DE4342954A1 - Verwendung eines aufschäumbaren Materials zur Herstellung einer Druckform für den Hochdruck, insbesondere für den Flexodruck, und Vorrichtung zur Herstellung der Druckform - Google Patents
Verwendung eines aufschäumbaren Materials zur Herstellung einer Druckform für den Hochdruck, insbesondere für den Flexodruck, und Vorrichtung zur Herstellung der DruckformInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verwendung eines aufschäumbaren
Materials, daß eine Polymer-Paste und ein Treibmittel enthält und
das in einer Schicht oder in mindestens einer Schicht in einer Folge
übereinanderliegender Schichten enthalten ist.
Zu den Hochdruckverfahren zählt auch das Flexodruckverfahren, bei
dem elastische Druckformen, Gummiklischees oder photopolymere
Druckformen zur Anwendung kommen. Die elastische Druckform
ermöglicht nicht nur den Druck auf saugfähige Unterlagen wie Papier
oder Karton, sondern auch auf nicht-saugfähige Materialien, wie
Kunststoff, Folien oder Metall. Flexodruckformen werden auch für die
Inline-Lackierung in Offset-Druckmaschinen verwendet. Für
Flächenlackierungen mit Aussparungen werden ausgeschnittene
Gummitücher eingesetzt, während diese für Spot- und
Schmucklackierungen ungeeignet sind, so daß hierfür flexible
Photopolymer-Flexodruckplatten als Lackplatten Verwendung finden.
Die konventionelle Technologie der Flexodruckformherstellung umfaßt
die Herstellung von Gummiklischees, die ihrerseits von einer Mater
abgeformt werden. Bei der Herstellung der
Photopolymer-Flexodruckplatten wird der Verfahrensschritt der
Maternherstellung eingespart; die Flexodruckplatten werden durch
Belichten, Auswaschen der Nicht-Bild-Stellen, anschließendes
Trocknen sowie eine Nachbelichtung hergestellt. Außerdem gibt es
noch lasergravierte Gummiklischees. Diese Druckverfahren sind
bekannt aus "Technik des Flexodrucks", J. Paris(Hrsg.), St. Gallen,
1986, 2. Auflage). Die konventionellen Methoden der Herstellung von
Druckformen für den Hochdruck oder insbesondere für den Flachdruck
beruhen somit darauf, daß die nicht-druckenden Bereiche abgetragen
werden. Die Verfahren erfordern oft mehrere Verfahrensschritte, wie
z. B. die Maternherstellung oder mehrere photographische Schritte,
und sind daher aufwendig.
In verschiedenen Bereichen der Industrie, beispielsweise bei der
Herstellung von Textilien, Leder, Tapeten, Bodenbelägen u. dgl.,
werden aufschäumbare Beschichtungen verwendet. Beispielsweise ist
aus der DE 19 37 474 ein aufschäumbares Polymer, Polyvinylchlorid,
in Verbindung mit einem Treibmittel (Azodicarbonamid) und einem
Aktivator bekannt, das sich für die Herstellung eines Teppichbodens
eignet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue
Einsatzmöglichkeit eines derartigen aufschäumbaren Materials für
Hochdruckverfahren, insbesondere das Flexodruckverfahren, zu schaffen.
Die Aufgabe wird, wie in Patentanspruch 1 angegeben, gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine
erfindungsgemäß hergestellte Druckform sich sowohl für
Flächenlackierungen mit Aussparungen als auch für Spot- und
Schmucklackierungen verwenden läßt.
Gemäß Patentanspruch 7 wird auch eine Vorrichtung zum Herstellen und
Löschen einer derartigen Druckform angegeben. Vorteilhaft läßt sich
eine derartige Vorrichtung innerhalb einer Druckmaschine verwenden,
weil der Formzylinder nicht aus ihr herausgenommen werden muß.
Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis Fig. 4 expandierbare Schichten vor und nach dem
Expandieren,
Fig. 5 eine Vorrichtung zum Herstellen und Löschen einer
Druckform auf einem Formzylinder und
Fig. 6 den Schichtaufbau einer Druckform auf einem
Substrat.
Polymere Beschichtungen, insbesondere thermoplastische
Polymerbeschichtungen, wie eine Schicht 1 (Fig. 1) auf einem
Substrat 8 werden durch Zusatz von instabilen Substanzen
expandierfähig. Diese Substanzen zerfallen unter deutlicher
Volumenvergrößerung, wenn sie physikalisch oder chemisch oder
insbesondere physikalisch mit chemischer Unterstützung angeregt
werden. Durch bildmäßige Anregung und folglich bildmäßigen Zerfall
dieser Substanzen 3 entstehen erhabene Bereiche 4, die die druckenden
Bereiche bilden. Die Anregung der instabilen Substanzen, die
im Folgenden als Treibmittel bezeichnet werden, erfolgt vorzugsweise
durch thermische Energie. Der bildmäßige Eintrag von thermischer
Energie kann beispielsweise durch einen Laser 5 (Fig. 1, Fig. 3)
oder durch eine heizbare Stiftelektrode 6 (Fig. 4) erfolgen. Die zur
bildmäßigen Aufschäumung verwendeten Laser sind beispielsweise CO₂-
Laser oder YAG-Laser. Die YAG-Laser zeichnen sich durch eine
bessere Auflösung aufgrund ihrer besseren Fokussierbarkeit aus. Sie
erfordern allerdings den Zusatz von Rußteilchen 7 (Fig. 3).
Vorzugsweise besitzen die Rußteilchen einen Durchmesser von weniger
als 0,1 µm, um optimale Dispergierbarkeit und damit optimale
Absorption zu zeigen. Der Zusatz der Rußteilchen 7 kann sich
allerdings nachteilig auf die erreichbare Expandierhöhe auswirken.
Es muß daher abgewogen werden, ob der Expandierhöhe oder der
Auflösung des zu druckenden Bildes eine höhere Bedeutung zukommt. Es
lassen sich jedoch auch andere Arten von Lichtquellen verwenden.
Das aufschäumbare Polymer in der Schicht 1 ist beispielsweise
Polyvinylchlorid. Im allgemeinen Fall ist eine vorgelierte
thermische Paste, also ein thermoplastisches Polymer, erforderlich.
Außer durch direkten bildmäßigen Eintrag thermischer Energie und
folglich bildmäßigen Zerfall lassen sich solche erfindungsgemäßen
Polymerbeschichtungen auch nach dem Inhibitorverfahren oder dem
Aktivatorverfahren aufschäumen. Bei dem Inhibitorverfahren wird dem
Polymer neben einem Treibmittel ein Stabilisator (Kicker) zugesetzt.
Entsprechend den zu druckenden Stellen wird die Schicht 1 auf ihrer
äußeren Oberfläche 10 (Fig. 1) mit einer inhibitorhaltigen Paste
bedruckt, die den Stabilisator desaktiviert und somit ein
Aufschäumen an den bedruckten Stellen verhindert. Das
bildmäßige Aufbringen der inhibitorhaltigen Paste erfolgt
beispielsweise mittels eines Tintenstrahl-Verfahrens. Das
Aufschäumen der Beschichtung an den druckenden Stellen wird durch
vollflächigen Wärmeeintrag, beispielsweise mittels IR-Bestrahlung,
erreicht. Die Schicht 1 schäumt an dem mit dem Inhibitor bedruckten
Stellen nicht auf, da dieser den Kicker desaktiviert.
Bei einem anderen Verfahren wird die Schicht 1 bildmäßig mit einem
Aktivator beschichtet. Der Aktivator wird beispielsweise mittels des
Tintenstrahl-Verfahrens aufgebracht. Die die Schicht 1 bildende
vorgelierte, treibmittelhaltige thermoplastische Paste wird somit
mit einem Aktivator (Kicker) bedruckt, so daß sie bei anschließendem
vollflächigen Wärmeeintrag, beispielsweise mittels eines
IR-Strahlers, an den bedruckten Stellen stärker expandiert als an
den nicht-bedruckten Stellen.
Um die nach einem der oben beschriebenen Verfahren hergestellte
Druckform, wie in Fig. 6 dargestellt, noch beständiger gegen
mechanische oder chemische Beanspruchung zu machen, beispielsweise
gegen Lösungsmittel oder Abrieb oder Aufplatzen von Poren im Bereich
unterhalb der Oberfläche 10, läßt sich oberhalb der Schicht 1 eine
Deckschicht 9 aufbringen, bevor die Schicht 1 durch Wärme
aufgeschäumt wird. Die Deckschicht 9 enthält vorzugsweise dasselbe
Bindemittelsystem wie die Schicht 1, sie kann jedoch bei besonderen
Druckanforderungen auch anderweitig aufgebaut sein. Zwischen der
Schicht 1 und dem Substrat 8 kann zur Erhöhung der Verbundfestigkeit
eine Haftschicht 2 vorhanden sein.
Das Aufbringen der Haftschicht 2, der Schicht 1 sowie der
Deckschicht 9 auf dem Substrat 8 kann mittels bekannter
Beschichtungstechnologien erfolgen. Besonders geeignet ist eine
Vorrichtung zum Aufbringen der verschiedenen Schichten mittels
Walzen, die drehbar in einer ebenfalls drehbaren Trommel gelagert
sind. Eine derartige Beschichtungsvorrichtung läßt sich vorteilhaft
innerhalb einer Druckmaschine, beispielsweise einer
Rollen-Druckmaschine 11 (Fig. 5) anordnen. Die Rollen-Druckmaschine
11 weist einen Druckformzylinder 12 auf, der gegen einen
Gegendruckzylinder 13 angestellt ist, um eine Bedruckstoffbahn 14 zu
bedrucken. Über ein Kurzfarbwerk mit einer Kammerrakel 15 und einer
Rasterauftragswalze 16 wird Druckfarbe auf den Druckformzylinder 12
aufgebracht. Nachdem die auf dem Druckformzylinder 12 aufgebrachte
Druckform nach Beendigung eines Druckprozesses verdruckt ist, läßt
sie sich mittels einer Löschvorrichtung 17 entfernen. Es gibt
verschiedene Möglichkeiten zum Löschen der Druckform, beispielsweise
durch Abschmelzen, Ablösen oder Verspröden. Zunächst wird die
Druckform beispielsweise thermisch oder chemisch erweicht und dann
mittels Hochdruck-Wasserstrahlen entfernt. Ein anderes Verfahren
besteht darin, die Druckform durch Abkühlen zu verspröden und
anschließend mechanisch abzutragen, beispielsweise durch CO₂-
Trockeneisstrahlen, d. h. durch das Beschießen mit
Trockeneis-Pellets.
Wenn die neu aufzubringende Druckform aus der Haftschicht 2, der
Schicht 1 sowie der Deckschicht 9 bestehen soll, ist eine
Beschichtungsvorrichtung 18 mit drei Auftragseinheiten 181, 182, 183
notwendig. Jede der einzelnen Auftragseinheiten 181 bis 183 ist
vorzugsweise als eine in einen mit dem Material der aufzutragenden
Schicht gefüllten Behälter eintauchende drehbare Walze ausgebildet,
die dich an die jeweilige Oberfläche des Druckformzylinders 12
anstellen läßt, um diesen mit dem jeweiligen Material zu
beschichten. Jede der Auftragseinheiten 181 bis 183 ist ihrerseits
auf einer drehbaren Trommel 180 angeordnet, so daß durch Drehen der
Trommel 180 nacheinander die Auftragseinheiten 181 bis 183 an die
Oberfläche des Druckformzylinders 12 angestellt werden können. Durch
einen Trockner 19, z. B. eine IR-Wärmequelle, läßt sich die jeweils
aufgetragene Schicht trocknen. Sofern außer den Auftragseinheiten 181
bis 183 noch eine Tintenstrahl-Auftragsvorrichtung 20 vorhanden ist,
läßt sich durch diese Vorrichtung wie oben beschrieben, ein
Aktivator oder ein Inhibitor auf die äußere Oberfläche der Schicht 1
aufbringen, so daß diese anschließend durch den Trockner 19
aufgeschäumt wird. Statt die Schicht 1 gemäß dem Inhibitor- oder dem
Aktivatorverfahren aufzuschäumen, kann diese an den druckenden
Stellen auch mittels eines Lasers 20 aufgeschäumt werden.
Die Auftragsdicke der aufschäumbaren Pasten ist abhängig von der
erwünschten Materialanhebung. Die Materialanhebung muß der im
Flexodruck üblichen Relieftiefe von wenigstens 0,39 mm bis höchstens
3,5 mm entsprechen. Zum Bedrucken von glatten Oberflächen sind
Relieftiefen von 0,39 bis 1,10 mm üblich, bei sehr unebenen
Bedruckstoffen wie Wellpappe sind Relieftiefen von 3,0 bis 3,5 mm
üblich. Im Handel erhältliche Treibmittel haben minimale Korngrößen
von etwa 10 µm und Expansionsfaktoren von 20 bis 200 ml/g.
Damit ist eine Materialanhebung um etwa das Dreifache bis Sechsfache
der Auftragsdicke des vorgetrockneten Materials möglich. Um die im
Flexodruck üblichen Höhenunterschiede zwischen den druckenden und
nicht-druckenden Stellen der äußeren Oberfläche 10 der Schicht 1 von
etwa 0,8 mm zu erreichen, ist somit eine Auftragsdicke des
vorgetrockneten Materials von durchschnittlich 200 µm notwendig.
Zur Herstellung der Schicht 1 enthält die Beschichtung als
Hauptbestandteile einen oder mehrere polymere Filmbildner, welche
durch den Zusatz geeigneter Treibmittel expandiert werden. Die
Stoffeigenschaften von Filmbildnern und Treibmitteln müssen
sorgfältig abgestimmt werden, um eine möglichst starke und
gleichmäßige Expansion des Treibmittels und somit der Beschichtung
zu ermöglichen. Für die erfindungsgemäße Beschichtung werden
vorzugsweise Thermoplaste wie Polyvinylchlorid, Polyolefine,
Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymere, Polystyrol, Polyamid,
Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisate, oder thermoplastische
Elastomere (Kunststoffe) oder Elastomere (Gummi) eingesetzt. Diese
Polymergruppen zeigen neben den gewünschten guten Bebilderungs- und
Druckeigenschaften auch die Eigenschaft, daß sie sich durch
Abschmelzen, Ablösen oder Verspröden leicht mittels der Vorrichtung
17 löschen lassen.
Diesen Beschichtungsmaterialien werden Treibmittel zugefügt, deren
Anteil an der Beschichtungsmasse so gewählt wird, daß bei einer
Anregung einer Expansion der Beschichtung auf eine gleichmäßige,
vorgegebene, in Flexodruck übliche Druckformhöhe erfolgt. Zur
Erzeugung feinstrukturierter Druckbereiche mit optimaler Stabilität
der expandierten Bereiche ist die Treibmittelverteilung und -
Partikelgröße ein sehr wichtiger Punkt. Je kleiner die Gasblasen in
der Beschichtung sind, desto enger und somit stabiler ist das
Bindemittelgitter. Die Verteilung des Treibmittels muß deshalb sehr
gleichmäßig sein, und vorzugsweise werden sehr feinteilige
Treibmittel mit Teilchendurchmesser zwischen 5 und 10 µm
eingesetzt.
Geeignete Treibmittel sind insbesondere feste chemische Treibmittel.
Es eignen sich beispielsweise Azodicarbonamid,
Azo-isobutyro-dinitril, Toluolsulfohydrazid und 4,4′-
Oxy-bis-benzolsulfohydrazid. Derartige organische Treibmittel auf
der Basis von Hydraziden und Azoverbindungen sind exotherm.
Anorganische Treibmittel wie Natriumhydrogencarbonat oder
Ammoniumcarbonat in Verbindung mit schwachen organischen Säuren, wie
z. B. Zitronensäure, reagieren endotherm. Daher sind für die
vorliegende Erfindung besonders die exothermen organischen
Treibmittel geeignet. Der Treibmittelanteil im Beschichtungsmaterial
beträgt zwischen 1 und 25%.
Im Falle des Aktivatorverfahrens wird dem Beschichtungsmaterial
zusätzlich ein Aktivator (gleich Kicker) zugefügt. Hierfür eignen
sich Blei-, Zink- und Cadmium-Verbindungen wie PbO, ZnO,
Cadmiumacetat und/oder Isophorondiamin und/oder Dodecylamin;
üblicherweise werden 0,5 bis 5% Stabilisator zugesetzt.
Für das Inhibitorverfahren werden in Verbindung mit Azodicarbonamid
Inhibitoren, wie Fumarsäure, Maleinsäure, Oxalsäure, Hydrochinon,
Thioharnstoff, Trimellitsäure-Anhydrid oder Methyl-ethyl-Keton
verwendet. Die Verwendung derartiger Substanzen ist beispielsweise
aus der DE 19 37 474, der GB 2 076 005 oder der DE 30 43 202
bekannt.
Darüber hinaus können dem Beschichtungsmaterial weitere Zusatzstoffe
zugesetzt werden. Beispielsweise erhöht Ruß die
Laserempfindlichkeit, weil er das Laserlicht in einem weiten
Wellenlängenbereich sehr gut absorbiert. Nach Art des verwendeten
Lasers kann der Rußgehalt in einem Bereich von 0,1 bis 10%
schwanken. Durch den Rußeintrag kann die Wellenlängenabsorption in
dem Beschichtungsmaterial und somit der Treibmittelzerfall
punktgenau gesteuert werden. Wie der Vergleich zwischen der
Laserquelle 5 in Fig. 3 und der Stiftelektrode 6 in Fig. 4 zeigt,
lassen sich bei der Anregung mit Laserlicht ein viel steileres
Relief 4a für die druckenden Bereiche erzielen als das Relief 4b
bei der Erwärmung durch die Stiftelektrode 6. Bei letzterer wirkt
die Wärme an der Oberfläche der Schicht ein, und somit erfolgt eine
gleichmäßige Wärmeausbreitung in alle Richtungen durch Wärmeleitung
in der Schicht 1. Bei dem Laser 5 wirkt die thermische Anregung im
gesamten bestrahlten Bereich gleichzeitig, vorausgesetzt, Verteilung
und Konzentration des Absorbermaterials, wie z. B. der Rußteilchen,
sind optimal. Die Treibmittelanregung durch Wärmeleitung wird im
Falle der Laserbelichtung minimiert. Aufgrund dessen ergeben sich
steilere Reliefkanten 4a und gleichmäßigere Porengrößen aus dem
Treibmittel. Dies wiederum führt zu vorteilhaften Eigenschaften der
expandierten Beschichtung im Bezug auf Stabilität und
Auflösungsvermögen.
Außerdem kann die Schicht 1 auch noch andere anorganische
Füllstoffe enthalten, die die mechanische Stabilität der porösen
expandierten Bereiche erhöhen. Zur Verbesserung des
Farbannahmeverhaltens werden Stoffe beigesetzt, die die
Oberflächeneigenschaften der Druckform verbessern.
Eine nach diesem Prinzip hergestellte Druckform läßt sich statt für
das Flexodruckverfahren für andere Hochdruckverfahren einsetzen,
wenn Materialien verwendet werden, die die jeweils erforderliche
Härte haben.
Erfindungsgemäß wird ein aufschäumbares Material, das eine
Polymer-Paste und ein Treibmittel enthält und das in einer Schicht 1
oder mindestens einer Schicht 1 in einer Folge übereinanderliegender
Schichten 9, 1, 2 enthalten ist, zur Herstellung einer Druckform
für ein Hochdruckverfahren, insbesondere für das
Flexodruckverfahren, durch Anheben der druckendenden Stellen
verwendet. Das Verfahren läßt sich vorzugsweise innerhalb einer
Druckmaschine 11 mittels einer Beschichtungsvorrichtung 18 ausüben,
die mehrere Auftragseinheiten 181 bis 183 aufweist. Die dadurch auf
der Oberfläche eines Druckformzylinders 12 hergestellte Druckform
läßt sich beispielsweise mittels eines Lasers 20 entsprechend dem zu
druckenden Bild an den druckenden Stellen durch Aufschäumen anheben.
Die verdruckte Druckform läßt sich nach Beendigung des
Druckprozesses durch eine Löschvorrichtung 17 wieder entfernen.
Claims (11)
1. Verwendung eines aufschäumbaren Materials, das eine Polymer-Paste
und ein Treibmittel enthält und das in einer Schicht (1) oder in
mindestens einer Schicht (1) in einer Folge übereinanderliegender
Schichten (2, 1, 9) enthalten ist, zur Herstellung einer Druckform
für ein Hochdruckverfahren, insbesondere für das
Flexodruckverfahren, durch Anheben der druckenden Stellen.
2. Verwendung des Materials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Material an den druckenden Stellen durch Wärme angehoben
wird.
3. Verwendung des Materials nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Material an den druckenden Stellen durch eine heizbare
Stiftelektrode (6) oder durch einen Laser (5), insbesondere durch
einen YAG- oder einen CO₂-Laser aufgeschäumt wird, wobei das
Material insbesondere ein Absorbermaterial, insbesondere Ruß,
enthält.
4. Verwendung des Materials nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Material an den nicht-druckenden Stellen
mit einem Inhibitor versetzt wird, insbesondere mittels des
Tintenstrahlverfahrens, und daß es bei ganzflächiger Erwärmung
an seiner äußeren Oberfläche (10) insbesondere durch
IR-Bestrahlung, nur an den nicht mit dem Inhibitor versetzten,
druckenden Stellen aufgeschäumt wird.
5. Verwendung des Materials nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Material an den druckenden Stellen mit
einem Aktivator versetzt wird, insbesondere mittels des
Tintenstrahlverfahrens, und daß es bei ganzflächiger Erwärmung
seiner äußeren Oberfläche (10), insbesondere durch
IR-Bestrahlung, nur an den mit dem Aktivator versetzten,
druckenden Stellen aufgeschäumt wird.
5. Verwendung des Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus einer Thermoplaste,
wie Polyvinylchlorid, Polyolefinen,
Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymeren, Polystyrol, Polyamid,
Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisaten, oder aus
thermoplastischen Elastomeren (Kunststoffen) oder Elastomeren
(Gummi) besteht.
6. Verwendung des Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß es ein organisches Treibmittel wie
Azodicarbonamid, Azo-isobutyro-dinitril, Toluolsulfohydrazid
oder 4,4′-Oxy-bis-benzolsulfohydrazid oder ein anorganisches
Treibmittel wie Natriumhydrogencarbonat oder Ammoniumcarbonat
in Verbindung mit einer schwachen organischen Säure, insbesondere
Zitronensäure, enthält.
7. Verwendung des Materials nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß es als Inhibitor Fumarsäure, Maleinsäure,
Oxalsäure, Hydrochinon, Thioharnstoff, Trimellitsäure-Anhydrid
oder Methyl-ethyl-Keton enthält.
8. Verwendung des Materials nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß es als Aktivator Blei-, Zink- und Cadmium-
Verbindungen wie Bleioxid, Zinkoxid, Cadmiumoxid oder
Cadmiumacetat und/oder Isophorondiamin und/oder Dodecylamin
enthält.
9. Vorrichtung zum Herstellen und Löschen einer Hochdruckform,
insbesondere einer Flexodruckform auf einem Druckformzylinder
(12), insbesondere innerhalb einer Druckmaschine, gekennzeichnet
durch eine Beschichtungsvorrichtung (18), eine
Bebilderungsvorrichtung (18, 20) und einer Löschvorrichtung
(17).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Beschichtungsvorrichtung (18) mehrere Auftragseinheiten (181 bis
183), zum Auftragen des Beschichtungsmaterials auf den
Druckformzylinder (12) aufweist, die auf einer Trommel (180)
drehbar sind.
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