DE4129494A1 - Waessrige wachsemulsion mit abgestuft einstellbarer viskositaet und ihre verwendung - Google Patents
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- C10N2050/10—Semi-solids; greasy
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft neue wäßrige Wachsemul
sionen, welche
- A) mindestens ein in wäßrigen Medien dispergierbares Poly ethylenwachs,
- B) mindestens einen nichtionischen Emulgator und
- C) mindestens eine basisch wirkende Metallverbindung
enthalten und welche in ihrer Viskosität gezielt abgestuft
eingestellt werden können.
Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verbes
serung der Lagerstabilität dieser wäßrigen Wachsemulsionen.
Wäßrige Wachsemulsionen der eingangs genannten Art sind üb
lich und bekannt und im Handel erhältlich. Beispielsweise
werden sie von der Firma BASF AG unter dem eingetragenen Wa
renzeichen Polygen® (Polygen® WE1, WE4 und WE5) vertrieben.
Solche wäßrigen Wachsemulsionen kommen für die Herstellung
von Fußbodenpflege-, Steinpflege-, Schuhpflege- und Auto
pflegemitteln, Druckfarben, Lacken, Verpackungen, Schmier
fetten, Vaseline, Ziehmitteln, Verguß- und Isoliermassen für
elektrische Teile und von wäßrigen Holzlasuren in Betracht
und können in der Kunststoffverarbeitung und in der Papier
herstellung sowie zur Ausrüstung von Geweben und Garnen und
zur Lederbehandlung verwendet werden. Nicht zuletzt können
sie in der Gießerei-Industrie als Trennmittel beim Kokil
len-, Druck- und Schleuderguß von Buntmetallen in Dauerfor
men verwendet werden.
Trotz ihres vorzüglichen anwendungstechnischen Eigenschafts
profils weisen die bislang bekannten Wachsemulsionen gewisse
Nachteile auf. So entstehen bei ihrer Herstellung unter
exakt vergleichbaren Arbeitsbedingungen manchmal Produkte,
deren Viskositäten bei über 70 Sekunden Durchlaufzeit im
4-mm-Ford-Auslaufbecher liegen. Diese schwerfließenden wäß
rigen Wachsemulsionen verursachen bei der Weiterverarbeitung
zu den vorstehend genannten Produkten große Probleme.
Werden diese bekannten wäßrigen Wachsemulsionen gelagert,
setzt sich schon nach vergleichsweise kurzer Zeit gelartiger
Feststoff an den Gefäßwänden ab. Dieser löst sich zwar beim
Rühren wieder auf, indes kann er bei der Herstellung der
vorstehend genannten Produkte die Produktionsabläufe stören,
wodurch eine nichtspezifikationsgerechte Zusammensetzung und
ein ungünstiges anwendungstechnisches Eigenschaftsprofil der
Produkte resultieren.
In ihrer Anwendung als Trennmittel im Buntmetalldruckguß
weisen die bekannten wäßrigen Wachsemulsionen ebenfalls
Nachteile auf. Bekanntermaßen werden mit diesen Wachsemul
sionen die Innenwände der Gußformen aus Stahl benetzt. Bei
den Gießtemperaturen von ca. 600 bis 700°C zersetzen sich
dann diese wäßrigen Emulsionen unter Gasbildung, was die ge
wünschte Schmier- und Trennwirkung hervorruft. Hierbei ist
es essentiell, daß das Trennmittel keinerlei Rückstände in
der Druckgrußform hinterläßt. Denn bei der erwünschten mehr
fachen Verwendung der Druckgußform würde sich immer mehr
Rückstand auf ihren Innenwänden ablagern und die Dimensionen
der Gußform und dadurch auch des hiermit hergestellten Form
teils immer stärker bis hin zur völligen Unbrauchbarkeit
verändern. Hiernach wäre der Druckgießprozeß zu unterbre
chen, und die Druckgußform wäre gründlich zu reinigen, was
für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens in hohem Maße ab
träglich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue in ih
ren anwendungstechnischen Eigenschaften verbesserte wäßrige
Wachsemulsion bereitzustellen, deren Viskosität bei der Her
stellung gezielt abgestuft eingestellt werden kann. Außerdem
soll sich die neue wäßrige Wachsemulsion hervorragend für
die Herstellung der vorstehend genannten Produkte, insbeson
dere aber als Trennmittel für den Buntmetalldruckguß eignen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die
Lagerstabilität wäßriger Wachsemulsionen über das bislang
bekannte Maß hinaus zu verbessern.
Überraschenderweise konnte diese Aufgabe durch die Zugabe
von Salzen von (Meth)Acrylsäurehomopolymerisaten und -copo
lymerisaten zu den eingangs genannten wäßrigen Wachsemulsio
nen gelöst werden. Darüber hinaus konnte die Lagerstabilität
dieser neuen wäßrigen Wachsemulsionen durch die Zugabe eines
mehrzähnigen organischen Komplexbildners verbessert werden.
Demgemäß handelt es sich bei dem Gegenstand der vorliegenden
Erfindung um eine neue wäßrige Wachsemulsion mit abgestuft
einstellbarer Viskosität, enthaltend
- A) mindestens ein in wäßrigen Medien dispergierbares Poly ethylenwachs,
- B) mindestens einen nicht ionischen Emulgator,
- C) mindestens eine basisch wirkende Metallverbindung und,
- D) bezogen auf die Emulsion, 0,01 bis 2 Gew.-%
- D1) mindestens eines Salzes von Poly(meth)acrylsäure eines zahlenmittleren Molekulargewichts n von 103 bis 2,5·105 und/oder
- D2) mindestens eines Salzes eines (Meth)Acrylsäurecopo lymerisats eines Gehalts an einpolymerisierter (Meth)acrylsäure von < 90 Gew.-% und eines zahlen mittleren Molekulargewichts n von 103 bis 2,5·105.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die neue wäßri
ge Wachsemulsion mit abgestuft einstellbarer Viskosität, be
zogen auf ihre Gesamtmenge, noch
- E) 0,001 bis 2 Gew.-% mindestens eines mehrzähnigen organi schen Komplexbildners.
Im folgenden wird die neue wäßrige Wachsemulsion mit abge
stuft einstellbarer Viskosität der Kürze halber als "erfin
dungsgemäße Wachsemulsion" bezeichnet.
Die erfindungsgemäße Wachsemulsion enthält die wesentlichen
Komponenten (A), (B), (C) sowie (D1) und/oder (D2) in Wasser
oder in wäßrigen Medien dispergiert.
Hierbei sind unter wäßrigen Medien homogene Gemische aus
Wasser und polaren organischen Lösungsmitteln zu verstehen.
Bei der Komponente (A) der erfindungsgemäßen Wachsemulsion
handelt es sich um mindestens ein Polyethylenwachs, welches
in wäßrigen Medien dispergierbar ist. Zu diesem Zweck werden
insbesondere Polyethylenwachse verwendet, welche bei 20°C
knetbar und fest bis brüchig hart sind. Vorteilhafterweise
sind diese Polyethylenwachse grob- bis feinkristallin, sowie
durchscheinend bis opak, indes nicht glasartig. Besonders
vorteilhafte Polyethlyenwachse dieser Art schmelzen ohne
Zersetzung oberhalb 40°C. Ganz besonders vorteilhafte Poly
ethylenwachse sind bereits wenige Grade oberhalb ihrer
Schmelztemperatur verhältnismäßig niedrigviskos und stark
temperaturabhängig in Konsistenz und Löslichkeit. Besonders
hervorragende erfindungsgemäße Wachsemulsionen liefern Poly
ethylenwachse, welche das vorstehend genannte Eigenschafts
profil haben und unter leichtem Druck polierbar sind.
Polyethylenwachse dieser Art sind üblich und bekannt und im
Handel erhältlich. Bekanntermaßen können sie durch die Hoch
druckpolymerisation von Ethylen in der Gegenwart vergleichs
weise hoher Mengen an Molmassenreglern hergestellt werden.
Die Dispergierbarkeit in wäßrigen Medien wird über die Copo
lymerisation des Ethylens mit α,β-olefinisch ungesättigten
Carbonsäuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure
oder Itaconsäure, insbesondere Acrylsäure, eingestellt, oder
aber die Polyethylenwachse werden nach ihrer Herstellung in
Lösung, in Dispersion oder in ihrer Schmelze mit Sauerstoff
oxidiert. Hierdurch bilden sich Polyethylenoxidate, welche
die polaren funktionellen Gruppen enthalten, die für die
Dispergierbarkeit der Polyethylenwachse in wäßrigen Medien
essentiell sind.
Die Polyethylenwachse (A) können aber auch mit Hilfe der
Niederdruckpolymerisation von Ethylen mit Ziegler-Katalysa
toren und nachträglicher Oxidation mit Sauerstoff herge
stellt werden.
Im allgemeinen haben die Polyethylenwachse (A) ein zahlen
mittleres Molekulargewicht n von 500 bis 10000, insbesonde
re 1000 bis 5000.
Die Polyethylenwachse (A) sind in der erfindungsgemäßen
Wachsemulsion in einer Menge von, bezogen auf die Wachsemul
sion, 5 bis 50, vorzugsweise 10 bis 40 und insbesondere 20
bis 35 Gew.-% enthalten.
Die weitere wesentliche Komponente der erfindungsgemäßen
Wachsemulsion ist mindestens ein nichtionischer Emulgator.
Beispiele geeigneter erfindungsgemäß anzuwendender nichtio
nischer Emulgatoren (B) sind Fettsäureester von Alkoholen,
Ethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Glycerin,
Polyglycerin, Sorbit, Pentaerythrit und Saccharose; Fettsäu
reamide; Fettamine; Fettsäurealkanolamide; kondensierte Ami
ne; Polyamine; Polyglykolether von Alkoholen, Thioalkoholen,
Fettsäuren, Fettsäureestern, Fettaminen, Fettsäurealkanola
miden, Polypropylenglykol, Ethylendiamin, Alkylphenolen,
kondensierten Phenolen, Abietinsäure, kondensierten Aminen,
Lanolin, Bienenwachs, Phosphorsäureverbindungen und Polysi
loxanen; Polypropylenglykolether von Alkoholen, Fettsäuren,
Fettaminen und Lanolin; sowie Oxo-Alkohole, worunter primäre
verzweigte höhere Alkohole zu verstehen sind, welche bei der
Oxosynthese gewonnen werden, insbesondere Isooctyl-, Isono
nyl-, Isodecyl- und Isotridecylalkohol. Hiervon haben sich
die Oxo-Alkohole als besonders gut geeignet erwiesen; sie
werden deshalb erfindungsgemäß besonders bevorzugt verwen
det.
Die nichtionischen Emulgatoren (B) sind in der erfindungsge
mäßen Wachsemulsion in einer Menge von, bezogen auf die
Wachsemulsion, 0,1 bis 15, vorzugsweise 1 bis 12 und insbe
sondere 3 bis 10 Gew.-% enthalten.
Bei der Komponente (C) der erfindungsgemäßen Wachsemulsion
handelt es sich um mindestens eine basisch wirkende Metall
verbindung.
Beispiele geeigneter erfindungsgemäß anzuwendender basisch
wirkender Metallverbindungen sind Lithium-, Natrium- und Ka
liumhydroxid, -carbonat und -alkoholat. Von diesen hat sich
Kaliumhydroxid als besonders gut geeignet erwiesen; die Ver
bindung wird deshalb besonders bevorzugt als basisch wirken
de Metallverbindung (C) verwendet.
In der erfindungsgemäßen Wachsemulsion ist die basisch wir
kende Metallverbindung (C) in einer Menge von, bezogen auf
die Wachsemulsion, 0,01 bis 5, vorzugsweise 0,1 bis 3 und
insbesondere 0,5 bis 2 Gew.- enthalten.
Die erfindungsgemäße Wachsemulsion enthält, bezogen auf ihre
Gesamtmenge, 0,01 bis 2, vorzugsweise 0,05 bis 1,5 Gew.-%
einer Komponente (D). Bei der Komponente (D) handelt es sich
entweder um
- D1) mindestens ein Salz von Poly(meth)acrylsäure, insbeson dere Polyacrylsäure, eines zahlenmittleren Molekularge wichts n von 103 bis 3,5·103, insbesondere 104 bis 1,5·105, oder um
- D2) mindestens ein Salz eines (Meth)Acrylsäurecopolymeri sats, insbesondere eines Acrylsäurecopolymerisats, eines Gehalts an einpolymerisierter (Meth)Acrylsäure von <90 Gew.-% und eines zahlenmittleren Molekularge wichts n von 103 bis 2,5·105, insbesondere 104 bis 1,5·105.
Beispiele geeigneter Kationen in diesen Salzen (D1) und (D2)
sind Alkali- und Erdalkaliionen wie Lithium-, Natrium-, Ka
lium- und Magnesiumionen sowie das Ammoniumion und die Ionen
organischer Amine. Von diesen werden die Alkaliionen, insbe
sondere die Natriumionen, besonders bevorzugt verwendet.
Die erfindungsgemäße Wachsemulsion kann mindestens eines
dieser Salze (D1) oder (D2) oder beide zugleich enthalten.
Besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Wachsemulsionen ent
halten mindestens ein Polyacrylsäure-Natriumsalz (D1). Salze
(D1) dieser Art sind üblich und bekannt und im Handel er
hältlich und werden beispielsweise von der Firma BASF AG un
ter dem eingetragenen Warenzeichen Sokalan® vertrieben.
Zur Verbesserung ihrer Lagerstabilität kann die erfindungs
gemäße Wachsemulsion, bezogen auf ihre Gesamtmenge, noch
0,001 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 1 und insbesondere
0,05 bis 0,8 Gew.-% mindestens eines mehrzähnigen organi
schen Komplexbildners (E) enthalten. Beispiele geeigneter
mehrzähniger organischer Komplexbildner sind
N(Ch₂-COOH)₃ Nitrilotriessigsäure,
(HOOCCH₂)₂N-(CH₂)₂-N(CH₂COOH)₂ Ethylendiamintetraessigsäure,
HN(CH₂-PO₃H)₂ Amidodimethylendiphosphonsäure
und
(HO₃PCH₂)₂N-(CH₂)₂-N(CH₂PO₃H)₂ Ethylendiamintetramethylentetraphosphonsäure.
(HOOCCH₂)₂N-(CH₂)₂-N(CH₂COOH)₂ Ethylendiamintetraessigsäure,
HN(CH₂-PO₃H)₂ Amidodimethylendiphosphonsäure
und
(HO₃PCH₂)₂N-(CH₂)₂-N(CH₂PO₃H)₂ Ethylendiamintetramethylentetraphosphonsäure.
Von diesen ist Nitrilotriessigsäure, insbesondere ihr Natri
umsalz, besonders vorteilhaft. Das Natriumsalz der Nitrilo
triessigsäure wird deshalb ganz besonders bevorzugt verwen
det.
Methodisch gesehen weist die Herstellung der erfindungsgemä
ßen Wachsemulsion keine Besonderheiten auf, sondern sie er
folgt durch Dispergieren und Auflösen ihrer wesentlichen
Komponenten (A), (B), (C) und (D) in einem wäßrigen Medium,
insbesondere aber in Wasser. Hierbei stellt man vorteilhaf
terweise zunächst bei erhöhter Temperatur und unter Druck
ein Konzentrat her, welches die Komponenten (A), (B) und (C)
enthält. Die Zugabe der Komponente (D) und gegebenenfalls
der Komponente (E) erfolgt zusammen mit dem Verdünnungswas
ser, mit welchem die gewünschte Konzentration der erfin
dungsgemäßen Wachsemulsion eingestellt wird. Die gegebenen
falls vorhandene Komponente (E) kann aber auch bereits bei
der Herstellung des Konzentrates hinzugegeben werden.
Die erfindungsgemäße Wachsemulsion weist bei ihrer Herstel
lung und Anwendung zahlreiche Vorteile auf. So läßt sie sich
in einfacher Weise nach üblichen und bekannten Methoden her
stellen und erfordert keinerlei besondere Verfahrensmaßnah
men. Ihre Viskosität kann über die Menge an Komponente (D)
ganz gezielt kontrolliert und eingestellt werden. Dadurch
kann die erfindungsgemäße Wachsemulsion erheblich besser als
die bislang bekannten wäßrigen Wachsemulsionen ganz gezielt
den Bedürfnissen der eingangs genannten Verwendungszwecke
angepaßt werden. Besondere Vorteile ergeben sich bei ihrer
Verwendung als Formtrennmittel im Buntmetalldruckguß. Hier
bei weist die erfindungsgemäße Wachsemulsion eine besonders
vorzügliche Schmier- und Trennwirkung auf und hinterläßt
auch keinerlei Rückstände in den Druckgußformen.
Als zusätzlicher, ganz besonderer Vorteil erweist sich, daß
die erfindungsgemäße Wachsemulsion in einfacher Weise in ih
rer Lagerstabilität über das bislang bekannte Maß hinaus
verbessert werden kann.
Die Herstellung und die anwendungstechnischen Eigenschaften
erfindungsgemäßer Wachsemulsionen (Beispiele 1 bis 5) und
einer nicht erfindungsgemäßen Wachsemulsion (Vergleichsver
such V1)
Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Wachsemulsionen
(Beispiele 1 bis 5) und der nicht erfindungsgemäßen Wachs
emulsion (Vergleichsversuch V1) wurden zunächst jeweils
27,3 Gew.-Teile der Komponente (A), 7,0 Gew.-Teile der Kom
ponente (B) und 0,7 Gew.-Teile der Komponente (C) in
35 Gew.-Teilen Wasser dispergiert. Das hierbei resultierende
Konzentrat wurde mit wechselnden Mengen an Verdünnungswas
ser, welches unterschiedliche Mengen an Komponente (D1) oder
eine bestimmte Menge der Komponenten (D1) und (E) enthielt,
versetzt, so daß sich die Mengen aller Bestandteile der
Wachsemulsionen jeweils zu 100 Gew.-% ergänzten. Die Tabelle
gibt einen Überblick über die Art und Menge der verwendeten
Komponenten.
Die Viskosität der Emulsionen wurde im 4-mm-Ford-Auslaufbe
cher nach DIN 53 211 bestimmt. Die Lagerstabilität der Wach
semulsionen wurde nach einer Standzeit der Emulsion in einem
offenen Glasgefäß nach 10 Tagen bestimmt. Maßgebend für die
Beurteilung der Lagerstabilität waren das Auftreten und die
Stärke des Randbelags.
Die betreffenden Meßwerte und Beobachtungen finden sich
gleichfalls in der Tabelle. Sie zeigen, daß sich die Visko
sität der erfindungsgemäßen Wachsemulsionen der Beispiele 1
bis 5 durch die Zugabe von Polyacrylsäure-Natriumsalz in
einfacher Weise gezielt und reproduzierbar einstellen läßt.
Außerdem zeigt die Tabelle, daß sich die Lagerstabilität der
erfindungsgemäßen Wachsemulsion des Beispiels 4 durch Zugabe
von Nitrilotriessigsäure-Natriumsalz drastisch verbessern
läßt, ohne daß sich hierbei die Viskosität ändert (vgl. Bei
spiel 5). Demgegenüber läßt die Viskosität der nicht erfin
dungsgemäßen Wachsemulsion des Vergleichsversuchs V1 stark
zu wünschen übrig.
Claims (12)
1. Wäßrige Wachsemulsion mit abgestuft einstellbarer Visko
sität, enthaltend
- A) mindestens ein in wäßrigen Medien dispergierbares Polyethylenwachs,
- B) mindestens einen nicht ionischen Emulgator,
- C) mindestens eine basisch wirkende Metallverbindung und,
- D) bezogen auf die Emulsion, 0,01 bis 2 Gew.-%
- D1) mindestens eines Salzes von Poly(meth)acrylsäu re eines zahlenmittleren Molekulargewichts n von 103 bis 2,5·105 und/oder
- D2) mindestens eines Salzes eines (Meth)Acrylsäure copolymerisats eines Gehalts an einpolymeri sierter (Meth)Acrylsäure von < 90 Gew.-% und eines zahlenmittleren Molekulargewichts n von 103 bis 2,5·105.
2. Die wäßrige Wachsemulsion nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie in 4 mm Ford-Auslaufbecher eine
Durchlaufzeit von 10 bis 70 Sekunden aufweist.
3. Die wäßrige Wachsemulsion nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß sie ein Polyacrylsäure-Natri
umsalz (D1) eines zahlenmittleren Molekulargewichts n
von 104 bis 1,5·105 in einer Menge von, bezogen auf
die Emulsion, 0,1 bis 1 Gew.-% enthält.
4. Die wäßrige Wachsemulsion nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Ethylen-Acrylsäu
re-Copolymerisat und/oder ein Polyethylenoxidat als Po
lyethylenwachs enthält.
5. Die wäßrige Wachsemulsion nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß sie, bezogen auf ihre Ge
samtmenge,
- E) 0,001 bis 2 Gew.-% mindestens eines mehrzähnigen organischen Komplexbildners
enthält.
6. Verfahren zur gezielten Einstellung der Viskosität einer
wäßrigen Wachsemulsion, welche
- A) mindestens ein in wäßrigen Medien dispergierbares Polyethylenwachs,
- B) mindestens einen nicht ionischen Emulgator und
- C) mindestens eine basisch wirkende Metallverbindung
enthält, durch Zugabe mindestens einer weiteren Kompo
nente, dadurch gekennzeichnet, daß man
- D1) mindestens ein Salz von Poly(meth)acrylsäure eines zahlenmittleren Molekulargewichts n von 103 bis 2,5·105 und/oder
- D2) mindestens ein Salz eines (Meth)Acrylsäurecopolyme risats eines Gehalts an einpolymerisierter Acryl säure von < 90 Gew.-% und eines zahlenmittleren Mo lekulargewichts n von 103 bis 2,5·105
in einer Menge von 0,01 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die
wäßrige Wachsemulsion, als weitere Komponente hinzugibt.
7. Das Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß man noch zusätzlich
- E) mindestens einen mehrzähnigen organischen Komplex bildner
in einer Menge von 0,001 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die
wäßrige Wachsemulsion, als weitere Komponente hinzugibt.
8. Verwendung der wäßrigen Wachsemulsion gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 5 für die Herstellung von Fußbodenpfle
ge-, Steinpflege-, Schuhpflege-, und Autopflegemitteln,
Druckfarben, Lacken, Verpackungen, Schmierfetten, Vase
line, Ziehmitteln, Verguß- und Isoliermassen für elek
trische Teile, wäßrigen Holzlasuren und von Heißschmelz
beschichtungen, in der Kunststoffverarbeitung, in der
Papierherstellung und im Korrosionsschutz, zur Ausrü
stung von Geweben und Garnen und zur Lederbehandlung so
wie als Trennmittel im Kokillen-, Druck- oder Schleuder
guß von Buntmetallen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4129494A DE4129494A1 (de) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | Waessrige wachsemulsion mit abgestuft einstellbarer viskositaet und ihre verwendung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4129494A DE4129494A1 (de) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | Waessrige wachsemulsion mit abgestuft einstellbarer viskositaet und ihre verwendung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4129494A1 true DE4129494A1 (de) | 1993-03-11 |
Family
ID=6439896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4129494A Withdrawn DE4129494A1 (de) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | Waessrige wachsemulsion mit abgestuft einstellbarer viskositaet und ihre verwendung |
Country Status (1)
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