wenigstens einen abriebmindernden Komponente in der inneren Oberflächenschicht der Wandung zum Lumen hin zunimmt.In another embodiment of the invention, it can be provided that the tube or pipe part is designed such that the concentration of the at least one attrition-reducing component in the inner surface layer of the wall increases towards the lumen.
Damit wird gewährleistet, dass in der inneren Oberflächenschicht der Wandung, die unmittelbar an das Lumen angrenzt, die höchste Konzentration der wenigstens einen abriebmindernden Komponente vorhanden ist.This ensures that the highest concentration of the at least one attrition-reducing component is present in the inner surface layer of the wall immediately adjacent to the lumen.
Hiermit wird eine ganz besonders abriebfeste innere Oberflächenschicht bei einem Rohr oder Rohrformteil gemäß der vorliegenden Erfindung geschaffen. This provides a very particularly abrasion-resistant inner surface layer in a pipe or pipe molding according to the present invention.
In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wandung wenigstens zwei Schichten aufweist, wobei die innere, das Lumen begrenzende Schicht die abriebmindernde Komponente aufweist.In a very advantageous embodiment of the present invention it can be provided that the wall has at least two layers, wherein the inner, the lumen-limiting layer having the abrasion-reducing component.
Es ist damit möglich, ein Rohr oder Rohrformteil zu schaffen, welches eine äußere Schicht aufweist, die das Rohr oder Rohrformteil stabilisiert, wobei das Material der äußeren Schicht weitgehend beliebig gewählt werden kann.It is thus possible to provide a pipe or pipe molding which has an outer layer which stabilizes the pipe or pipe molding, wherein the material of the outer layer can be selected largely arbitrary.
Erfindungsgemäß ist dann eine innere, das Lumen begrenzende Schicht vorgesehen, welche die abriebmindernde Komponente aufweist.According to the invention, an inner lumen-limiting layer is then provided, which has the abrasion-reducing component.
Die innere, das Lumen begrenzende Schicht kann dabei relativ dünn gewählt werden, so dass insgesamt ein kostengünstiges Rohr mit den Vorteilen der Abriebbeständigkeit bereitgestellt werden kann.The inner, the lumen-limiting layer can be selected to be relatively thin, so that overall a cost-effective tube can be provided with the advantages of abrasion resistance.
Die Dicke der inneren Schicht, die das Lumen begrenzt und die die abriebmindernde Komponente enthält, kann dabei je nach den Gegebenheiten so gewählt werden, dass diese den gestellten Anforderungen beispielsweise an die Dauerhaftigkeit genügt.The thickness of the inner layer, which limits the lumen and contains the abrasion-reducing component, can be chosen depending on the circumstances so that it satisfies the requirements imposed, for example, on the durability.
Ein derartiges Rohr kann in einfacher Art und Weise in einem Koextrusionsverfahren hergestellt werden, indem zunächst die innere Schicht, die das Lumen begrenzt und die die abriebmindernde Komponente enthält, hergestellt wird, die dann von der äußeren Schicht beispielsweise mit Hilfe eines Koextrusionswerkzeuges umgeben wird.Such a tube can be easily manufactured in a coextrusion process by first preparing the inner layer which defines the lumen and containing the attrition-reducing component, which is then surrounded by the outer layer, for example by means of a coextrusion die.
Das erfindungsgemäße Rohr oder Rohrformteil kann dabei so ausgeführt werden, dass das Polymermaterial ausgewählt ist aus einem Thermoplasten, insbesondere aus einem Polyolefin.The pipe or pipe part according to the invention can be designed so that the polymer material is selected from a thermoplastic, in particular from a polyolefin.
Bevorzugt sind hierbei Polypropylen, Polyethylen, Polybutylen, eine Mischzusammensetzung der vorgenannten oder deren Copolymere.Polypropylene, polyethylene, polybutylene, a mixed composition of the abovementioned or their copolymers are preferred here.
Es versteht sich von selbst, dass auch andere Thermoplasten wie beispielsweise Polyamid, Polyester, Polystyrol, Polyurethan und andere mehr dafür geeignet und heranziehbar sind.It goes without saying that other thermoplastics such as, for example, polyamide, polyester, polystyrene, polyurethane and others are also suitable and suitable for this purpose.
Die Erfindung umfasst weiterhin die Aufgabe, ein Rohrsystem mit wenigstens einem Rohr oder Rohrformteil in der erfindungsgemäßen Art anzugeben.The invention also has the task of specifying a pipe system with at least one pipe or pipe part in the manner according to the invention.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Anspruch 10.The object is solved by claim 10.
Die Erfindung kann vorteilhaft Anwendung finden bei Rohren und Rohrformteilen, die Abwasser führen, insbesondere solches, das mit Feststoffen, die abrasiv wirken, beladen ist. Weiterhin kann eine Anwendung sich darauf beziehen, Fluide zu führen, die hohe Anteile an Feststoffen enthalten, wie beispielsweise Wasser-Kohle-Aufschlämmungen oder Wasser-Gesteins-Aufschlämmungen, wie sie in der Kraftwerkstechnik, in der chemischphysikalischen Prozeßtechnik, oder in Industrieanlagen vorkommen. Insbesondere Pipelines, die für den Transport von Schlämmen verwendet werden, können vorteilhaft aus den erfindungsgemäßen Rohren und Rohrformteilen gebaut werden. Dazu wird der zu transportierende Stoff mit Wasser versetzt, durch die Rohrleitung transportiert und das Wasser am Ende des Transports wieder abgeschieden. Für diese Transportart eignen sich alle Materialien, welche fein gemahlen mit Wasser gemischt werden können, wie zum Beispiel Kohle, Eisenerz, Kupferkonzentrat, Zink, Phosphat und Kalkstein.The invention can be used to advantage in pipes and pipe fittings that carry wastewater, especially those that are loaded with solids that are abrasive. Furthermore, one application may relate to conducting fluids containing high levels of solids, such as water-coal slurries or water-rock slurries, such as those found in power plant engineering, chemical process engineering, or industrial plants. In particular, pipelines that are used for the transport of sludge can be advantageously built from the tubes and pipe fittings of the invention. For this purpose, the substance to be transported is mixed with water, transported through the pipeline and the water is separated again at the end of the transport. Suitable for this type of transport are all materials which can be finely ground mixed with water, such as coal, iron ore, copper concentrate, zinc, phosphate and limestone.
Die Erfindung kann aber auch in einem anderen Zusammenhang vorteilhaft eingesetzt werden. Bei Rohren, die in oder durch das Erdreich getrieben oder in dieses eingeführt werden, kann ein einschichtiges Rohr gemäß vorliegender Erfindung, welches an seiner äußeren Oberflächenschicht entsprechend zur inneren Oberflächenschicht Polymermaterial und wenigstens eine abriebmindernde Komponente aufweist, wobei die abriebmindernde Komponente Partikeln umfasst, deren Oberfläche eine Reibungszahl aufweist, die kleiner ist, als die Reibungszahl des Polymermaterials der äußeren Oberflächenschicht, sehr günstig sein. Durch die Gleiteigenschaft der Partikel kann das Rohr mit geringerer Kraft in die Erde getrieben oder eingeführt werden, dadurch bedingt ist auch die Beschädigungsgefahr der äußeren Oberfläche verringert.However, the invention can also be used advantageously in another context. For pipes propelled into or through the soil, a single-layer pipe according to the present invention having on its outer surface layer corresponding to the inner surface layer polymer material and at least one attrition-reducing component, wherein the abrasion-reducing component comprises particles whose surface has a coefficient of friction which is smaller than the coefficient of friction of the polymer material of the outer surface layer, be very favorable. Due to the sliding property of the particles, the tube can be driven or introduced into the earth with less force, as a result of which the risk of damage to the outer surface is also reduced.
Anwendungen können sich bei Vortriebsrohren ergeben oder auch bei Rohren, die mittels Pflugverfahren in die Erde eingebracht werden. Applications may arise in jacking pipes or pipes that are introduced into the earth by means of plowing.
Ausführungsbeispiele der Erfindung:Embodiments of the invention:
Es hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn ein Rohr mit einer inneren Schicht von 0,4 bis 1,0 mm, insbesondere von 0,7 mm versehen wird, wobei die innere Schicht die Abriebmindernde Komponente enthält.It has been found in the context of the present invention to be particularly advantageous if a tube is provided with an inner layer of 0.4 to 1.0 mm, in particular of 0.7 mm, wherein the inner layer contains the abrasion-reducing component.
Die innere Schicht enthält dazu erfindungsgemäß neben Polypropylen noch 1 Gewichtsteil Polytetrafluorethylen und 0,5 Gewichtsteile Molybdändisulfid bezogen auf das Polypropylen bzw. 5 Gewichtsteile ultrahochmolekulares Polyethylen und 0,5 Gewichtsteile Molybdändisulfid bezogen auf das Polypropylen bzw. 1,0 Gewichtsteile Molybdändisulfid bezogen auf das Polypropylen.According to the invention, in addition to polypropylene, the inner layer contains, in addition to polypropylene, 1 part by weight of polytetrafluoroethylene and 0.5 part by weight of molybdenum disulfide based on the polypropylene or 5 parts by weight ultra high molecular weight polyethylene and 0.5 parts by weight molybdenum disulfide based on the polypropylene or 1.0 part by weight molybdenum disulfide based on the polypropylene.
Abriebwerte wurden an diesem Rohr gemäß
Versuch Nr. 1 der Tabelle 1 entspricht dem Stand der Technik, wobei keine abriebmindernde Komponente im Polypropylen enthalten ist.Test No. 1 of Table 1 corresponds to the prior art, wherein no abrasion-reducing component is contained in the polypropylene.
Die Versuche 2, 3, 4 betreffen erfindungsgemäße Rohre mit einer oder zwei abriebmindernden Komponenten im Polypropylen der inneren Schicht des Rohres.
Die erheblich verbesserten Abriebwerte verdeutlichen den Effekt der vorliegenden Erfindung.The significantly improved abrasion values illustrate the effect of the present invention.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.In the following the invention will be explained in more detail with reference to figures.
Hierzu zeigtThis shows
Die Wandung
Die Wandung
In der Wandung
In der Wandung
Sowohl die erste abriebmindernde Komponente
In
Die Wandung
Das Rohr oder Rohrformteil
In der inneren Oberflächenschicht
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Rohr oder RohrformteilPipe or pipe fitting
- 22
- Wandungwall
- 33
- Lumenlumen
- 44
- innere Oberflächenschichtinner surface layer
- 55
- erste abriebmindernde Komponentefirst abrasion-reducing component
- 66
- zweite abriebmindernde Komponentesecond abrasion-reducing component
- 77
- innere Schichtinner layer
- 88th
- äußere Schichtouter layer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 29713786 U1 [0006] DE 29713786 U1 [0006]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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- EN 295-3 [0048] EN 295-3 [0048]
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| Publication number | Publication date |
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