DE2412470A1 - Polyesterimid-dispersionen und deren verwendung als ueberzugs-, impraegnierungsund verklebungsmittel - Google Patents
Polyesterimid-dispersionen und deren verwendung als ueberzugs-, impraegnierungsund verklebungsmittelInfo
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- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08G73/16—Polyester-imides
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Description
- Polyesterimid-Dispersionen und deren Verwendung als Uberzugs-, Imprägnierurigs- und Verklebungsmittel Die vorliegende Erfindung betrifft wäßrige Polyesterimid-Dispersionen sowie deren Verwendung als temperaturbeständige Überzugs^, Imprägnierungs- und Verklebungsmittel.
- Die Herstellung von Polyesterimiden und die Verwendung ihrer Lösungen als Überzugs-, Imprägnierungs- und Verklebungsmittel ist bekannt und beispielsweise in den DT-AS 1 445 265, 1 495 152 und 1 645 4)5 beschrieben.
- Polyesterimide für Lackierungen mit hochwertigen Eigenschaften haben ein so hohes Molgewicht, daß ihre Lösungen, um gut verarbeitbar zu sein, auf verhältnismäßig niedere Feststoffgehalte eingestellt werden müssen. Außerdem müssen wegen der speziellen Löslichkeitseigenschaften Lösungsmittel verwendet werden, die meist schwerflüchtig und teuer sind und auch einen unangenehmen Geruch aufweisen, wie Kresole, Phenole, Xylenole usw Um eine Unweltbelästigung durch diese Lösungsmittel zu vermeiden, sind zusätzliche sehr aufwendige Vorrichtungen notwendig, wie thermische oder katalytische Nachverbrenner oder Absorptionsanlagen. Dennoch ist es kaum möglich, diese Lösungsmittel vollständig zu beseitigen. Lösungsmittelreste in den Einbrennöfen und Abluftschächten können Brände und Explosionen verursachen und stellen somit eine Gefahr dar.
- Der verhältnismäßig niedere Feststoffanteil der Polyesterimidlösungen ist außerdem die Ursache von Verarbeitungsunsicherheiten, wie Läuferbildung, Kantenflucht bei Lackierungenssowie Blasenbildung im Verlauf der Trocknung.
- Es ist zwar bekannt, derartige Probleme durch wäßrige Kunststoffdispersionen zu lösen. In der DT-PS 1 285 081 wurde vorgeschlagen, Polyesterharze mechanisch zu zerkleinern und in Wasser zu dispergieren; diese Dispersionen sind Jedoch wenig stabil. Sie müssen fortlaufend filtriert werden, um die agglomerierten tnn n ß Z nen r Teilchen zu entfernen und das Absetzen zu verhindern. Die Agglomeration und das Absetzen kann, wie z.B. der DT-OS 2 210 484 zu entnehmen ist, auch dadurch verhindert werden, daß man gewisse hochmolekulare Hilfsmittel zusetzt. Solche Maßnahmen können jedoch zur nachteiligen Beeinflussung der Verarbeitung und der Eigenschaften der Lackierung führen.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, feinteilige wäßrige Polyesterimid-Dispersionen aufzuzeigen, die ausgezeichnete Lagerstabilität aufweisen und zur Herstellung von Überzügen, Imprägnierungen und Verklebungen mit verbesserter Wärmebeständigkeit, Härte und Lösungsmittelbeständigkeit zu verwenden sind.
- Überraschenderweise läßt sich dieses Ziel mit wäßrigen Polyesterimiddispersionen erreichen, die Polyesterimidvorkondensate aus Melamin, Trimellithsäureanhydrid und mehrwertigen Alkoholen enthalten.
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind feinteilige wäßrige Polyesterimiddispersionen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie 20 - 60 Ges./ Polyesterimid mit einem Teilchendurchmesser von weniger als 5 /um, 0,5 - 8 Ges./ Verlaufmittel und 0 - 8 Ges./ Katalysator enthalten und das Polyesterimid ein Polyesterimidvorkondensat aus (A) Melamin, (B) mindestens einer mindestens dreiwertigen Carbonsäure und/oder deren Anhydrid, Säurechlorid oder Ester niederer Monoalkanole, (c) mindestens einem mehrwertigen Alkohol> sowie gegebenenfalls (D) einer oder mehreren aromaischen Dicarbonsäuren oder deren Estern mit niederen Monoalkanolen ist, wobei das molare Verhältnis der Komponenten (A) : (B) 1 : 1,1 bis 1 : 3 beträgt.
- Bevorzugt sind erfindungsgemäße Polyesterimiddispersionen, deren Polyesterimidvorkondensat 5 - 15 Ges¢/ der Komponente (A)-, 15 - 70 Gew/ der Komponente (B), 10 - 25 Ges.% der Komponente (C) und 5 - 55 Gew/ der Komponente (D) einkondensiert enthält.
- Besonders bevorzugt sind solche Polyesterimiddispersionen, deren Polyesterimidvorkondensat -als Komponente (B) Trimellithsäureanhydrid, als Komponente (C) Glykol, Diglykol und/oder Triglykol und als Komponente (D) Terephthalsäure und/oder Isophthalsäure und/oder deren Dimethylester einkondensiert enthält.
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem die Verwendung dieser Polyesterimiddispersionen als hitzehärtbare Überzugs», Imprägnierungs- und Verklebungsmittel zur Herstellung temperaturbeständiger Überzüge, Imprägnierungen und Verklebungen, wobei die Härtung bei Temperaturen zwischen 200 und 550ob durchgeführt wird.
- Über die Aufbaukomponenten der erfindungsgemäß zu verwendenden Polyesterimidvorkondensate ist im allgemeinen folgendes auszuführen.
- (A) Melamin wird in einer Menge von 4 - SÖ, vorzugsweise 5 -15 Ges., bezogen auf die Gesamtmenge des Polyesterimidvorkondensats (A) - (D), eingesetzt. Melamin kann gegebenenfalls auch teilweise durch andere Aminogruppen enthaltende Verbindungen, wie z.B. durch 1,3,5-Triaminobenzol bis zu 50 Molprozent, ersetzt werden. Bevorzugt ist Jedoch, Melamin allein als Komponente (A) zu verwenden.
- (B) Als mindestens dreiwertige Carbonsäure und/oder deren Anhydrid, Säurechlorid oder Ester niederer Monoalkanole eignen sich aliphatische, cycloaliphatische und vorzugsweise aromatische Polycarbonsäuren mit bis zu 6 Carboxylgruppen sowie deren Derivate, insbesondere solche, die zwei oder mehrere benachbarte Carboxylgruppen enthalten. Beispiele derartiger geeigneter Verbindungen sind 3,4,4t- Benzophenontricarbonsäure, Pyromellithsäure, Mellithsäure, Trimellithsäure, Trimellithsäurechlorid sowie Trimellithsäuremono-, -di- und -triester von 1 - 4 Kohlenstoffatome enthaltenden Monoalkanolen.
- Das molare Verhältnis der Komponenten (A) Q (B) in den erfindungsgemäßen Polyesterimiden beträgt 1 : 1,1 bis 1 5, vorzugsweise 1 : 2 bis 1 : 3. Der Anteil der Komponente (B) an der Gesamtmenge des Polyesterimidvorkondensats beträgt 10 - 80, vorzugsweise 15 - 70 Gewichtsprozent.
- (C) Als mehrwertige Alkohole kommen in Betracht Diole mit 2 - 6 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Äthylenglykol, Propylenglykol, Butandiol, Butendiol, Äthergruppierungen enthaltende Diole, wie z.B. Diglykol, Triglykol, Triole, wie z.B. Glycerin oder Trimethylolpropan, -äthan oder -methan sowie höherwertige Alkohole, wie z.B PentaWythrit sowie Gemische dieser mehrwertigen Alkohole.
- Komponente (C) wird im allgemeinen in Mengen von 5 - 55, vorzugsweise 10 - 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge des Polyesterimidvorkondensats eingesetzt.
- (D) Als aromatische Dicarbonsäuren eignen sich beispielsweise Terephthalsäure, Isophthalsäure, Dicarbonsäuren mehrkerniger Aromaten, wie z.B. Naphthalindicarbonsäuren sowie -CO-oder -0-, -S02-, -SO-, -S-Gruppen enthaltende aromatische Dicarbonsäuren, wie z.B. Benzophenondicarbonsäure, Diphenyläther-, Diphenylsulfon-, -sulfid-, -sulfoxyd- oder -methan-dicarbonsäure-1,4 sowie Gemische derartiger Dicarbonsäuren. Diese aromatischen Dicarbonsäuren können auch in Form ihrer Derivate, insbesondere in Form ihrer Ester mit niederen 1 - 4 Kohlenstoffatome enthaltenden Monoalkanolen zur Herstellung der Polyesterimidvorkondensate eingesetzt werden. Komponente (D) wird dabei in Mengen von bis zu 85 quivalentprozent, bezogen auf die veresterbaren Hydroxylgruppen der in das Polyesterimidvorkondensat aus (A), (B), (C) und (D) einzukondensierenden Komponente (C), vorzugsweise in Mengen von 5 - 55 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge des Polyesterimidvorkondensats, verwendet.
- Als gegebenenfalls für die Herstellung der Polyesterimidvorkondensate zu verwendende polare Lösungsmittel eignen sich beispielsweise Amide, wie N-Methylpyrrolidon oder Hexamethyla phosphoramid, vorzugsweise Diole sowie Oxoalkandiole, wie z.Bo Glykol, Diglykol, Triglykol, wie sie auch unter (C) genannt sind Die Lösungsmittel werden im allgemeinen in Mengen von 20 bis 90 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polyesterimidvorkondensat, eingesetzt.
- Die Umsetzung der Komponenten (A) - (D) miteinander erfolgt zweckmäßigerweise bei Temperaturen von 150 - 295, vorzugsweise 180 - 26O0C, wobei die Reihenfolge der Zugabe der Reaktionspartner variieren kann.
- Die Herstellung des Polyesterimidvorkondensats, beispielsweise aus Melamin (A), mehrwertigen Carbonsäuren (B), Tere- oder Isophthalsäure oder deren Alkylester (D) und Glykol, Diglykol oder Triglykol (C) kann z.B. bei über 150, vorzugsweise bei 0 über 200 mit oder vorzugsweise ohne Lösungsmittel erfolgen.
- Eine bevorzugte Herstellungsweise der Polyesterimide ist, die Ausgangsstoffe, z.B. Melamin, Trimellithsäureanhydrid, Dimethylterephthalat und Glykol bei Zimmertemperatur unter Rühren 0 zu vermischen, die Temperatur innerhalb 5 - 4 Stunden auf 140 0 zu erhöhen und danach die Temperatur beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 10°C/)0 Minuten auf 2450C zu steigern. Man erhält dann eine homogene Schmelze. Viskosität und Schmelzpunkt können durch die Variation der Kondensationszeit und -temperatur beliebig eingestellt werden.
- Die erfindungsgemäßen wäßrigen Dispersionen enthalten das Polyesterimidvorkondensat in Form feiner Teilchen mit Teilchendurchmessern < 5 /um, vorzugsweise < 1,5 /um, im allgemeinen in einer Menge von 20 - 60, vorzugsweise 25 - 50 Gewichtsprozenit Die Herstellung der Dispersion kann nach mehreren Verfahren ausgeführt werden: z.B. kann die Schmelze zunächst mittels einer Schuppenwalze oder durch Versprühen im Sprühturm vorzerkleinert und dann anschließend auf mechanischen Mühlen, z.B. Pralltellermühle, Stiftmühle oder ähnlichen auf Teilchen größen vonc 00 /um zerkleinert werden. Die erfindungsgemäßen Dispersionen werden dann aus dem durch die beschriebene Trockenvormahlung gewonnenen Polyesterimidpulvern durch Zermahlen, vorzugsweise in Gegenwart von Wasser, hergestellt.
- Eine derartige kombinierte Trocken- und Naßmahlung der Vorkondensatschmelze wird im allgemeinen zur Herstellung der erfinduffgsgemäßen Dispersionen mit Teilchendurchmessern < 3 /um, insbesondere (1,5 /um, bevorzugt.
- Das Naßvermahlen erfolgt in mechanischen Dispergiervorrichtungen, beispielsweise in Kugelmühlen, vorzugsweise in Dispergiermaschinen mit Mahlkörpern bei hoher örtlicher Energiedichte, wie z.B. in Rührwerkskugelmühlen, Sandmühlen, Netzsch-Mühlen, Dyno-Mühlen, Planetenkugelmühlen, Kesselmühlen und Attritoren. Als Mahlkörper kommen vorzugsweise kugelförmige Mahlkörper in Frage, die beispielsweise aus Glas, Keramik, Porzellan, Quarz oder hartem abriebfestem Kunststoff (z.B.
- Polyamid, Copolymere aus Styrol und Maleinsäureanhydrid usw.), sein können und deren Durchmesser zwischen 0,2 bis 8, vorzugsweise 0,4 bis 5 mm, beträgt. Die Mahldauer liegt Je nach Mühle zwischen 2 - 16 Stunden, bei Kugelmühlen über 24 Stunden. Man erhält Dispersionen, die Feststoffgehalte zwischen 20 bis 60 / und Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von unter 5 /um, vorzugsweise unter 1,5 /um, enthalten.
- Ein anderes zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersionen geeignetes Verfahren geht von einer Lösung des Polyesterimidvorkondensats in Tetrahydrofuran oder Dioxan aus, die gegebenenfalls Polykondensationskatalysatoren enthält, die in emulgator- und/oder schutzkolloidhaltigem Wasser ausgefällt wird. Das Lösungsmittel wird unter vermindertem Druck verdampft. Man erhält Dispersionen, die Teilchengrößen unter 5 /um haben. Zur weiteren Zerkleinerung kann man mit den oben -genannten Dispergiermühlen eine Feinmahlung durchführen.
- Als Vernetzungskatalysatoren eignen sich für die erftndungsgemäßen Polyesterimidvorkondensat-Dispersionen besonders Oxotitanverbindungen, wie Oxotitanoxalate, -citrate, -lactate, tartrat, -salicylate, -phthalate, -formiate und -glyconate oder sonstige Polyesterkatalysatoren, wie z.B. Triäthanolamintitanat. Die Konzentration dèts Katalysators liegt bei 0 - 8,0, vorzugsweise 0,5 - 5,0 Gene/, bezogen auf Polyesterimidvorkondensat Als Verlaufmittel können beispielsweise Glykole, Butylglykol, N-Methylpyrrolidon, Diphenyl sowie Polymere aus Vinylpyrrolidon und/oder Copolymere aus Acrylnitril und Acrylsäure und/ oder aus Vinylpyrrolidon und Vinylpropionat und ähnliche verwendet werden, wobei Butylglykol und die Copolymerisate besonders bevorzugt sind. Die Verlaufmittel können den erfindungsgemäßen Dispersionen in Mengen von 0,5 - 8, vorzugsweise 1 - 6-Gewe/, bezogen auf Polyesterimidvorkondensat, zugesetzt werden.
- Der pH-Wert der Dispersionen kann, falls erforderlich, mit Amineun, wie z.B. Äthanolamin oder Triäthanolamin auf 8 - 9 eingestellt werden.
- Die Applikation der erfindungsgemäßen Dispersionen auf die zu überziehenden, imprägnierenden bzw. verklebenden Substrate kann nach den für diese Techniken üblichen Verfahren erfolgen, beispielsweise durch Drahtlackierungs-,Laminierungsmaschinen oder durch Herstellung von Prepregs nach den bekannten Imprägnierungsverfahren. Als Substrate eignen sich beispielsweise Kupferdrähte, Glasfasern, Glasmatten, Kohlenstofffasern, temperaturbeständige Papiere undoder Kiese, vorzugsweise Kupferdrähte, Glasfasermund temperaturbeständige Papiere und Vliese Die erfindungsgemäßen Dispersionen können noch weitere Zusatzstoffe, wie Pigmente, wie z.B. TiO2 bis zu 80 GewO/, bezogen auf Polyesterimidvorkondensat, Farbstoffe, Füllstoffe, wie z.B. Kreide oder Kaolin bis zu 60 Gew. a bezogen auf Polyesterimidvorkondensat und/oder andere Bindemittel, vorzugsweise in den Polyesterimidteilchen enthalten, Die Aushärtung der erfindungsgemäßen Polyesterimide erfolgt je nach Härtungsdauer, beabsichtigtem Anwendungsbereich und gewünschtem Eigenschaftsbild der ausgehärteten Lackierung, Imprägnierung oder Verklebung bei Temperaturen von 200 - 55O0C, vorzugsweise 300 - 5000C.
- Die erfindungsgemäßen Polyesterimidkondensatdispersionen sind umweltfreundlich, lassen sich sehr vorteilhaft verarbeiten und eignen sich besonders als iiberzugs-, Imprägnierungs- und Verklebungsmittel zur Herstellung von temperatIjrbestndigen Überzügen, Imprägnierungen und Verklebungen. Die damit erhaltenen Lackierungen und Imprägnierungen weisen bessere WarmehestEndigkeit, Biegefestigkeit, Haftun, Elastizität, Durchschlagsfestigkeit, Verlauf und Härte als solche, die mit den bekannten Polyesterimiden hergestellt werden, auf.
- Bei den in den Beispielen genannten Teilen und Prozenten handelt es sich, soweit nicht anders angegeben, um Gewichtsteile und Gewichtsprozente.
- Beispiel 1 155,2 Teile Dimethylterephthalat und 161,2 Teile Glykol wurden auf 100 C erwärmt und mit 0,4 Teilen Mangan-(II)-Acetat 0 versetzt. Danach wurde die Temperatur auf 150 C erhöht. Es entstand eine homogene Lösung. Bei 100 0C wurde dann die Lösung mit 151,2 Teilen Melamin, 691,2 Teilen Trimellithsäureanhydrid und 650 Teilen Glykol versetzt und die Tempe-0 ratur auf 160 c erhöht. Bei dieser Temperatur wurden innerhalb von 2 Stunden ca. 110 Teile Destillat erhalten. Die Temperatur wurde dann in 60 Minuten/10°C auf 2400C erhöht, wobei die Schmelze klar wurde. Der Schmelzpunkt des Produktes lag bei 175 - 1800C. Die Schmelze wurde in eine Porzellanschale gegossen und auf 200C abgekühlt und anschließend zerkleinert (Normgröße unter 10 mm). Dieses Pulver wurde dann mit einer Pralltellermühle auf eine Feinheit unter 60 /u gemahlen und in dieser Form in Wasser dispergiert (58 Teile Wasser, 40 Teile Pulver, 2 Teile Triäthanolamintitanat) und in einer RührwerkskugelmUhle 6 Stunden gemahlen.
- Es entstand eine homogene Dispersion mit einer Korngröße von 90 % unter 1,5 /u. Mit der Dispersion wurden bei 5000C in einem üblichen Einbrennofen (3,5 m lang) und mit einer Geschwindigkeit von 5 - 10 m/min 1 mm-Kupferdrähte beschichtet (50 u). Solche Lackierungen zeigten Erweichungspunkte bis zu j800C, Hitzeschockbeständigkeit bei 220 0C (nach DIN 46453) und eine Außenfaserdehnung von über 80 . Die Bleistifthärte lag bei 5 - 6 H.
- Beispiel 2 Mit einer Dispersion nach Beispiel 1 wurde ein Polyarylamid-Papier beschichtet und das Wasser bei i400c verdampft. Die Beschichtung wurde so oft vorgenommen-, bis der Harzanteil 50 ß des Gesamtgewichtes erreichte. Zwischen zwei auf diese Weise vorbereiteten PapierflEchen wurde eine Polyamidimidfolie gelegt und bei 250°C und unter einem Druck von 5 kpcm 2 10 Minuten lang eine Verklebung vorgenommen. Es wurde ein Mehrschichtmaterial mit einer Reißfestigkeit vo 950 kpcm und mit einer Dehnung von 18 erhalten. Es war nicht möglich, die Folie vom Papier zu trennen. Die mechanischen Eigenschaften des Verbundmaterials haben sich nach 1-stUndiger Hitzebehandlung bei-700°C nicht geändert. Solche Produkte können fUr Nutenauskleidung verwendet werden.
Claims (6)
- Patentansprüche10 Feinteilige wäßrige Polyesterimiddispersionen, dadurch gekennzeichnet, daß sie 20 - 60 Gewichtsprozent Polyesterimid mit einem Teilchendurchmesser von weniger als 5 /um, 0,5 - 8 Gewichtsprozent Verlaufmittel und 0 - 8 Gewichtsprozent Katalysator enthalten und das Polyesterimid ein Polyesterimidvorkondensat aus (A) Melamin, (B) mindestens einer mindestens dreiwertigen Carbonsäure und/oder deren Anhydrid, Säurechlorid oder Ester niederer Monoalkanole, (C) mindestens einem mehrwertigen Alkohol1 sowie gegebenenfalls (D) einer oder mehreren aromatischen Dicarbonsäuren oder deren Estern mit niederen Monoalkanolen ist, wobei das molare Verhältnis der Komponenten (A) ç (B) 1 o 1,1 bis 1 : 3 beträgt.
- 2. Polyesterimiddispersionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyesterimidvorkondensat 5 - 15 Gewichtsprozent der Komponente (A), 15 - 70 Gewichtsprozent der Komponente (B), 10 - 25 Gewichtsprozent der Komponente (C) und 5 - 55 Gewichtsprozent der Komponente (D) einkondensiert enthält.
- 3. Polyesterimiddispersionen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (B) Trimellithsäureanhydrid ist.
- 4. Polyesterimiddispersionen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (C) Glykol, Diglykol und/oder Triglykol ist.
- 5. Polyesterimiddispersionen nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (D) Terephthalsäure und/oder Isophthalsäure und/oder deren Dimethylester ist.
- 6. Verwendung der Polyesterimiddispersionen nach einem der vorhergehenden Ansprüche als hitzehärtbare Überzugs-, Imprägnierungs- und Verklebungsmittel zur Herstellung temperaturbeständiger Überzüge, Imprägnierungen und Verklebungen.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2412470A DE2412470A1 (de) | 1974-03-15 | 1974-03-15 | Polyesterimid-dispersionen und deren verwendung als ueberzugs-, impraegnierungsund verklebungsmittel |
| US05/555,407 US3994863A (en) | 1974-03-15 | 1975-03-05 | Process for the manufacture of polyester imides using melamine as the polyamine reactant |
| IT21137/75A IT1034175B (it) | 1974-03-15 | 1975-03-11 | Processo per la preparazione di po listerimidi e loro impiego come mezzi elettroisolanti |
| CH315875A CH611636A5 (de) | 1974-03-15 | 1975-03-12 | |
| GB10670/75A GB1491754A (en) | 1974-03-15 | 1975-03-14 | Process for the manufacture of polyester imides and their use as electrical insulating materials |
| FR7508119A FR2264053B3 (de) | 1974-03-15 | 1975-03-14 | |
| JP50030688A JPS50126794A (de) | 1974-03-15 | 1975-03-15 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| DE2412470A1 true DE2412470A1 (de) | 1975-10-23 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2412470A1 (de) |
-
1974
- 1974-03-15 DE DE2412470A patent/DE2412470A1/de not_active Withdrawn
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