DE2224874A1 - Vorfabriziertes mehrschichtiges bauelement und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

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R. SB ,

18.5.1972 Rü/Kf 2224874

Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

Strukturbau Bosch und Wüstenrot GmbH & Co. KG, Karlsruhe Loba-Holmenkol-Chemie, Ditzingen

Vorfabriziertes mehrschichtiges Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung -

Die Erfindung bezieht sich auf ein vorfabriziertes mehrschichtiges Bauelement, insbesondere Außenwandelement für in Fertigteilbauweise zu errichtende Gebäude, mit einer Hauptschicht aus Beton, einer darauf aufgebrachten Trägerschicht aus Leichtbeton auf der Basis von hydraulischen Baustoffbindern, porigen Zuschlägen und Zusatzstoffen, sowie einer auf die Trägerschicht aufgebrachten Außenschicht, wie Färb- oder Putzschicht, und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Es ist bereits eine Vielzahl von vorfabrizierten mehrschichtigen Bauelementen bekannt, die aus den verschiedensten Beton- und Mörtelschichten aufgebaut sind. Es sind auch Verfahren

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bekannt, bei denen die verschiedenen Beton- und Mörtelschichten übereinander in fortlaufendem Arbeitsvorgang in eine Form eingebracht und nachfolgend alle Schichten durch Erwärmen gehärtet werden. Bei der Herstellung derartiger Bauelemente, vorzugsweise mit einer abschließenden Warmhärtung, treten jedoch in der Regel Schwierigkeiten-auf j da das unterschiedliche Schwinden der verschiedenen Schichten beim Abbinden zu Rissen in den Schichten führt, so daß ein kostspieliges Nachputzen erforderlich ist.

Es sind bereits verschiedene Maßnahmen bekannt, mit denen das Auftreten der unerwünschten Schwindrisse verhindert werden soll.

So sind beispielsweise mehrschichtige Außenwandelemente bekannt geworden, mit einer tragenden Schwerbetonschicht, einer darauf aufgebrachten Dämmschichtmasse aus Holzspanbeton, einem Gemenge von imprägniertem Holz, Zement und Traß, sowie einer auf die Dämmschichtmasse aufgebrachten Putzschicht aus Kalkzementmörtel. Die bei derartig aufgebauten 'Wändelementen naturgemäß beim Abbinden innerhalb der Schichten auftretenden Spannungen sollen durch die Holzspanbetonschicht abgebaut werden. Während bei einem herkömmlichen Leichtbeton die Spannungen zu Rissen an den Trennschichten führen, die sich durch die Schichten fortsetzen, reißen angeblich beim Holzspanbeton einzelne Verbindungen der nur punktweise aneinander haftenden.Holzbetonstäbchen auf und entlasten dadurch die Umgebung der Rißstellen. Die Risse sollen zwar unterschiedlich im Gefüge der einzelnen Berühungsstellen vorhanden sein, aber nicht durch die ganze Schicht gehen.

Durch die Verwendung der beschriebenen Dämmschichtmasse ist es demnach möglich, ein brauchbares mehrschichtiges Bauelement herzustellen. Da jedoch die Dämmschichtmasse nicht witterungs- und feuchtxgkeitsbeständxg ist, muß bei einem Außenwandelement

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auf diese eine gegen schädliche Witterungseinflüsse widerstandsfähige Putzschicht aufgebracht sein. Bei diesen Außenwändelementen ist zwar die Gefahr von Rißbildungen während der Herstellung vermindert worden, jedoch im ausgehärteten Zustand können durch schädliche Umwelteinflüsse - da es sich dann um einen starren Körper handelt - durchaus Risse in den einzelnen Schichten entstehen. Dazu kommt, daß derartige Bauelemente durch die Schwerbetonschicht verhältnismäßig schwer sind, was gerade für den Montagebau sehr nachteilig ist.

Ferner sind Putzmassen bekannt, die zur Vermeidung von. Rißbildungen mit organischen oder anorganischen Pasern versetzt sind. Neben den Pasern enthalten diese Putzmassen einen hohen Anteil an Zement und Kalk als Bindemittel, sowie Kunststoffschaumperlen und geblähten Vulkanstein als porige Zuschläge, sowie geringe Zusätze von wasserlöslichem Celluloseäther und wasserdispergierbarem Vinylpolymeren, die die Verbindung zwischen den Bindemitteln und den Zuschlägen verbessern und die Haftung der Putzmassen zum Untergrund erhöhen sollen und schließlich Zusätze von Hydrophobierungsraitteln.

Derartige Putzmassen haben zwar eine gute Wärmedämmfähigkeit, jedoch weisen sie nur geringe Biegezug- und Druckfestigkeiten auf, die einem Kalkmörtelputz gleichzusetzen sind. Für eine konstruktive Schicht eines mehrschichtigen Bauelements sind diese Putzmassen nicht verwendbar.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, ein von seinem Gesamtgewicht her sehr leichtes und bauphysikalisch hochwertiges mehrschichtiges Bauelement für Außenwände von Gebäuden zu schaffen, das wenigstens aus einer Hauptschicht aus Leichtbeton

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geringer Rohdichte und einer Trägerschicht besteht, wobei letztere isolierend wirken und gegen mechanische Beanspruchungen - sei es während der Herstellung oder im eingebauten Zustand - widerstandsfähig sein soll, und das sich wirtschaftlich herstellen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Trägerschicht zur Aufnahme von herstellungstechnisch bedingten und durch Umwelteinflüsse hervorgerufenen inneren Spannungen in den an die Trägerschicht angrenzenden Schichten begrenzt verformbar ist.

Ein vorteilhafter Aufbau des Bauelements wird erreicht, wenn die Hauptschicht aus einem Leichtbeton mit einem häufwerksporigen Gefüge, vorzugsweise aus Blähton und Zement, besteht. Ferner wenn die Trägerschicht durch die Kombination folgender Bestandteile in Gewichts-^, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Bestandteile, gebildet ist:

a) 10 bis 15 % Zement

b) 8 bis 12 % V/asser

c) 18 bis 25 % Blähton

d) 10 bis 14 % Schaumkies

e) 35 bis %5 % Sand

f) 2 bis 6 % Zusatzstoffe

Als Zusatzstoffe dienen folgende Komponenten a) bis f) und gegebenenfalls g) bis i) in Gewichts-^ bezogen auf das Gesamtgewicht aller Zusatzstoffe:

a) 20 bis ¹JO % in Wasser fein dispergierte Polymerisate (z.B. Vinyl-Copolymere)

b) 0,1 bis 1 % Verdickungs- bzw. Homogenisierungsmittel (z.B. Celluloseäther)

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c) 0,5 bis 3 # Hydrophobierungsmittel (z.B. Silikonverbindungen, Stearate)

d) 0,3 bis 2 /S Polymerfasern (z.B. Polyacrylnitril)

e) 0,2 bis 1 /5 Entschäumer (z.B. Kohlenwasserstoffe)

f) 2 bis 8 J? Filmbildungs- bzw. Benetzungsmittel (z.B. ein- und mehrwertige Alkohle und ihre Derivate)

g) 0, 1 bis 1 % Fungicide und baktericide Mittel (z.B. zinnörganische Verbindungen)

h) 0,2 bis 1 # Passivierungsmittel (z.B. Salze der Phosphor- und Benzoesäure)

i) kO bis 70/2 Viskositätsregulatoren (z.B*. Wasser, Benetzungsmittel). ■

Da die Hauptschicht ein offenes Gefüge und somit eine sehr gute Wärmedämmfähigkeit besitzt, ist es gemäß der gestellten Forderungen erforderlich, daß die Trägerschicht ein geschlossenes Gefüge aufweist. Um dieses zu erreichen und dennoch ein gutes Wärmedämmverhalten zu bekommen, ist es besonders vorteilhaft, daß der Blähton der Trägerschicht eine Schüttdichte von weniger als 350 kg/nr sowie eine Körnung von Ü bis 8 mm und der Schaumkies der Trägerschicht eine Schüttdichte von weniger als 620 kg/m sowie eine Körnung von 0,1 bis 3 mm haben. Mit den angegebenen Körnungen der porigen Zuschläge in Verbindung mit Sand und den anderen Zusätzen erhält die Trägerschicht nach dem Gesetz der dichtesten Kugelpackung ein geschlossenes Gefüge und eine glatte Oberfläche.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung, in der als Beispiel eine' Stoßfuge zweier anelnandergrenzender Bauelemente dargestellt ist, näher beschrieben. .

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In der dargestellten Stoßfuge bezeichnet 1 und 2 zwei Teilstücke von Bauelementen, die im wesentlichen aus einer Hauptschicht 3 mit einer Dicke H und einer Trägerschicht ¹J mit einer Dicke h bestehen. Die Hauptschicht 3 ist an ihrer der Trägerschicht 4 abgewandten Seite mit einer Gipskartonplatte 5 abgedeckt. Ferner ist die Hauptschicht 3 an ihren Schmalseiten von einem aus Profilstäben 6 zusammengesetzten Rahmen umgeben. Auf der Trägerschicht des Bauelements 1 ist im wesentlichen der besseren Optik wegen und zur Erhöhung der Witterungsbestandigkeit als Außenschicht eine übliche Kunststoffdispersionsfarbe 7 aufgebracht. Bei dem Bauelement 2 ist gezeigt, daß anstelle der Dispersionsfarbe * 7 auch ein üblicher Kunstharzputz 8 auf die Trägerschicht aufgebracht werden kann. Wesentlich dabei ist, daß die Außenschichten 7 und 8 wasserdampfdurchlässig sind. Aufgrund der erfindungsgemäßen

unbedingt Zusammensetzung der Trägerschicht '1 ist es aber nicht'erforderl^lcn > eine Außenschicht auf die Trägerschicht aufzubringen, da diese flüssigkeitsundurchlässig und dennoch wasserdampf- sowie kohlendioxyddurchlässig ist.

Die Hauptschicht 3, die eine übliche Zusammensetzung aufweist, besitzt eine Betonrohdichte von 600 kg/nr und eine Druckfestigkeit von 30 kp/m . Die angegebene verhältnismäßig niedere Druckfestigkeit reicht aus, da der aus den Profilen 6 zusammengesetzte Rahmen als tragendes Element dient.

Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Trägerschicht 4 ist nachstehend als Beispiel eine als besonders günstig ermittelte Betonmischung angegeben. Bei den angegebenen Werten handelt es sich um Gewichts-^ bezogen auf das Gesamtgewicht der Trägers chi ent.

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Zusammensetzung der Trägerschicht H:

1. Zement = 13 %

2. Wasser = 10 %

3. Blähton = 21 %

(Körnung V8 mm: Schüttdichte = 3¹IO kg/m⁵)

4. Schaumkies = 12 %

(Körnung 0,1/3 mm: Schüttdichte = 610 k^g/rn⁵)

5. Sand = Hl %

6. Zusätze = 3 %

Die unter 6. genannten Zusätze setzen sich aus folgenden Komponenten in Gewichts-^, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Zusatzstoffe, zusammen:

1. Kunststoffdispersion (feste Bestandteile) = 28 % Verdickungsmittel = 0,3 %

Hydrophobierungsmittel = 1 % Polymerfasern = 0,7 % Entschäumer = 0,6 % Filmbildungsirdttel = 4 %■

7. fungicide =0,2$

8. Passivierungsmittel = 0,5 %

9. Wasser = 64,7 % · '

Bei dem oben aufgeführten Beispiel enthält die Kunststoffdispersion in Wasser fein dispergierte Vinylpolymere, die zur Verbesserung der Haftungs- und der inneren Festigkeitswerte der Trägerschicht beitragen. Durch diesen Zusatz erhält man ferner eine plastische und homogene Leichtbetonmischung, die sich besser verarbeiten läßt und in der flüssigen Phase lagestabil ist. Nicht zuletzt erhöht sich dadurch die Dehnungsfähigkeit der Trägerschicht. Als Verdickungsmittel dient

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Celluloseäther, wodurch die Betonmischung optimale Theologische Eigenschaften erhält. Als Hydrophobierungsmittel werden Silikonharze beigegeben, die der Trägerschicht die erforderliche Wasserbeständigkeit verleihen. Die beigemischten Kunststoffasern bestehen aus Polyacrylnitril und haben eine unterschiedliche Schnittlänge von 0,1 bis 6 mm, vorzugsweise 2 mm, und eine Dicke von O,OM bis ■ 0,1 mm. Durch diese Fasern wird die Zugfestigkeit nur unwesentlich erhöht, jedoch das Abbinden beschleunigt und die Schwundrißgefahr verringert. Als Entschäumer dient ein Benzinkohlenwasserstoff, wodurch das Luftporenvolumen verringert wird. Das zugegebene Filmbildungsmittel, ein Glykolderivat, verbessert die , Homogenisierung der Mischung und beschleunigt den AbbindeVorgang. Als Fungicide dienen zinnorganische Verbindungen, durch die die Trägerschicht konserviert wird. Schließlich sind als Pass.ivierungsmittel Salze der Benzoesäure zur Verbesserung der Benetzung der angrenzenden Schichten zugesetzt.

Die nach obiger Mischung hergestellte Trägerschicht *J hat etwa eine Wärmeleitfähigkeit von A = 0,32 kcal/m h ⁰C und eine

2 Biegezugfestigkeit nach sieben Tagen von 15 kp/cm und nach

2
achtundzwanzig Tagen von 18 kp/cm . Die Druckfestigkeit beträgt

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nach sieben Tagen etwa 75 kp/cm und nach achtundzwanzig Tagen

2
= 90 kp/cm . Diese Werte zeigen, daß eine derart zusammengesetzte Trägerschicht 4 den gestellten Forderungen entspricht.

Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bauelemente wird wie folgt durchgeführt:

Zuerst wird in eine kastenförmige, oben offene Form, deren Boden und Seitenwände beheizbar sind, der aus den Profilstäben 6 zusammengesetzte Rahmen eingelegt und sodann die Hauptschicht 3 und

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darauf feucht in feucht die Trägerschicht ¹J automatisch eingebracht. Die Schichten 3 und H werden vorteilhaft bereits warm, etwa mit 60 bis 70 C, in die Form eingebracht und anschließend gehärtet, indem die Form ebenfalls auf etwa 60 bis 70 C aufgeheizt wird. Bei der .Serienfertigung werden die einzelnen Formen aufeinander gestellt, so daß jeweils der beheizte Boden der oberen Form die untere abdeckt und die obere Schicht der unteren Form miterwärmt. Nach dem Härten erfolgt gegebenenfalls eine Außenbeschichtung, wobei man die gespeicherte VJärme' der eingebrachten Schichten zu einer raschen Filmbildung der Außenschicht vorteilhaft ausnützt.

Versuche haben ergeben, daß das Verhältnis· zwischen den Dicken H, h der Haupts chi cht 3 und der Trägerschicht ¹I vorteilhaft 4 : 1 beträgt, wobei das Dickenverhältnis auch im Bereich zwischen 3 : bis 6 : 1 liegen kann.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein bauphysikalisch hochwertiges Außenwandelement geschaffen wurde, das aufgrund seines mehrschichtigen Aufbaues und der Zusammensetzung seiner Schichten wirtschaftlieh in Serie hergestellt und bei Bauvorhaben eingesetzt v/erden kann, ohne daß Rißbildungen, insbesondere in den Randzonen der einzelnen Schichten, zu befürchten sind. Besonders durch die gefundene Zusammensetzung der Trägerschicht ist es möglich geworden, als Hauptschicht einen Leichtbeton geringer Rohdichte mit hohem Wärmedämmwert und relativ geringer Festigkeit zu verwenden., da die Trägerschicht eine Schutzschicht darstellt, die einerseits wasserdampf- und kohlendioxyddurchlässig und andererseits flüssigkeitsundurchlässig ist und die eine wesentlich höhere Festigkeit gegenüber der Hauptschicht aufweist, so daß die Vorteile der

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Hauptschicht voll ausgenützt werden können. Darüber hinaus ist die Trägerschicht beständig gegen Chemikalien, widerstandsfähig gegen Pilzbefall und Ungeziefer sowie gegen äußere mechanische Einflüsse.

Der bedeutenste Vorteil der erfindungsgemäß zusammengesetzten Trägerschicht ist darin zu sehen, daß die Trägerschicht während und nach dem Abbinden begrenzt verformbar bleibt, also eine Art plastisch-elastisches Verhalten zeigt, wodurch herstellungsbedingte und durch Umwelteinflüsse hervorgerufene innere Spannungen in den an die Trägerschicht angrenzenden Schichten ausgeglichen werden und demnach keine Risse auftreten können. Nicht zuletzt wird dadurch das Bauelement lage- und transportstabil. Die mit den erfindungsgemäßen Außenwandelementen durchgeführten Frost-Tau-Versuche in einer Klimakammer bei wechselnden Temperaturen zwischen +70⁰C und -4O⁰C haben deren vorteilhafte Eigenschaften bestätigt.

Ferner besitzt die Trägerschicht ein geschlossenes Gefüge mit glatter Oberfläche, trotz ihrer, die Wärmedämmung verbessernden porigen Beschaffenheit, so daß ein Voranstrich oder ähnliche Behandlungen vor dem Auftrag der Außenschicht nicht erforderlich ist. Aufgrund der glatten dichten Oberfläche und der erfindungsgemäßen Zusammensetzung der Trägerschicht kann auch eine Außenschicht unter Umständen weggelassen werden. Denkbar wäre, daß man in diesem Fall die Trägerschicht besonders einfärbt. Auch ist es möglich, die· Trägerschicht als Schutzschicht auf andere Unterlagen wie hier angegeben aufzubringen. Schließlich erhält man im äußeren Bereich der Stoßfuge glatte Leibungsflächen, so daß dort Dichtungsprofile eingesetzt werden können.

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Claims (11)

1. •Et*

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   Ansprüche

   \1.) Vorfabri ziert es mehrschichtiges Bauelement, insbesondere Außenwandelement für in Fertigteilbauweise zu errichtende Gebäude, mit einer Hauptschicht aus Beton, einer darauf aufgebrachten Trägerschicht aus Leichtbeton auf der Basis von hydraulischen Baustoffbindern, porigen Zuschlagen und Zusatzstoffen, sowie einer auf die Trägerschicht aufgebrachten Außenschicht, wie Färb- oder Putzschicht, dadurch gekennzeichnet, 'daß die Trägers chicht (¹I-) zur Aufnahme von herstellungstechnisch bedingten und durch Umwelteinflüsse hervorgerufenen inneren Spannungen in den an die Trägerschicht (M) angrenzenden Schichten (3j7j8) begrenzt verformba'r ist.
2. 2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschicht (3) aus einem Leichtbeton mit einem haufwerksporigen Gefüge, vorzugsweise aus Blähton und Zement, besteht.
3. 3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (4) durch die Kombination folgender Bestandteile in Gewichts-^, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Bestandteile, gebildet ist: ·

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   a) 10 bis 15 % Zement

   b) 8 bis 12 % Wasser

   c) 18 bis 25 % Blähton

   d) 10 bis 14 % Schaumke)is

   e) 35 bis 45 % Sand

   f) 2 bis 6 % Zusatzstoffe
4. 4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Blähton der Trägerschicht (4) eine Schüttdichte von weniger als 350 kg/m sowie eine Körnung von 4 bis 8 mm und der Schaumkies der Trägerschicht (4) eine Schüttdichte von weniger als 62O kg/m , sowie eine Körnung von 0,1 bis 3 mm haben.
5. 5. Bauelement nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

   daß als Zusatzstoffe der Trägerschicht (4) folgende Komponenten a) bis f) und gegebenenfalls g) bis i) in Gewichts-^, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Zusatzstoffe, verwendet sind:

   a) 20 bis 40 % in Wasser fein dispergierte Polymerisate (z.B. Viny1-Copolymere)

   b) 0,1 bis 1 % Verdickungs- bzw. Homogenisierungsmittel (z.B. Celluloseäther)

   c) 0,5 bis 3 % Hydrophobierungsmittel (z.B. Silikonharze, Stearate)

   3 0 ί: ·^:Γ5 0 / 1 Γ Γ S

   d) 0,3 bis 2 % Polymerfasern (z.B. Polyacrylnitril)

   3 0 Γ Γ S

   - 13 -BAD ORIGINAL"

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   e) 0,2 bis 1 % Entschäumer (z.B. Kohlenwasserstoffe)

   f) 2 bis 8 % Pilmbildungs- bzw. Benetzungsmittel (z.B. ein- ■ und mehrwertige Alkohle und ihre Derivate) <·

   g) 0,1 bis 1 % Fungicide und baktericide Mittel (z.B. zinnorganische Verbindungen)

   h) 0,2 bis 1 % Passivierungsmittel (z.B. Salze der Phosphor-

   und Benzoesäure)
   i) JJO bis 70 % Viskositätsregulatoren (z.B. Wasser, Benetzungs-

   mittel).
6. 6. Bauelement nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen den Dicken (H, h) der Hauptschicht (3) und der Trappers chicht (4) 3:1 bis 6 : 1, vorteilhaft 4:1, beträgt.
7. 7. Bauelement nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschicht (3) an ihrer der Trägerschicht (4) abgewandten Seite mit einer Gipskartonplatte (5) abgedeckt ist.
8. 8. Bauelement nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschicht (3) an ihren Schmalseiten von einem aus Profilstäben (6) zusammengesetzten Rahmen umgeben ist.

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9. 9. Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Bauelementen nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in ■einer kastenförmigen Form mit eingelegtem Rahmen zuerst die Hauptschicht (3) und danach feucht in feucht die Trägerschicht (¹I) eingebracht wird und nachfolgend alle Schichten (3,¹O durch Erwärmen gehärtet werden.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß · die Haupt- und Trägerschicht (3,^) warm in die Form eingebracht werden.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (7 bzw. 8) nach erfolgter Wärmehärtung der Schichten (3>*0 auf die Trägerschicht (¹O aufgebracht wird.

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    3 U 9850/1 — *?