DE2937362A1

DE2937362A1 - Rohrfoermige verpackung fuer zaehfluessige, viskoelastische, plastische sowie pulver- oder kornfoermige produkte

Info

Publication number: DE2937362A1
Application number: DE19792937362
Authority: DE
Inventors: Conny Boerje Lagerkvist
Original assignee: Nitro Nobel AB
Current assignee: Nitro Nobel AB
Priority date: 1978-10-04
Filing date: 1979-09-15
Publication date: 1980-04-24
Also published as: ES484499A1; GB2031838B; IT7968911A0; US4284196A; YU227179A; FI792953A; GB2031838A; FR2437988A1; CA1117876A; NO793027L; SE7810386L; CH642022A5

Description

Glawe, Delfs, Moll & -Partner - Ρ9348Γ/79-'-- Seite 4

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine rohrförmige Kunststoffverpackung für ein Produkt, das entweder zähflüssig, viskoelastisch, plastisch oder aus einem fein- oder grobkörnigen Pulver bestehen kann. Die Verpackung hat normalerweise an ihren Enden eine Verschlußscheibe, die dadurch an ihrem Sitz festgehalten wird, daß man die Enden der Verpackung so faltet, daß ein nach innen gerichteter Flansch erhalten wird.

Eine derartige rohrförmige Verpackung kann aus PVC bestehen. Eine diesbezügliche Verpackung ist u.a. in den skandinavischen Ländern für Sprengstoffe wie gelatinierte Sprengmittel eingesetzt worden, die unter dem Warenzeichen DYNAMEX zum Verkauf angeboten werden. Auch für andere Sprengstoffe eines pulverähnlichen Typs können die hier angesprochenen rohrförmigen Verpackungen verwendet werden. Derartige pulverförmige Sprengstoffe werden auf dem Markt unter dem Warenzeichen NABIT und GURIT vertrieben. Bei der Lieferung von rohrförmigen Verpackungen, die mit Sprengstoff wie vorstehend beschrieben gefüllt sind, in orientalische Länder sind große Probleme aufgetreten. Die Verpakkungen mit Sprengstoff haben im tropischen Klima durch ihre Bestandteile die umgebende Kunststoffhülle so beeinflußt, daß diese weich wurde und ihren versteifenden Charakter verlor und damit das Einsetzen einer Röhre in ein Bohrloch unmöglich machte.

Da Sprengstoffe in der Regel Ammoniumsalpeter enthalten, der einen seiner fünf Kristallumwandlungspunkte bei ca. 32°C (305 K) hat, führte dieses bei der Lagerung von in einer Kunststoffröhre eingeschlossenem Sprengstoff dazu,

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daß es zu unzähligen Kristallumwandlungen kommt. Das hat dazu geführt, daß der eingeschlossene Sprengstoff, bezogen auf das Volumen, expandierte und die Endverschlüsse der Verpackung aufgebrochen hat. Bei etwa 20 Kristallumwandlungen kann der Sprengstoff eine Volumensteigerung von ca. 6 - 8 % gehabt haben. Durch das Aufbrechen der Endverschlüsse haben die Rohrladungen, die der eingeschlossene Sprengstoff bildet, ihre Einsatzfähigkeit verloren. Dadurch, daß der Sprengstoff infolge zerbrochener Endverschlüsse freigelegt ist, hat der Sprengstoff bei der Kristallumwandlung eine unbegrenzte Fähigkeit bekommen, Feuchtigkeit aufzusaugen und dabei starr und steif zu werden und seine Plastizität zu verlieren. Es ist notwendig, daß der Sprengstoff eine Plastizität aufweist, da ein Bohrloch nicht immer gerade ist, sondern auch gewisse Abweichungen von der Geraden haben kann.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die vorstehend aufgezeigten Probleme in tropischem Klima zu lösen. Diese Erfindung geht aus von einer an beiden Enden verschlossenen rohrförmigen Verpackung, die für ein Produkt, das zähflüssig, viskoelastisch, plastisch oder ein fein- oder grobkörniges Pulver sein kann, vorgesehen ist. Die erfindungsgemäße Lösung besteht in der Wahl eines Kunststoffes, der aus einem Olefinkunststoff oder einem Kunststoff besteht, der die gleichen Eigenschaften wie der Olefinkunststoff hat. Ferner sollenim rohrförmigen Teil der Verpackung beim Olefinkunststoff die Kunststoffmoleküle sowohl in axialer als auch radialer Richtung orientiert sein, wobei letztere in der festen Phase gebildet sind, d.h. bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Kunststoffes. Ein Molekül kann in seiner Längsausdehnung mehr oder weniger wie eine Sinuskurve aussehen. Eine derartige Kurve kann in

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unterschiedlicher Form im Verhältnis zur Achse der Kunststoffröhre orientiert sein. Durch eine derartige Konzeption werden die Moleküle sich bei Wärmeeinwirkung nicht zusammenziehen. Dieses läßt sich so beschreiben, daß ein Kunststoffrohr mit den hier angezogenen Molekülen sein "elastisches Gedächtnis" verloren hat. Ein diesbezügliches Rohr bzw. eine Röhre soll nach der vorliegenden Erfindung mit Endverschlüssen eines gleichen Werkstoffes wie das Rohr als solches verschlossen werden, damit man ein hermetisch verschlossenes Rohr nach dem Befüllen mit einem Produkt erhält.

Der gewählte Olefinkunststoff besteht geeigneterweise aus Polypropylen, das die Eigenschaft hat, unempfindlich gegenüber den Bestandteilen eines Sprengstoffes zu sein.

Dadurch, daß die Kunststoffmoleküle in vorher erwähnter Form radial in fester Phase orientiert und nicht gespannt sind, hat ein aus Polypropylen gefertigtes Rohr die Möglichkeit, sich in einer Längsrichtung zu strecken, ohne dabei aufzureißen oder zu zerbrechen. Darüber hinaus hält ein solches Rohr auch Schlagbeanspruchungen infolge der Elastizität aus, die dank der ungespannten Polypropylenmoleküle vorhanden ist.

Hinzu kommt dann noch, daß das Polypropylen die vorteilhafte Eigenschaft einer sehr niedrigen Wasserdurchlässigkeit aufzuweisen hat.

Da das Rohr aus Polypropylen nicht gestreckte Moleküle hat, kann der von einer Röhre aus genanntem Werkstoff umschlossene Sprengstoff sich ausdehnen, ohne daß das umgebende Rohr zerstört wird.

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Die Verschlüsse des Rohres sind aus dem gleichen Werkstoff wie das Rohr als solches gefertigt und haben den Charakter von umgekehrten Deckeln mit je ihrem rohrförmigen Teil. Die beiden Deckel - Abdeckkappen - sind in beide Enden des Rohres eingesetzt und mit ihren rohrförmigen Teilen an der inneren Mantelfläche der Verpackungsröhre verschweißt, vorzugsweise durch Ultraschallschweißung, wobei man an den Schweißstellen ein vollständiges Verschweißen zwischen dem Verschlußwerkstoff und dem umgebenden Rohrwerkstoff erhält. Dieses bewirkt man dadurch, daß ein wie vorstehend beschrieben hergestelltes Rohr kein "elastisches Gedächtnis" vorzuweisen hat, was besagt, daß - sofern die Kunststoffmoleküle in vorstehend erwähnter Form orientiert liegen - das Rohr die Fähigkeit verloren hat, sich bei Wärme zusammenzuziehen.

Es kann zweckmäßig sein, den rohrförmigen Teil an jedem Verschluß mit einem oder mehreren umgebenden, nach außen gerichteten ümfangswulsten auszubilden, mit deren Hilfe jeder Verschluß am zugehörigen Rohrende verschweißt wird. Falls man bei jedem Verschluß mit zumindest zwei Ümfangswulsten arbeitet, erhält man einen absolut dichten Endverschluß.

Jeder Endverschluß hat mittig,bezogen auf das umgebende Rohr, eine nach innen gerichtete Erhöhung mit Sollbruchstellen. Durch die genannte Erhöhung kann eine Sprengkapsel eingeführt und orientiert gehalten werden.

Nach der Erfindung kann man als Kunststoff Polypropylen PP einsetzen. In bestimmten Einzelfällen bietet es sich aber an, daß der Kunststoff aus einem Copolymer besteht, das aus Polypropylen PP und HD-Polyethylen (PEHD) besteht. Das

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Mischverhältnis zwischen diesen Monomeren sollte so sein, daß das Gemisch des HD-Polyethylens ca. 10-40 % ausmacht und vorzugsweise 15 %. Die Zielsetzung mit einem Copolymer besteht nämlich darin, daß man die Glastemperatur beim hergestellten Produkt senken will, so daß diese wenigstens -10⁰C (263 K) unterschreitet und vorzugsweise -50⁰C (223 K).

Die weiteren, für die vorliegende Erfindung charakteristischen Merkmale sind den vorstehenden Patentansprüchen zu entnehmen.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden beispielsweise im Zusammenhang mit den beigefügten drei Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Rohr bzw. eine Röhre gemäß der Erfindung zusammen mit einem noch nicht befestigten Endverschluß;

Fig. 2 das gleiche Rohr wie in Fig. 1, wobei der Endverschluß befestigt ist und der Sprengstoff gerade in das Rohr eingefüllt wird;

Fig. 3 das Rohr von Fig. 2, das ganz mit Sprengstoff gefüllt ist, sowie einen zweiten Endverschluß, der zur Befestigung am Rohr vorgesehen ist;

Fig. 4 das Rohr gemäß Fig. 1 im ganz gefüllten Zustand und versehen mit zwei Endverschlüssen;

Fig. 5 einen Endverschluß mit einer eingeführten Sprengkapsel , die vom Endverschluß orientiert gehalten wird; und

Fig. 6 ein mit Sprengstoff gefülltes und mit Endverschltissen verschlossenes Rohr, bei dem die Endverschlüsse durch expandierten Sprengstoff beeinflußt worden sind.

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In den Abbildungen ist 1 ein Rohr bzw. eine Röhre aus
einem Olefinkunststoff, im vorliegenden Fall aus Polypropylen. Es versteht sich von selbst, daß das Rohr aus
einem beliebigen Kunststoff gefertigt sein kann, der die gleichen Eigenschaften wie Polypropylen aufweist. Das
Rohr 1 ist durch Extrudierung in einer solchen Weise gefertigt worden, daß die Kunststoffmoleküle im Rohr in
sowohl axialer als auch radialer Richtung orientiert liegen. Ferner sind die Moleküle im Rohr nicht verspannt sondern liegen entspannt, d.h. das eigentliche Rohr kann ohne zu reißen gedehnt werden. Darüber hinaus kann das Rohr aufgrund der Tatsache, daß die Moleküle - da sie nicht gestreckt sind - eine gewisse Elastizität haben, eine Schlagbeanspruchung ohne Zerspringen aushalten.

Das gefertigte Rohr hat bei 23°C (296 K) und einer relativen Feuchtigkeit von 50 % folgende Festigkeitseigenschaften:

27

ca. 900 32 300 1000 0,81

3,30 Die Schichtdicke soll dabei 0,04 mm und gestreckt sein.

Das Rohr 1 hat ferner solche Eigenschaften, daß es schlechthin nicht durch die Bestandteile beeinflußt wird, die in den Sprengstoffen enthalten sind, die unter der Warenbezeichnung DYNAMEX, GURIT und NABIT vertrieben werden.

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Streckspannung	MPa	DIN	53	455
Bruchdehnung	%	DIN	53	455
Biegefestigkeit	MPa	DIN	53	452
Verwindungssteifheit	MPa	DIN	53	447
Biege-Kriechmodul	PMa
Wasserdampf-Durch lässigkeit	g/m²	DIN (24 h, 25°	50 C)	122
Il	Il	( " , 40°	C)	Il

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In Fig. 1 ist rechts ein Endverschluß 2 dargestellt, der das Aussehen eines röhrenförmigen Teiles hat, der an seinem linken Ende verschlossen ist und im Endverschluß eine Aufweitung - einen Kegel - hat. Dieser Kegel weist eine Anzahl Sollbruchstellen 3, 4, 5 und 6 auf. Diese vier Sollbruchstellen begrenzen vier Laschen 7, 8, 9 und 10. Der Endverschluß 2, den man auch als Stirnwand bezeichnen kann, hat zwei Umfangrillen oder Umfangwulste 11 und 12. Der Endverschluß oder die Stirnwand 2 wird in das rechte Ende des Rohres 1 eingeführt. Beim Einführen werden die Umfangrillen 11 und 12 dicht an der Innenwandung des Rohres 1 anliegen. In die eingezogene Stirnwand wird ein Dorn eingeführt, der die Anliegefläche für den rohrförmigen Teil der Stirnwand und auch des Rohres 1 ausmacht. In dieser Stellung wird die Stirnwand über die Umfangwulste 11 und 12 mit Ultraschall an das Rohr 1 geschweißt. An den Schweißstellen sind die Stirnwand 2 und das Rohr 1 eine einzige, zusammenhängende Einheit. Beim Schweißen sind Frequenz und Amplitude im Hinblick auf den gewählten Kunststoffwerkstoff Polypropylen anzupassen. Dieses ist mit dem großen Vorteil verbunden, daß jegliches anderes Material von der Schweißstelle entfernt wird.

Das zum Einsatz kommende Rohr 1 hat einen zwischen 11 und 6 3 mm liegenden Durchmesser und eine sich zwischen 400 und 1200 mm bewegende Länge. Eine geeignete Wandungsdicke für das Rohr kann eine zwischen 0,35 mm bis 0,55 mm liegende Dicke sein.

Wenn die Stirnwand 2 mit dem Rohr 1 verschweißt ist, wird das Rohr 1 mit Sprengstoff in Form eines Stranges 14 gefüllt, und zwar so, daß zwischen dem Rohr 1 und dem Sprengstoffstrang ein rohrförmiger Zwischenraum 15 gebildet wird, damit

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beim Befüllen des Rohres die darin vorhandene Luft durch den rohrförmigen Umkreisraum 15 entweichen kann. Fig. 3 stellt ein ganz mit Sprengstoff 14 gefülltes Rohr dar. In dieser Figur wird dem Rohr 1 ein zweiter Endverschluß oder eine Stirnwand 16 zugeführt, die gleichfalls mit zwei nach außen gerichteten Umkreiswulsten oder Rillen 17 und 18 versehen ist. Dieser Endverschluß 16 läßt sich so in das Rohr pressen, daß die linke Außenkante der Stirnwand 16 mit der linken Außenkante des Rohres 1 zusammenfällt, wie dies in Fig. 4 veranschaulicht wird. Wenn der Endverschluß 16 mit Ultraschall verschweißt werden soll, setzt man zuerst den Dorn 13 an und verschweißt anschließend. Dies ist in Fig. gezeigt. Eine Sprengstoffpackung nach Fig. 4 kann in ein Land mit tropischem Klima zum Versand gebracht werden, ohne daß die Verpackung zerstört wird und ohne daß somit auch der Sprengstoff Schaden nimmt. Durch die Werkstoffwahl für das Rohr 1 wird dieses nicht durch den eingeschlossenen Sprengstoff beeinflußt, sondern verbleibt funktionsfähig und hat gleiche Biegsamkeit und Elastizität wie der eigentliche Sprengstoff. Bedingt durch die Temperaturschwankungen während 24 h in tropischem Klima lassen sich die vorstehend erwähnten Kristallumwandlungen des im Sprengstoff enthaltenen Ammoniumnitrates nicht vermeiden, was zur Folge hat, daß der eingeschlossene Sprengstoff sich zu einem bestimmten Ausmaß dehnt. Da die Moleküle in dem umschließenden Rohr, bevor sie dem tropischen Klima ausgesetzt sind, nicht gespannt sind, hat das umschließende Rohr eine ausreichende Fähigkeit, die Volumenausdehnung des eingeschlossenen Sprengstoffes aufzufangen. Da die verschlossene Verpackung keine Flüssigkeit aufnehmen kann, bleibt der eingeschlossene Sprengstoff weiterhin plastisch.

Durch die vorliegende Erfindung ist es somit möglich geworden, in Ländern mit tropischem Klima die Bohrlöcher so laden zu

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können, daß man plastische Bohrladungen einsetzt, die den Unebenheiten einer Bohrung folgen können. In die zuerst eingesetzte Bohrladung führt man normalerweise eine Sprengkapsel ein, dies erfolgt in der Form, daß die Sprengkapsel durch die mittige Erhöhung in einen Endverschluß oder eine Stirnwand wie in Fig. 5 dargestellt eingesetzt wird.

Sollte wider Erwarten die Möglichkeit der Verpackungsröhre, sich auszudehnen, zu gering sein, haben die Endverschlüsse die Möglichkeit, deformiert zu werden und einen Teil der Volumenausdehnung des Sprengstoffes aufzunehmen, wie es aus Fig. 6 ersichtlich ist.

Es sollte klar sein, daß die im Zusammenhang mit Sprengstoffen auftretenden Probleme auch vorliegen können bei Rohrverpackungen für andere Stoffe, die Veränderungen unterzogen sind, wenn sie in Länder mit tropischem Klima transportiert und dort gelagert werden. Die rohrförmige Verpackung soll dabei widerstandsfähig gegen die chemischen Einflüsse durch das Füllgut sein und zusätzlich Volumenveränderungen des eingeschlossenen Stoffes aushalten.

In dem geschilderten Ausführungsbeispiel ist man davon ausgegangen, daß das zum Einsatz gelangende Rohr einen kreisförmigen Querschnitt haben soll. Es sollte aber klar sein, daß das Rohr jeden beliebigen Querschnitt haben kann, ohne deshalb außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung zu fallen. Mit anderen Worten, der Querschnitt kann oval, kreisförmig, dreieckig usw. sein.

Es ist auch erwähnt worden, daß man mit Olefinkunststoffen arbeiten sollte. Beispiele für andere Kunststoffe, die die gleiche Funktion erfüllen, sind Polyacetatkunststoff und

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Polyoxymethylen, wobei sowohl Copolymere als auch Mischpolymere vorkommen können. Ferner kann man auch mit formspritzbarem Polyester arbeiten, der unter den Warenbezeichnungen ULTRADUR und FORVENDO vertrieben wird. Ein weiterer verwendbarer Kunststoff ist Polymethylpenten TPX.

Die Erfindung kann wie folgt zusammengefaßt werden. Es hat sich gezeigt, daß flüssige, halbflüssige, plastische und pulver- oder kornförmige Erzeugnisse bei Verpackung in Kunststoffröhren in tropischen Ländern durch die Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht offensichtliche Probleme bereitet haben. Die Produkte haben sich in einigen Fällen ausgedehnt und die Verschlüsse der Kunststoffröhren zum Zerplatzen gebracht und sind ausgelaufen bzw. herausgeleckt, oder die Produkte haben durch ihre Bestandteile den Verpackungscharakter der umschließenden Kunststoffröhre beeinträchtigt. Durch die Wahl einer Kunststoffröhre aus Olefinkunststoff und die Konzeption, diese Kunststoffröhren mit Verschlüssen aus Olefinkunststoff zu verschließen und darüber hinaus die Kunststoffmoleküle in der Röhre sowohl in axialer als auch radialer Richtung zu orientieren, erhält man einen KunststoffVerschluß, der von den eingeschlossenen Produkten nicht beeinflußt werden kann und der auch eine Ausdehnung des Produktes ohne Zerplatzen toleriert.

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Claims

Patentansprüche

Rohrförmige Verpackung für zähflüssige, viskoelastische, plastische sowie pulver- oder kornförmige Produkte, wobei die Verpackung in gefülltem Zustand an beiden Enden verschlossen ist und die Verpackung einen beliebigen Querschnitt - beispielsweise rechteckig, oval, dreieckig und damit vergleichbar hat, dadurch gekennze ichnet, daß die rohrförmige Verpackung (1) aus einem Olefinkunststoff oder einem Kunststoff mit gleichartigen Werkstoffeigenschaften besteht, dessen Moleküle in axialer und radialer Richtung im ungestreckten Zustand orientiert sind, so daß die Moleküle eine von der geraden Kette abweichende Form aufweisen.
2. Rohrförmige Verpackung nach Anspruch 1, dadurch g e · kennzeichnet, daß der Olefinkunststoff bei 40⁰C (313 K) eine während 24 h unter 3,30 gr pro m² liegende Wasserdurchlässigkeit, bezogen auf eine Schichtdicke von 0,04 mm, im gestreckten Zustand hat.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. RohrfÖrmige Verpackung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endverschlüsse (2, 16) der rohrförmigen Verpackung (1) aus dem gleichen Werkstoff wie die eigentliche Verpackung bestehen.
4. Rohrförmige Verpackung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Endverschluß (2, 16) die Form eines umgekehrten Deckels mit einem rohrförmigen Teil hat, der an jedem Ende in die rohrförmige Verpackung eingesteckt ist, wobei der rohrförmige Teil des Deckels (2, 16) an der Innenwandung der rohrförmigen Verpackung (1) anliegt.
5. Rohrförmige Verpackung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verschluß (2, 16) oder jeder rohrförmige Teil des Deckels mit der umgebenden rohrförmigen Verpackung (1) verschweißt ist.
6. Rohrförmige Verpackung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verschluß oder rohrförmige Teil des Deckels (2, 16) mit einer oder mehreren nach außen gerichteten Umfangwulsten (11, 12, 17, 18) oder -rillen ausgebildet ist, über die man das erwähnte Schweißen bewerkstelligt.
7. Rohrförmige Verpackung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die genannte Schweißung durch Ultraschallschweißung mit einer an den Werkstoff angepaßten Frequenz und Amplitude erhält.
8. Rohrförmige Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verschluß oder Deckel (2, 16) einen, bezogen auf die rohrförmige Verpackung (1), einwärts gerichteten Mitte-lteil

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mit Sollbruchstellen (3, 4, 5, 6) hat, um ein Durchstoßen mit einer Sprengkapsel und deren Festhalten zu ermöglichen.
9. Rohrförmige Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Olefinkunststoff oder der Kunststoff mit gleichartigen Eigenschaften nicht beeinflußbar ist durch die in einem Sprengstoff enthaltenen Bestandteile.
10. Rohrförmige Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennze ichnet, daß der Kunststoffwerkstoff aus Polypropylen besteht.
11. Rohrförmige Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Kunststoff aus einem Copolymer besteht, beispielsweise aus zwei oder mehreren verschiedenartigen Olefinen.
12. Rohrförmige Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß das gewählte Polymer oder Copolymer eine -10⁰C (263 K) unterschreitende - vorzugsweise -50⁰C (223 K) unterschreitende Glastemperatur ergibt.

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