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B e s c Ii r e 1 b u betreffend Verfahren zur Fertigung von Körpern,
insbesondere Treppen und Gehflächen, mit rutschsicheren und verschleißfesten Oberflächen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und konstruktiven Gestaltung
von Körpern, insbesondere Treppen und Gehflächen, mit rutschsicherer und verschleißfester
Oberfläche.
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Im täglichen Leben ist auf verschiedenen Gebieten die Uberbrückung
von Niveauunterschieden für den Bußgängerverkehr erforderlich. Zu diesem Zweck dienen
aus verschiedenen
Materialien gefertigte und in mannigfaltigen Formen
ausgeführte Treppen, an welche, insbesondere an den Witterungs bedingungen ausgesetzten
freien Plätzen, strenge Anforderungen gestellt werden, beispielsweise zur Ausschaltung
der Unfallgefahr beziehungsweise zu deren Verminderung auf ein Mindestmaß.
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So sind die Anforderungen an die Rutschsicherheit von Treppen und
sonstigen Gehflächen auf den folgenden Anwendungsgebieten besonders streng: Bei
Straßen-, Eisenbahn-, Wasser- und Luftfahrzeugen; bei Schwimmbädern, Stränden und
sonstigen nassen beziehungsweise feuchten Plätzen; bei Wohnhäusern, Warenhäusern
und sonstigen öffentlichen und privaten Gebäuden, insbesondere den an der Bedachung
von Gebäuden angeordneten für Kaminkehrerzwecke dienenden Gehflächen; bei akustischen
beziehungsweise ästhetischen Zwecken dienenden Deckelementen von Motoren und sonstigen
maschinellen Einrichtungen von Schiff-, Straßen- und Eisenbahnfahrzeugen, die gleichzeitig
auch als Gehflächen dienen; an der 2berdeckung und den Handläufen von Schiffsdecken
zur Sicherstellung eines erhöhten Haftvermögens.
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Die bisher verwendeten meistens aus Holz oder Metall gefertigten
Treppen genügen nicht den primären Anforderungen an die Rutschsicherheit und waren
auch aus vielen anderen
Gründen nicht vorteilhaft. Se wurden die
Geh- beziehungsweise Treppenflächen meistens den dichten Verkehr entsprechend schnell
abgenutzt. Ihr Werkstoff entsprach hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit gegen Witterungseinflüsse
und der Korrosionsbeständigkeit nicht. Das Gewicht der Treppen war verhältnismäßig
hoch, was besonders im Falle von Fahrzeugen nachteilig ist, und ihre Fertigung war
kompliziert. Die Fertigung aus vielen Teilen gewahrleistete nämlich beim Einbau
in die Fahrzeuge keine Auswechselbarkeit und machte eine aufwendige individuelle
Anpassung der Treppenelemente beziehungsweise ihre zeitraubende Montage an Ort und
Stelle erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Sicherstellung der
Rutschsicherheit-an Treppen und Gehflächen und Behebung der anderen Nachteile des
Standes der Technik die bekannten Treppenkonstruktionen und Gehflächen sowie ihre
Fertigung dadurch Wahl des Materiales der Treppen und Gehflächen und ihre konstruktive
Gestaltung mittels voneinander unabhängig einzeln zu verwirklichender Charakteristika
zu vervollkommnen und ihre Qualität zu verbessern.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Fertigung von Körpern,
insbesondere Treppen und Gehflächen, mit rutschsicheren und verschleißfesten Oberflächen,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß auf die Oberfläche. einer dem zu formenden
Körper entsprechenden negativen Form zunächst eine einen verschleißfesten Zusatz
enthaltende untere Schicht auf Kunstharzbasis und nach deren Härtung auf sie eine
verstärkte Kunststoffschicht aufgebracht wird, worauf in den durch die untere Schicht
beziehungsweise Verstärkungsschicht des von der negativen Form herausgehobenen ausgehärteten
Halbfertigproduktes begrenzten Hohlraum zum Ausfüllen desselben ein Schaumstoff
beziehungsweise Eunststoffschaum oder eine ähnliche Materialschicht eingebracht
wird,
vorzugsweise durch Verkleben, sowie, zweckmäßigerweise nach einem Pressen, Verdichten
beziehungsweise Kaschieren, die untere Oberflächenschicht durch Sandspritzen aufgerauht
und auf sie eine dünne Harzschicht aufgebracht wird, welche mit einem rutschhemmenden
Zusatz bedeckt wird.
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Vorteilhafterweise wird als untere verschleißfeste Schicht eine solche
aus einem thixotrop machende Mittel enthaltenden elastischen Polyester- cder Epoxyharz,
in welches scharfkantige Mineralkörner mit erhöhter Verschleißfestigkeit eingebettet
sind, verwendet. Besonders bevorzugt wird als untere verschleißfeste Schicht eine
solche, deren Polyester- oder Epoxyharz 100 bis 140 Gew.-% Elektrokorund, Quarzmehl
oder Siliciumcarbid, vorzugsweise graues Siliciumcarbid, insbesondere mit einer
Korngröße von 140 bis 400 im, als Zineralkornmaterialzusatz enthält, verwendet.
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Vorteilhafterweise wird als verstärkter Kunststoff ein mit einer
Glasmatte, einem Glasgewebe oder einem Roving verstärktes für Kontaktverfahren geeignetes
ungesättigtes Polyesterharz oder für Schichtstoffe geeignetes Epoxyharz (Epoxylaminierharz)
verwendet.
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Zweckmäßigerweise wird als Kernmaterial der als Hohlraumfüllmittel
unter der verstärkten Kunstharzschicht angeordneten Sandwichstruktur Balsaholz,
harter Polyvinylchloridschaumstoff oder ein anderer syntaktischer Schaumstoff (beispielsweise
Polyester- beziehungsweise Polystyrol), vorzugsweise mit geschlossenen Zellen und
einem Raumgewicht von 60 bis 100 kg/n3, verwendet.
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Vorteilhafterweise wird als auf die untere verschleißfeste Schicht
aufzubringende dünne Harzschicht eine dünne Epoxy- oder Polyesterharzschicht verwendet,
in welche
als rutschhemmender Zusatz vorzugsweise ein verschleißfester
rutschhemmender, körniger, mineralischer Zusatzstoff eingebettet wird.
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Zweckmäßigerweise wird der Körper, welcher vor allem eine Kunststofftreppe
oder -gehfläche ist, aus einem Stück durch Handaufbau-, Glasfaser/Harz-Spritz-,
Vakuum-Gummisack-, Drucksack-, Marco- beziehungsweise Kaltpreßverfahren geformt.
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Die erfindungsgemäß gefertigten Treppen und Gehflächen haben im Vergleich
zu den herkömmlichen Stahlkonstruktionstreppen ein wesentlich geringeres Gewicht
und die Wahl der Materialien und deren Kombination ergibt hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit
und Dauerhaftigkeit bedeutende Vorteile sowohl gegenüber Stahl als auch gegenüber
Holz.
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Durch die Fertigung zur entsprechenden Formung der Körper in einer
Form aus einem Stück ist zu erreichen, daß die Maßgenauigkeit der Körper sehr hoch
ist und die Maße innerhalb enger Grenzen eingehalten werden können. Die aus einem
Stück gefertigten Körper können beispielsweise in Karosserien beziehungsweise Anschlußbaukonstruktionselemente
durch Befestigung mittels Schrauben leicht eingebaut werden, was eine wesentliche
Vereinfachung bei der Montage beziehungsweise Reparatur bedeutet.
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Die Erfindung wird an Hand der folgenden beispielhaften Darlegungen
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Hierbei sind: Figur 1 die Darstellung einer Omnibustreppe mit ihrer
Verkleidung,
Figur 2 die Darstellung einer Aufgangsleiter zur Anwendung
bei Schiffen, neben Arbeitsmaschinen oder als Baukonstruktionen und Figur 3 die
Darstellung des Aufbaues des erfindungsgemäß gefertigten Körpers aus einzelnen schichten.
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Es wird die Oberfläche der entsprechend ausgebildeten negativen Form
mit einem Formtrennmittel behandelt, worauf auf die Oberfläche die den verschleißfesten
Zusatz enthaltende untere Schicht 1 aufgebracht wird. Als untere Schicht 1 kann
vorteilhafterweise eine Polyesterharzschicht, insbesondere eine Polyesterharzschicht
vom sogenannten "gelartigen Uberzugs-typtt mit thixotropen Eigenschaften, verwendet
werden. Beispiele für solche Polyesterharze sind die Harze Viapal 910 und 920 (der
Firma Vianova AG, Wien, Österreich), aber auch andere ungesättigte Polyesterharze,
welche thixotrop machende Mittel, vorteilhafterweise in Anteilen von 4 bis /0, beispielsweise
Kieselsäure FAerosilj (der Firma Degussa, Frankfurt/Main) und Sylodex (der Firma
Grace GmbH, Bad ltomburg)' enthalten. Als andere zweckmäßige Möglichkeit können
für die untere Schicht 1 Epoxyharze, insbesondere mit -thixotrop machenden Mitteln,
beispielsweise Kieselsäure, vorteilhafterweise in Anteilen von 4 bis /0, vermischte
Epoxyharze, beispielsweise das Harz Epikote 828, verwendet werden. Zur Ausbildung
der Verschleißfestigkeit der unteren Schicht 1 werden vorteilhafterweise 100 bis
140 Gew.-% Schleifkörnchenzusatzmaterialien zugesetzt. Unter den Schleifkörnern
haben sich die mit Größen von 140 bis 4-00 µm, insbesondere graues Siliciumcarbid,
Elektrokorund und Quarzmehl, als am vorteilhaftesten erwiesen. Solche sind in "MSz
4506 'Köszörüzzerszámok. ElektroWermikus szemoseanyagok"' ("ungarische Norm 4506
Schleifwerkzeuge. Elektrothermische
Kornmaterialien' ?I) abgehandelt.
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Nach dem Härten der unteren Schicht 1 wird die von den Maßen des
zu formenden Körpers abhängige etwa 4 bis 6 mm dicke verstärkte Kunststoffschicht
2 aufgebracht. Als Kunststoff für die verstärkte Kunststoffschicht 2 kann vorteilhafterweise
ein ungesättigtes Polyesterharz, beispielsweise Viapal, Palatal beziehungsweise
Beguval (der Firmen Vianova AG, Wien, Österreich, BASF, Ludwigshafen/Rhein beziehungsweise
Bayer, Leverkusen), verwendet werden. Am vorteilhaftesten erwiesen sich die ungesättigten
Polyesterharze, welche für die sogenannten Kontaktverfahren, bei denen die Härtung
bei Raumtemperatur durch Zugabe eines geeigneten Katalysatorsystemes, beispielsweise
von Benzoylperoxyd/Dime thylanilin oder Sobaltnaphthenat/Xethyläthylketonperoxyd
beziehungsweise Kobaltoctoat/Cyclohexanonperoxyd erfolgt, geeignet sind. An die
Kunstharze für die verstärkte Kunststoffschicht 2 wird die Anforderung gestellt,
daß sie neben guten Festigkeitseigenschaften und einer guten Chemikalienbeständigkeit
die verwendeten Verstärkungsmaterialien in ausreichendem Maße benetzen und durchtränken.
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Für Omnibustreppen wurde sehr vorteilhaft das Harz Viapal H 450 (der
Firma Vianova AG, Wien, Österreich) mit einem Kobaltnaphthenat/Cycloheanonperoxyd-Katalysatorsystem
verwendet. Als Kunstharze für die verstärkte Kunststoffschicht 2 können auch sogenannte
für Schichtstoffe geeignete Epoxyharze (Epoxylaminierharze), welche bei Raumtemperatur
härten, verwendet werden. Solche sind beispielsweise Araldit LT 553 (der Firma CIBA
AG, Basel, Schweiz), Araldit LY 556 (der Firma CIBA AG, Basel, Schweiz), Araldit
LY 560 (der Firma CIBA AG, Basel, Schweiz), Epikote 813 (der Firma Shell) und Epikote
828 (der Firma Shell). tEinschlägiges Schrifttum: H. Jahn: Epoxidharze.
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VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1969
und
P. F. Bruns: Epoxy Resin Technology, Interscience Publishers, John Wiley Sons. Inc.
1968.3 Die Verstärkungsmaterialien beziehungsweise anders ausgedrückt Gerüstmaterialien
der Polyester- beziehungsweise Epoxyharze können bekannte Glasfaserverstärkungsmaterialien
sein.
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So können sie Glasmatten, insbesondere auf eine Länge von etwa 50
mm geschnittene und aus Durchmesser von 9 bis 12 µm aufweisenden Glasfäden beziehungsweise
-fasern aufgebaute filzartige Produkte mit verschiedenen Dicken beziehungsweise
Flächengewichten, sein, Beispiele hierfür sind die Produkte ES 10 400 P3 Ml mit
einem Flächengewicht von 450 g/m2 (der Firma Société du Verre textile, Lyon, Frankreich),
Gevetex (der Firma Aachen Gerresheimer Textilglas GmbH., Düsseldorf) "Turan" (der
Firma Klöckner-Schott Glasfaser GmbH., Dortmund) und §tSilenkatt (der Firma Silenka
AKU nV., Hoogezand, Niederlande). Besonders vorteilhaft werden Glasmattengerüstmaterialien
mit einem Flächengewicht von 450 g/m² bei den Handaufbauverfahren Vakuum-Gummisackverfahren,
Drucksackverfahren und Kaltpreßverfahren verwendet. Bei den Spritzverfahren (Spritzen
von glasfaserverstärktem Harz) werden am vorteilhaftesten aus Durchmesser von 8
bis 12oum aufweisenden endlosen Glasfäden beziehungsweise -fasern bestehende Rovingfäden
beziehungsweise -fasern verwendet. Beispiele für solche sind die Produkte der bezüglich
der Glasmatten erwähnten Firmen.
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Die Rovingfäden beziehungsweise -fasern werden in an sich bekannter
Weise am Schneidkopf der SDritzvorrichtung auf eine Lange von etwa 50 mm zerhackt
und können zusammen mit dem Harz durch Spritzen auf die Oberfläche aufgebracht werden.
Das Spritzen ist bis zur Erreichung der zur Erzielung der erforderlichen Festigkeit
notwendigen Wandstärke fortzusetzen. Ferner können als Verstäriciingsmaterialien
aus, beispielsweise Flächengewichte von 400 bis 600 g/m² aufweisenden, Glasseiden-
beziehungsweise Rovingfäden gewebte Gewebe, Leinen, Atlasse und Köper
dienen.
Die einzelnen Gerüstmaterialien können allein oder in Kombination verwendet werden
(beispielsweise können beim Spritzen Rovingfäden/Glasgewebe-Konbinationen oder Glasmatten/Glasgewebe-Kombinationen
eingesetzt werden).
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Der Glasgehalt hängt immer von der Art des Gerüstmateriales ab. So
kann bei zusammen mit Glasmatten gespritzten Rovingfäden ein Glasgehalt von 25 bis
30 Gew.-% und bei Glasgeweben ein Glasgehalt von 40 bis 50 Gew.-°,b erreicht werden.
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Dies hängt auch von der angewandten Verfahrenstechnik ab.
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Bei den Handaufbau- und Spritzverfahren können etwa die obigen Werte
erreicht werden, während in den Fällen, in welchen das Formen unter Druck erfolgt,
die obigen Werte um etwa 5 bis 100/o größer sind. (Schrifttum bezüglich der Glasgerüstmaterialien:
K. A. B. Schmidt: Textilglas für die Kunststoffverstärkung, Zechner & Hüthig
Verlag GmbH, Speyer).
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Nach den Aufbringen der Verstärkungsschicht 2 werden die Halbfertigerzeugnisse
aus der Form herausgehoben und der Hohlraum wird mit einem zur Ausbildung einer
Sandwichstruktur 4 geeigneten Kunststoffschaum, Balsaholz oder syntaktischen Schaumstoff,
zweckmäßigerweise einem solchen mit geschlossener Zellenstruktur und einem Schüttgewicht
von 60 bis 100 kg/m3, gefüllt. Solche Materialien sind beispielsweise "Airex'l-Hartpolyvinylchloridschaumstoff
mit einem Schüttgewicht von 60 kgzm3 (der Firma Airex AG, Zins, Schweiz), "Contizell"-Hartpolyvinylchloridschaumstoff
mit einem Schüttgewicht von 80 kg/m) (der Firma Continantal AG, Hamburg) und "Belcobalsa"-Balsaholz
(der Firma Belco Balsa, Paris, Frankreich). Es können auch andere Kernmaterialien
für die Sandwichstruktur 4 verwendet werden. So können solche mit Duben- oder Wabenstruktur
verwendet werden. Der Kunststoffschaum kann auch aus Polyurethan oder Polystyrol
bestehen. Zweckmäßige syntaktische
Schäume enthalten 60 Vol.-Teile
Glas- oder Kunststoffballons beziehungsweise -kolben in einem Polyester- oder Epoxyharz.
Beispiele für Mikroballons sind die Produkte "Eccospheres" IG 101 und Eccospheres
UF-O (der Firma Emerson & Cumming Europe N.V., Oevel, Belgien). Die, vorzugsweise
durch Verkleben 3, eingepaßte die Sandwichstruktur 4 bildende Schaumstoffschicht
wird zweckmäßig von unten gepreßt, verdichtet beziehungsweise kaschiert und durch
die Sandwichstruktur 4 kann die Steifheit der geformten Körper in hohem Maße erhöht
werden.
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Bei der Herstellung der Körper können die bei der Verarbeitung von
Polyester- beziehungsweise Epoxyharzen üblichen Verfahrensweisen angewandt werden.
Beim HandauSbauverfahren werden in an sich bekannter Weise die in die negative Form
eingebrachten Verstärkungsgerüstmaterialien mit einem flüssigen Kunstharz durchtränkt,
worauf die Schicht, beispielsweise mittels gerippter Rollen, verdichtet wird. Zum
Glasfaden/Harz-Spritzverfahren wird ein Spritzwerkzeug verwendet. Aus der Spritzpistole
desselben treten zerstäubtes Harz und, beispielsweise etwa 5 cm lange, Glasfäden
beziehungsweise -fasern aus. Der auf die Oberfläche in der negativen Form gespritzte
sogenannte "Stapel" wird, beispielsweise mittels Rollen, verdichtet.
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Gegebenenfalls werden zwischen die gespritzten Schichten Glasgewebeschichten
gebracht, wodurch die Verstärkung erhöht wird. Beim Vakuum-Gummisackverfahren werden
die in die negative Form gebrachten Verstärkungsmaterialien mit Kunstharz durchtränkt,
wonach darauf ein Gummibeutel gelegt und die Luft zwischen dem Gummibeutel und der
negativen Form abgesaugt wird. Das Pressen erfolgt hier mittels atmosphärischen
Überdruckes von 0,4 bis 0,5 atü. Beim Drucksackverfahren werden das Verstärkungsmaterial
und das Harz in die negative Form eingebracht, worauf diese mit einer Gummiplatte
bedeckt und schließlich die ctie
negative Form verschließende Stahlplatte
aufgebracht wird.
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Danach wird zwischen den Verschlußdeckel und den Gummibeutel Druckluft
von 3 bis 5 atü gepreßt, welche die Gummiplatte auf die Oberfläche der negativen
Borm preßt, was den zum Pressen erforderlichen Druck ergibt. Beim sogenannten Marco-Verfahren
wird das Kunstharz mittels Vakuum vom Harzkanal durch das zwischen den beiden Formteilen
angeordnete Verstärkungsmaterial gesaugt. tblicherweise wird das Harz im Harzkanal
unter einen Druck von 2 bis 3 atü gesetzt. Beim Kaltpressen wird das Heizen der
beiden Form teile weggelassen, so daß das Pressen in der Kälte erfolgt.
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Das Härten geht auf die Wirkung der Reaktionswarme vonstatten. Bezüglich
der Verarbeitung von Kunststoffen mit Glasfasergerüstmaterialien wird auf das folgende
zusammenfassende Fachschrifttum verwiesen: H. Hagen, Glasfaserverstärkte Kunststoffe,
Springer Verlag, Berlin, 1961, Wende (Moebes) Marten, Glasfaserverstärkte Plaste,
VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, xeipzng, 1969 und P. H. Selden, Glasfaserverstärkte
Kunststoffe, Springer Verlag, Berlin, 1967.
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Nach der Ausbildung der Sandwichstruktur 4 wird die untere Oberflächenschicht
derselben und damit des Körpers mit einer Maske bedeckt und die nun obere Oberfläche
1 (in der Form war sie die untere Oberfläche) durch Sandspritzen aurgerauht. Auf
die aufgerauhte Oberfläche wird eine dünne obere Oberflächenschicht 5, vorteilhafterweise
aus Epoxy- oder Polyesterharz, beispielsweise Viapal H 450, aufgebracht, welche
mit einem rutschhemmenden Zusatzstoff, vorteilhafterweise einem körnigen mineralischen
Zusatzstoff, bedeckt wird. Nach dem Härten der Schicht wird das überschüssige Zusatzmaterial
von der Fläche abgelegt.
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Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten
Treppen
und Gehflächen gewährleisten unabhängig von der Qualität der Fußbekleidung (barfuß,
Gummi-, Beder- oder Kunststoffsohle) Rutschsicherheit. Die Kunststoffstruktur widersteht
der Korrosionswirkung von Wasser beziehungsweise der der beim Streuen der Wege verwendeten
IVIittel völlig und die Gehflächen zeigen selbst nach mehrere Monate langer intensiver
Inanspruchnahme keine Abnutzung.
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Patentansprüche